引言：在全台网的构架下，播出系统不再是一个信息孤岛，它通 过主干平台与其他业务系统进行互联。在这种情况下，如何进 行病毒防护、保证播出安全就成为播出系统设计和建设时必须 重点考虑的问题。 通常情况下，电视台会采取防火墙、防病毒网关等措施， 形成系统边界防护屏障，提供攻击防护和病毒防护功能；在播 出系统内部，则会在系统服务器和工作站上部署防病毒软件， 进行全面的病毒防护，同时建立独立的防病毒服务器，及时升 级病毒库。这些网络安全方面的设计通常是有效的，可是一旦 出现病毒侵入播出系统的极端情况，病毒扩散将对播控工作 站造成不可估量的影响，直接危害播出系统安全。 为了杜绝病毒对播控工作站的干扰，大洋公司推出了一 款基于嵌入式平台的播出控制单元，该产品具有防病毒、超紧 凑、低功耗、支持丰富的I/O接口等特点，下面，笔者将结合实 际应用对嵌入式控制单元进行详细介绍。 嵌入式控制单元——ECU 嵌入式控制单元是在嵌入式硬件平台基础上开发的一款高精度控制设备，设备本身仅为1RU工业级控制机，采用高性 能、低功耗的ARM处理器以及在工业控制领域广泛应用的μ 实时操作系统。μC/0 S - II是专门为单片机嵌入式应用设计的 实时操作系统内核，具有执行效率高、占用空间小、实时性能 好和可扩展性强等特点，其最小内核可编译至 2KB；它仅包含 任务调度、任务管理、时间管理、内存管理及任务间通信等基 本功能，主体采用标准的ANSI C语言，可移植性极好；针对μ实时操作系统，研发人员还对原有Windows操作系统下的设备控制程序进行了移植，开发了视频服务器、切换台、矩阵及录像机等设备的控制插件。总之，嵌入式控制单元摆脱了传统 的PC平台和Wi ndows操作系统，对病毒具有天然的免疫能 力，杜绝了病毒对播出控制机的干扰。 
图 1 嵌入式控制单元前面板 图 2 嵌入式控制单元连接示意图 在电视台播控系统中，嵌入式控制单元较控制机还具有其 他一些优势。首先，其启动时间达到秒级，经过测算，嵌入式 控制单元从设备启动到读取系统配置、完成控制插件的加载仅 需要5秒钟；其次，可缓存长达三天的节目单，ECU内部Flash 可以缓存三天已编译的预播节目单，也就是说，即使是在数据 库出现故障的情况下，嵌入式控制单元也可以独立支撑播出业 务的正常运行。 在电视台播控系统中，嵌入式控制单元较控制机还具有其 他一些优势。首先，其启动时间达到秒级，经过测算，嵌入式 控制单元从设备启动到读取系统配置、完成控制插件的加载仅 需要5秒钟；其次，可缓存长达三天的节目单，ECU内部Flash 可以缓存三天已编译的预播节目单，也就是说，即使是在数据 库出现故障的情况下，嵌入式控制单元也可以独立支撑播出业 务的正常运行。 如上图所示，嵌入式控制单元取代控制机之后，通过不同类型的I/O通讯模块连接实际的受控设备。上位机（采用Linux平 台）部署利用Java开发的播出展现软件，负责从数据库加载预 播节目单，紧急情况下完成节目单的应急修改，然后通过RS422 串口（或以太网）将编译后的播出节目单发送给ECU；嵌入式控 制单元接收到的节目单是经过编译处理之后的顺播单，没有任 何复杂的逻辑时序。ECU依据编译后的节目单，控制相关设备完 成帧精度播出。此外，ECU还通过串口通讯模块检测受控设备 的状态，为上位机反馈播出展现界面中播出显示设备的工作状 态；采用这种展现和控制分离的结构，减轻了控制机的压力，简 化了控制逻辑，使播出控制更加安全和稳定。 高安全设计 嵌入式控制单元采用高安全设计，其核心部件全部采用冗 余结构，内置冗余电源、冗余控制系统及核心仲裁系统；通讯 模块采用后插板设计，每个通讯模块均具有主/备两套通讯电 路；支持自动与手动两种工作模式。 自动模式下，主/备控制系统分别检测通讯模块两条通讯 总线的数据，若主路通讯发生错误，系统自动由通讯模块的主 路切换至备路；待主路通讯恢复正常后，此时若备路通讯一直 正常，系统仍然保持备路通讯的状态，若备路通讯发生错误， 系统自动由通讯模块的备路恢复到主路。 手动模式下，主/备控制系统分别检测两条通讯总线的数 据，若主路通讯发生错误时，系统与上位机通讯发出报警提 示，此时工作人员可手动将前面板上的主/备路选择开关由主 路切换至备路，当主路恢复正常时，再手动恢复到主路通讯。 
图 3 核心部件全冗余设计 图 4 支持丰富的I/O接口 模块化结构 嵌入式控制单元采用模块化设计，提供丰富I/O 通讯模 块，涵盖了播控系统中常用的接口类型，可以控制视频服务器、 切换台、录像机、键控器等播出设备。 ● GPI 输入通讯模块，将输入的GPI信号或者T TL电平转 化为触发命令；
● GPI 输出通讯模块，将通讯命令中的相关数据转换为GPI输出或TTL电平输出；
● RS-422/232通讯模块，与具有RS-422/232接口的设备 进行通讯，可以通过跳线设置串口类型；
● TCP/IP + RS-422/232通讯模块，与具有以太网接口或 者RS-422/232接口的设备进行通讯；
● RE F 通讯模块，接收系统内部模拟B B信号，与受控设 备、外来信号等同步源保持一致，基于正确的时序实现 帧精度控制 嵌入式控制单元采用前/后插板式结构，支持热插拔，便 于进行设备维护；不同类型的通讯模块，可以根据实际应用情 况灵活配置；通讯模块的工作状态，可以通过前面板进行管 控；每个嵌入式控制单元，最多支持8个RS-422/232串口。 典型应用场景 1.第三级播出控制 为了强化播控系统的安全性，在现有完全主备播出控制系 统的基础上，增加一台嵌入式控制单元，作为第三级备份控制 机，通过串口通讯模块控制独立的视频服务器通道实现备份播 出。加载预播节目单之后，原系统内部主控状态的播控工作站 进行素材检查，素材准备就绪之后执行发单操作，同时通过以 太网将编译后的节目单发送给嵌入式控制单元。ECU接收到编译好的节目单以后，依据时序控制独立的视频服务器解码通道进行备份播出。播出过程中，若主控状态的播控工作站对节目 单进行了应急修改，系统在执行发单操作的同时，还会将已经修 改的部分重新进行编译，覆盖ECU中原有正播单；对于播控应 急操作采用相同的处理机制，将应急操作和执行时间等信息同步至ECU，实现对第三级备份通道的同步控制。 另外，ECU还配置了REF通讯模块，接收系统内部模拟BB信号，与受控设备、 外来信号的同步源保持一致，基于正确的时序实现帧精度控 制。在这种应用模式下，嵌入式控制单元与原系统主备播控工 作站采用异构平台，提升了播出系统的安全性和防病毒能力。 
图 5 用于第三级播出控制 图 6 作为播出下级机 图 7 用于共享设备控制 2.播出控制下级机 用嵌入式控制单元完全取代目前Windows平台的播出工作站作为播出下级机，采用完全主备的冗余架构控制频道分控 系统内的受控设备。主备嵌入式控制单元通过RS42 2通讯模 块经过422倒换器对视频服务器、切换台、矩阵及应急录像机 等设备进行控制；ECU备机配置GPI输出通讯模块，通过GPI端口控制422倒换器实现自动倒换；播控上位机（采用Linux平台）部署使用Java开发的播出展现软件，负责从数据库加载预播节目单以及紧急情况下对正播单的应急修改，然后通过以太 网将编译后的节目单发送给下级机。 ECU主机和备机分别配置了R E F 通讯模块，接收系统内 部模拟BB信号，与受控设备、外来信号的同步源保持一致，基 于正确的时序实现帧精度控制。主控状态的ECU负责对频道 分控系统内播出设备的状态进行检测，通过以太网反馈给上 位机，在播出界面中进行展现。在这种应用模式下，无论是播 控上位机还是下级机都采用非Windows平台，对病毒具有免 疫能力。采用这种展现和控制分离的结构，减轻了控制机的压 力，简化了控制逻辑，可以确保播出控制更加安全和稳定。 3.共享设备控制 在大型播控系统中，嵌入式控制单元还可以应用于共享设备控制系统，作为共享设备控制工作站，采用完全主备的冗余架构控制各种类型的录像机、信号调度矩阵等共享设备。主 备嵌入式控制单元通过RS42 2通讯模块经过42 2倒换器对共 享录像机、信号调度矩阵进行控制；ECU备机配置GPI输出通 讯模块，通过GPI端口控制42 2倒换器实现自动倒换；设备调 度服务器（采用Linux平台）部署利用Java开发的设备调度软 件，接收播控系统内部各频道分控系统发送的设备调度请求， 按照预置的处理逻辑结合共享设备的状态实现共享设备自动 分配，当没有空闲设备时，系统将给出提示，以便进行必要的 人工干预。 在这种应用模式下，设备调度服务器和共享控制工作站都 采用非Windows平台，对病毒具有免疫能力。嵌入式控制单 元仅负责共享设备的控制，复杂的设备分配和处理逻辑由调度服务器完成，从而保证共享设备控制系统更加安全和稳定。 结束语 嵌入式控制单元在2010年CCBN展会中初次亮相，其设计思路和应用模式受到了各级电视台技术专家的好评，它通过改变传 统的播控硬件平台，可从根本上杜绝病毒带给播控系统的潜在安全隐患，提升播控系统的安全性。相信随着ECU的不断成熟和完 善，其应用前景一定会越来越广阔。
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