引言
地面?zhèn)鬏斒?a class="cblue" href="http://wldgj.com/search/?q=數(shù)字電視" title="數(shù)字電視">數(shù)字電視最基本的制式，地面電視廣播也是最大眾化的傳媒,。清華大學(xué)提出的DMB-T(地面數(shù)字多媒體/電視廣播)傳輸方案,， 在技術(shù)可行性、系統(tǒng)穩(wěn)定性,、產(chǎn)業(yè)化,、運營可行性等方面已經(jīng)能夠滿足我國地面數(shù)字電視標準的要求，并開始在國內(nèi)推廣普及,。
本文介紹了一個DMB-TH(地面?zhèn)鬏敂?shù)字電視接收機頂盒)的解決方案,。該方案中，信源解調(diào)使用了凌訊科技公司與清華大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的TDS-OFDM (時域同步正交頻分復(fù)用)解調(diào)芯片LGS8813,，信源解碼使用了北京海爾集成電路設(shè)計有限公司開發(fā)的MPEG-2解碼芯片Hi2011e,，是目前首個全面采用國產(chǎn)數(shù)字電視芯片實現(xiàn)的DMB-TH機頂盒設(shè)計。
系統(tǒng)硬件設(shè)計
該數(shù)字電視機頂盒解決方案的硬件電路主要包括：數(shù)字高頻頭,、DMB-TH解調(diào),、MPEG-2信源解碼。系統(tǒng)原理框圖如圖1,。
圖1 系統(tǒng)硬件原理框圖
數(shù)字高頻頭采用了夏普公司為支持DMB-TH開發(fā)的VA1T1ED6060,。其接收頻率范圍為426MHz－862MHz，高頻頭將天線接收的地面?zhèn)鬏斝盘柾ㄟ^內(nèi)部增益等電路的變換,，輸出IF中頻模擬信號,。高頻頭的輸出通過A/D變換電路(AD9203)將中頻模擬信號轉(zhuǎn)換為中頻數(shù)字信號。
信源解調(diào)由LGS8813實現(xiàn),。這是一種TDS-OFDM解調(diào)芯片,，全面支持DMB-TH地面?zhèn)鬏敇藴剩阎蓄l數(shù)字信號解調(diào)后輸出8位并行的數(shù)字傳輸流,，即TS(transport stream)流,。LGS8813需要一個64Mb的SDRAM作為其工作空間。
信源解碼由海爾Hi2011e實現(xiàn),，其工作原理如下：
解碼芯片讀取數(shù)字傳輸流,，通過硬件解復(fù)用，解出音視頻基本流,，存儲在片外SDRAM中,。視頻解碼模塊從視頻壓縮數(shù)據(jù)區(qū)中取出壓縮數(shù)據(jù)，經(jīng)過變長碼解碼、反量化,、反余弦變換,、運動補償、數(shù)據(jù)合并,，產(chǎn)生視頻圖像數(shù)據(jù),，存儲在視頻圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。播放模塊從視頻圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中取出視頻圖像數(shù)據(jù),，與菜單顯示OSD(On Screen Display)數(shù)據(jù)混疊后輸出視頻圖像,。Hi2011e的視頻輸出有數(shù)字方式和模擬方式。數(shù)字視頻輸出為YCbCr,、4:2:2模式,、YUV輸出、符合ITU-656標準,，可連接具有ITU－656接口的器件或設(shè)備,，例如液晶顯示屏驅(qū)動電路；模擬視頻輸出支持CVBS,、S-VIDEO,、YPbPr。Hi2011e的音頻解碼模塊從音頻壓縮數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中取出壓縮數(shù)據(jù),，經(jīng)過解碼,、子帶濾波，產(chǎn)生音頻PCM數(shù)據(jù),，存儲在音頻PCM數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中,，播放模塊從音頻PCM數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中取出音頻PCM數(shù)據(jù)，然后按音頻接口送出音頻PCM數(shù)據(jù),。外部的HT82V731數(shù)模轉(zhuǎn)換器將音頻PCM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬的音頻信號,。
Hi2011e內(nèi)部有一個8位CPU負責(zé)系統(tǒng)控制，包括外圍電路的控制,、TS流的解復(fù)用控制,、OSD控制，以及運行數(shù)字電視相關(guān)的應(yīng)用軟件,。
本系統(tǒng)提供了IC卡接口,，可以支持條件接受CA系統(tǒng)。同時,，還有RS-232C接口,，可以通過串口對本系統(tǒng)的軟件進行升級。整個系統(tǒng)中的各主要器件通過Philips開發(fā)的I2C總線進行通信,。
系統(tǒng)軟件
圖2給出了機頂盒軟件層次結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2 機頂盒的系統(tǒng)軟件示意圖
軟件的集成開發(fā)工具 為KEIL公司的mVision2，這是目前應(yīng)用非常廣泛的C51開發(fā)工具,。集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器,、匯編器、實時操作系統(tǒng),、項目管理器,、交叉調(diào)試器。KEIL的標準C編譯器的所有代碼可以用ANSI的C語言編寫,，故具有良好的可移植性,。uVision2可以為片外存儲器產(chǎn)生必要的連接選項：確定起始地址和規(guī)模，所生成的代碼下載到機頂盒的Flash中(圖1),，并且從Flash直接運行,。
機頂盒的操作系統(tǒng)為嵌入式實時操作系統(tǒng)mC/OS，這是一種可移植,，可固化,，可剪裁及可剝奪型的多任務(wù)實時內(nèi)核?；趍C/OS的機頂盒軟件平臺采用多任務(wù)機制,，實現(xiàn)的功能包括：數(shù)字電視的基本協(xié)議，如13818系統(tǒng)協(xié)議,、解復(fù)用協(xié)議等,；外圍電路的控制、解碼,、數(shù)字電視播放,；提供移植條件接收系統(tǒng)的功能和機制；提供方便的定制個性化界面,；可擴展其個性化應(yīng)用的功能和機制,。軟件平臺由模塊化的程序結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，各個模塊之間采用消息隊列進行通訊,。
平臺的主要模塊有：
初始化啟動模塊：初始化所有硬件,，建立所有信號量、隊列,、事件,、消息、任務(wù),，處理I2C驅(qū)動,，處理tuner的狀態(tài)，操作,。
端口處理模塊：對于基于中斷機制的硬件系統(tǒng),，組織、管理各類中斷處理，分析各種中斷設(shè)備的狀態(tài),，可以稱為中斷處理模塊,。對于基于端口輪尋機制的硬件系統(tǒng)，輪尋硬件狀態(tài),，可以稱為端口輪尋模塊,。
解復(fù)用模塊：處理TSD通道、過濾器,、緩沖區(qū)管理,，包括設(shè)置PID、解PAT表,、PMT表,、SDT表等；設(shè)置過濾條件,；管理通道緩沖區(qū),；進行CRC驗證。
解擾模塊：處理管理解擾器,，設(shè)定控制字,，設(shè)定解擾流的PID。
節(jié)目存貯模塊：保留預(yù)制的節(jié)目,，添加搜索后的節(jié)目,。實現(xiàn)對節(jié)目信息的管理。
Flash 模塊：讀寫Flash的驅(qū)動,，處理對Flash讀寫操作,。
音視頻操作模塊：控制音頻解碼器，包括音頻節(jié)目判斷,、調(diào)節(jié)音頻播放/停止,、音量設(shè)置、靜音設(shè)置,、聲道設(shè)置,。對視頻解碼器的控制包括視頻信號判斷、PAL/NTSC 判斷與轉(zhuǎn)換,、節(jié)目播放與停止等,。
用戶界面控制模塊：實現(xiàn)與用戶操作相關(guān)的控制，其中包括了電源,、面板按鍵及LED驅(qū)動模塊,；紅外遙控器處理模塊；圖形顯示模塊等,。圖形控制模塊負責(zé)處理OSD操作界面顯示和用戶操作,，該模塊還包括遙控器消息分發(fā)和處理,、控件系統(tǒng)的實現(xiàn)和管理等功能。
頻道轉(zhuǎn)換控制：與遙控器,、解擾,、解復(fù)用有關(guān)，完成頻道轉(zhuǎn)換功能,。
系統(tǒng)升級模塊：處理用戶升級節(jié)目，升級應(yīng)用程序的需求,。
EPG模塊：實現(xiàn)EPG信息的處理和顯示,。
中文字體模塊：實現(xiàn)中文顯示的處理，能根據(jù)用戶的需要裁剪字庫的大小,。
隨著數(shù)字電視的發(fā)展,，新的應(yīng)用軟件將可以在這個基本平臺上不斷擴展。比如多媒體雜志,、數(shù)字音頻廣播,、游戲等等。平臺還可以擴展支持視頻點播節(jié)目和電視的交互式等應(yīng)用,。
結(jié)語
本文介紹的DMB-TH地面?zhèn)鬏敂?shù)字電視機頂盒解決方案,，主芯片均為國產(chǎn)芯片，就標準清晰度的機頂盒而言,，其成本低于使用國外芯片的系統(tǒng)方案,，有利于地面?zhèn)鬏敂?shù)字電視載我國的普及推廣。目前該方案已經(jīng)通過實驗室和車載環(huán)境的測試,，固定及移動狀態(tài)下的接收性能穩(wěn)定良好,，可以用于普通用戶、車載系統(tǒng)等,。
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