0 引言

中國(guó)移動(dòng)多媒體廣播電視（CMMB）標(biāo)準(zhǔn)作為中國(guó)自行研發(fā)、完全掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的移動(dòng)多媒體標(biāo)準(zhǔn),，以其高速率,、低功耗、高移動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn),，在手機(jī),、PDA、MP3,、MP4,、數(shù)碼相機(jī)、筆記本式計(jì)算機(jī)等小屏幕便攜式終端中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,。目前,，CMMB手機(jī)電視功能的實(shí)現(xiàn)方案主要有以下幾種：1）采用解調(diào)器與第三方調(diào)諧器的分離式雙芯片方案，如創(chuàng)毅視訊的ADM3421等,，因?yàn)轶w積大,、成本高等缺點(diǎn)逐漸被棄用；2）采用解調(diào)器與調(diào)諧器的SIP 方案,，如創(chuàng)毅視訊的F206,，思亞諾的SMS1180等，因?yàn)檎加肞CB面積小,、成本相對(duì)較低,、與相應(yīng)的視音頻解碼芯片的組合自由度大等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用；3）單芯片的接收全集成方案,，包括解調(diào)器,、視音頻解碼器等，如展訊公司的SC6600V,，集成度很高,，但是應(yīng)用處理器的選擇受限，尤其對(duì)于已有AP的智能手機(jī)來(lái)說(shuō)，并非最優(yōu)的選擇,。筆者從體積,、功耗、成本和需求等方面考慮,，采用思亞諾的SMS1180解決方案,，在智能手機(jī)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了CMMB手機(jī)電視功能。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能手機(jī)平臺(tái)采用基帶處理器+應(yīng)用處理器的雙處理器結(jié)構(gòu),，主要由無(wú)線通信模塊,、多媒體處理模塊、視音頻輸出模塊,、CMMB接入模塊等部分組成,，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)呼叫/接聽(tīng),、數(shù)據(jù)傳輸?shù)然就ㄐ殴δ芎推渌鸚iFi,、藍(lán)牙等無(wú)線功能，多媒體處理模塊則用于處理高負(fù)荷的多媒體應(yīng)用,。



工作流程如下：天線接收到的CMMB信號(hào),，經(jīng)過(guò)包含調(diào)諧器和解調(diào)器的SMS1180的調(diào)諧和解調(diào)處理后，輸出標(biāo)準(zhǔn)格式的TS流經(jīng)過(guò)SPI總線傳送到多媒體處理模塊,，通過(guò)應(yīng)用處理器PXA310對(duì)H.264和ACC視音頻碼流解碼,，在其控制下輸送數(shù)字格式的視頻信號(hào)到LCD液晶顯示屏上，播放出電視視頻圖像,，同時(shí)輸出AC97格式的音頻信號(hào)到音頻解碼器,，經(jīng)處理輸出的模擬聲音最終送到耳機(jī)或外放。

2 硬件設(shè)計(jì)

整個(gè)智能手機(jī)系統(tǒng)中涉及CMMB移動(dòng)電視功能的硬件主要包括CMMB接入模塊,、多媒體處理模塊,、視音頻輸出模塊和條件接收模塊4部分，本節(jié)將從以下幾個(gè)方面講述其中的關(guān)鍵接口設(shè)計(jì),。

2.1 CMMB接入模塊的射頻相關(guān)設(shè)計(jì)

CMMB接入模塊采用思亞諾的SMS1180,，具有雙通道、低功耗,、高靈敏度等特點(diǎn)。接口設(shè)計(jì)如圖2所示,。



天線設(shè)計(jì)考慮到攜帶的方便性,，采用拉桿式。時(shí)鐘電路采用8~40 MHz的晶體振蕩器,，串聯(lián)阻抗在0~60 Ω溫度穩(wěn)定性要求20 ppm（百萬(wàn)分之一）,，負(fù)載電容10 pF。

射頻接口電路在U波段增加帶通濾波器電路，S波段除了帶通濾波器電路外,，還須設(shè)置巴倫電路,。電源電路則分為兩組：一組1.2（1±0.05）V為內(nèi)核、ADC,、PLL和時(shí)鐘電路供電,；另一組1.8~3.3（1±0.1）V為數(shù)據(jù)接口電路供電，可根據(jù)連接的應(yīng)用處理器情況來(lái)確定,，每一路電源需接1 μF電容濾波,。

該設(shè)計(jì)中PCB的布局布線尤為重要，需注意：

1）從天線到SMS1180的UHF波段和S波段輸入端的射頻線要求50 Ω阻抗,，輸入通道上的相關(guān)器件與SMS1180布局在同一面,，從而保證器件間的布線可以盡可能的短，而且在同一層完成,，而無(wú)需過(guò)孔,，減少干擾；

2）為了減少寄生電容,，在S波段的通路上,，從巴倫電路到SMS1180輸入之間的地段需要挖空，相應(yīng)的內(nèi)層地也需要挖空,，UHF波段通路的地段則根據(jù)阻抗控制來(lái)處理,；

3）布線時(shí)，相關(guān)的電源線至少需要0.4 mm.此外,，層與層之間應(yīng)保留盡量多的地孔以減少接地點(diǎn)之間的阻抗,。

2.2 CMMB接入模塊與多媒體處理模塊的接口設(shè)計(jì)

多媒體處理模塊的核心器件即為智能手機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用處理器。設(shè)計(jì)采用美滿公司基于第三代Intel XScale技術(shù)的PXA310,，最高主頻624 MHz,，可根據(jù)工作狀態(tài)調(diào)整頻率，而且融入了智能功耗管理技術(shù),，最大限度地降低了系統(tǒng)功耗,，延長(zhǎng)了電池壽命。在多媒體方面,，提供VGA解析度的30 f/s（幀/秒）H.264播放效能,，具有硬件視頻加速功能，大大提升視頻播放功能,。SMS1180輸出標(biāo)準(zhǔn)格式的TS數(shù)據(jù)流至主處理器,，數(shù)據(jù)傳輸接口可以為SPI、SDIO和USB等多種選擇,，從傳輸速度和EMI等因素考慮設(shè)計(jì)選用PXA310 SPI接口與之配合,，相關(guān)的復(fù)位,、斷電和喚醒等控制信號(hào)則選用PXA310的GPIO進(jìn)行相關(guān)的功能和時(shí)序控制。無(wú)論選用SPI,、SDIO和USB數(shù)據(jù)接口線,，布局時(shí)都須將其布于多層板的內(nèi)層，遠(yuǎn)離敏感管腳和射頻區(qū)域,。

2.3 多媒體處理模塊與視音頻輸出模塊的接口設(shè)計(jì)

視頻輸出設(shè)計(jì)由應(yīng)用處理器PXA310通過(guò)片內(nèi)LCD控制器直接控制LCD模塊,，其控制器接口多通過(guò)連接器經(jīng)由FPC連接到LCD模塊，需要額外考慮信號(hào)的EMI處理,，可在硬件設(shè)計(jì)采用LCD數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘控制線加RC電路或?qū)Ｓ玫亩嗤ǖ繣MI器件,，選取相應(yīng)電路時(shí)需要注意并聯(lián)電容值大小。筆者調(diào)試過(guò)程中就曾遇到因選取容值過(guò)大器件影響到傳輸信號(hào)的質(zhì)量,，從而導(dǎo)致畫(huà)面顏色顯示不正常的現(xiàn)象,。另外，在FPC設(shè)計(jì)上也需要采用數(shù)據(jù)線間加地隔離等手段達(dá)到EMI效果,。

音頻接口則由PXA310的AC97控制器控制音頻編解碼芯片WM9731來(lái)實(shí)現(xiàn),。WM9731采用雙CODEC操作結(jié)構(gòu)，通過(guò)AC-link接口支持高保真立體聲CODEC功能,，同時(shí)還通過(guò)一個(gè)PCM類(lèi)型的同步串行端口（SSP）支持音頻CODEC功能,。當(dāng)系統(tǒng)只處于語(yǔ)音通話狀態(tài)時(shí)，WM7931工作在處理模擬音頻的通道上,；當(dāng)CMMB電視模塊工作時(shí),，則切換為AC97的輸入通道上。

2.4 CMMB接入模塊與條件接收模塊接口設(shè)計(jì)

針對(duì)目前加密電視節(jié)目的情況,，需要在CMMB電視部分加入解密方案?，F(xiàn)在常用的解密方案有兩種：第1種是通過(guò)手機(jī)中常用的T-Flash卡來(lái)完成解密和解擾，輸出清晰節(jié)目給解碼芯片解碼,；第2種是直接把解密芯片內(nèi)嵌入PCB,，然后輸出1個(gè)私有的密鑰給解碼芯片。

前者需要占用手機(jī)平臺(tái)僅有的T-Flash插槽,，而且用卡完成解密和解擾會(huì)有120 ms的延時(shí),。本設(shè)計(jì)采用第2種方案，P5CC072解密芯片通過(guò)符合ISO7816標(biāo)準(zhǔn)的接口與SMS1180的UART口直連［4］,，由應(yīng)用處理器將授權(quán)控制信息ECM,、授權(quán)管理信息EMM輸入給解密芯片解密后，再將控制字輸回應(yīng)用處理器,，然后根據(jù)控制字來(lái)做視音頻的解碼,。

另外，在GSM/GPRS智能手機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)中需要尤為注意的是：由于CMMB接收模塊UHF頻段離GSM900非常近,，最好在GSM部分的輸出部分插入一個(gè)濾波器,，以衰減在UHF頻段產(chǎn)生的噪聲。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件架構(gòu)

智能手機(jī)平臺(tái)CMMB部分的軟件結(jié)構(gòu)由下至上分為信號(hào)處理模塊,、條件接收模塊和應(yīng)用模塊,。其中，信號(hào)處理模塊負(fù)責(zé)射頻接收,、解調(diào)制,、解復(fù)用及相關(guān)功能；條件接收模塊負(fù)責(zé)信號(hào)解擾,、解密,、用戶授權(quán)及相關(guān)功能；應(yīng)用模塊負(fù)責(zé)電視廣播,、聲音廣播,、電子業(yè)務(wù)指南、緊急廣播和數(shù)據(jù)廣播等業(yè)務(wù)的處理,。整體架構(gòu)如圖2所示,。

其中，調(diào)諧解調(diào)器SMS1180驅(qū)動(dòng)層位于整個(gè)軟件系統(tǒng)的最底層,，直接對(duì)硬件進(jìn)行操作,，控制SMS1180工作，接收SMS1180傳送過(guò)來(lái)的傳輸流,。在解調(diào)器正確輸出TS數(shù)據(jù)流后,，就輸入到解復(fù)用模塊進(jìn)行TS流的解析工作。解復(fù)用模塊是接收機(jī)的關(guān)鍵模塊,，處于調(diào)諧解調(diào)器與解碼器之間,，用于解碼數(shù)據(jù)的預(yù)處理。最后CMMB應(yīng)用程序?qū)鈴?fù)用后的數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理,，包括視音頻解碼播放,、電子業(yè)務(wù)指南解析和其他信息處理。

3.2 關(guān)鍵設(shè)計(jì)

3.2.1 頻道搜索,、切換與播放

軟件上設(shè)計(jì)兩種實(shí)現(xiàn)節(jié)目搜索的方式：自動(dòng)搜索和手動(dòng)搜索,。前者通過(guò)枚舉的方式搜索出接收到的所有頻點(diǎn)的節(jié)目信息，后者則根據(jù)預(yù)先設(shè)置的頻點(diǎn),，系統(tǒng)只搜索設(shè)定頻點(diǎn)的節(jié)目信息,。頻道切換遵循先關(guān)閉當(dāng)前播放的節(jié)目，后關(guān)閉SMS1180接收模塊工作流程,，播放時(shí)則先打開(kāi)接收模塊再播放,。

3.2.2 播放時(shí)的來(lái)電處理

在智能手機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)中，軟件還必須處理手機(jī)電視播放時(shí)來(lái)電掛起的特殊情況,。在軟件設(shè)計(jì)中,，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)預(yù)先設(shè)定的來(lái)電標(biāo)志,，標(biāo)志置位則將播放電視節(jié)目任務(wù)掛起，切換到來(lái)電界面,。當(dāng)拒絕通話或通話結(jié)束掛斷時(shí),，設(shè)置的標(biāo)志消失，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到標(biāo)志消失,，則運(yùn)行播放電視節(jié)目任務(wù),，繼續(xù)播放上次的節(jié)目頻道。

3.2.3 節(jié)電設(shè)計(jì)

應(yīng)用處理器PXA310自身定義了多種電源狀態(tài),，不同的電源狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同的工作狀態(tài),，通過(guò)電源管理程序既滿足當(dāng)前工作需要的處理速度又保證最小的功率消耗。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中針對(duì)CMMB接收模塊也定義了3種不同的工作模式,，即播放模式,、睡眠模式和關(guān)機(jī)模式，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)關(guān)閉不需要的外設(shè),。

4 測(cè)試及驗(yàn)證

智能手機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)測(cè)試,，除了通信部分的基本指標(biāo)外，對(duì)于手機(jī)電視而言,，最關(guān)鍵的指標(biāo)是各種模式下的功耗和接收靈敏度,。測(cè)試平臺(tái)采用CMMB信號(hào)發(fā)生器、誤碼測(cè)試儀,、萬(wàn)用表和待測(cè)智能手機(jī)等組成,，測(cè)試結(jié)果如表1、表2所示,。


表1 各種模式下的功耗統(tǒng)計(jì)mW


表2 各頻點(diǎn)下的電視接收靈敏度

從測(cè)試結(jié)果可知,，功耗結(jié)果滿足智能手機(jī)實(shí)際使用要求，在UHF的整個(gè)頻段,，CMMB電視接收模塊的靈敏度都要優(yōu)于規(guī)范要求的-95 dBm.

5 小結(jié)

本設(shè)計(jì)在智能手機(jī)平臺(tái)上,，利用CMMB調(diào)諧解調(diào)器SMS1180擴(kuò)展了手機(jī)電視功能。該方法簡(jiǎn)單實(shí)用,，性價(jià)比較高,，在目前便攜式智能終端的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具有較好的推廣價(jià)值,。