作者：華東師范大學(xué)信息學(xué)院 彭雁 鄭正奇 陳明華
基于數(shù)字媒體處理器芯片EM8620L的IP機(jī)頂盒的電路，外圍電路簡(jiǎn)單,，實(shí)用性強(qiáng),，可實(shí)現(xiàn)各種高質(zhì)量的視頻、音頻輸出,，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)支持視頻點(diǎn)播,。
IPTV是利用寬帶網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，以家用電視機(jī)（或計(jì)算機(jī)）作為顯示設(shè)備,、集互聯(lián)網(wǎng),、多媒體、通信等多種技術(shù)于一體,，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（IP）向家庭提供包括數(shù)字電視在內(nèi)多種交互式數(shù)字媒體服務(wù)的新技術(shù),。機(jī)頂盒分為兩大類，一類是通過(guò)接收數(shù)字編碼的電視信號(hào)（來(lái)自衛(wèi)星或有線電視網(wǎng),，使用MPEG壓縮方式）,，獲得更清晰，更穩(wěn)定的圖像和聲音質(zhì)量,，這種機(jī)頂盒一般稱為電視機(jī)頂盒,。另外一類機(jī)頂盒內(nèi)部包含操作系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)瀏覽軟件，通過(guò)電話網(wǎng)或有線電視網(wǎng)連接互聯(lián)網(wǎng),，使用電視機(jī)作為顯示器,，從而實(shí)現(xiàn)沒(méi)有電腦的上網(wǎng)，這種機(jī)頂盒叫做網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒，本文就是介紹的就是這種IPTV機(jī)頂盒,。
IPTV機(jī)頂盒特點(diǎn)
（1）高質(zhì)量的音視頻輸出,。采用高清技術(shù)視頻解碼格式和杜比數(shù)字技術(shù)音頻解碼輸出，用戶就可以在家里體驗(yàn)到多聲道數(shù)字立體聲和清晰逼真的節(jié)目帶來(lái)的震撼,。
（2）節(jié)目錄制,。要求機(jī)頂盒帶有硬盤，在機(jī)頂盒中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的軟件功能,，還需要機(jī)頂盒端支持兩路傳輸流的解調(diào)：一路用于節(jié)目收看，一路用于節(jié)目錄制,。
（3）多媒體文件的儲(chǔ)存和播放,。儲(chǔ)存多媒體文件要求機(jī)頂盒帶有硬盤。并支持相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)外接接口,。為了瀏覽或播放儲(chǔ)存的多媒體文件,，機(jī)頂盒還需要相應(yīng)的軟件功能支持，例如圖片瀏覽器,、視頻播放器,、MP3播放器等。
（4）視頻點(diǎn)播（video on demand）,?；陔p向平臺(tái)的視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)，將充分滿足用戶的個(gè)性化節(jié)目需求,。視頻點(diǎn)播將使節(jié)目資源得到最大限度的開發(fā)和利用,，不同的節(jié)目將被合理地分配給不同需求的用戶，實(shí)現(xiàn)交互功能,，要求機(jī)頂盒具有雙向功能,，可以采用以太網(wǎng)形式，通過(guò)ADSL或其他方式回傳信息,。
EM8620L芯片
本課題采用的主處理芯片是sigma design公司生產(chǎn)的EM8620L,，它具有以下特性：MPEG解碼，可以同時(shí)解碼兩路MPEG視頻流,；WMV9解碼,；支持多種DVD/媒體格式，包括音頻,、JPEG,、MP3和MPEG－4 AVI文件；音頻解碼和I/O,，內(nèi)嵌基于DSP的音頻解碼器,，支持DVD音頻、杜比數(shù)字5.1聲道、MPEG－4AAC,、窗式媒體音頻,、16位線性PCM等；視頻處理和顯示,，最多可以處理五個(gè)獨(dú)立的視頻或圖像位面,，支持2維圖像加速，支持?jǐn)?shù)字輸出,、模擬輸出和分量模擬輸出,；比特流的多路分解；PCI和外設(shè)總線,，PCI總線是工作在33或66MHz的32位總線,，外設(shè)總線接口可編程為多種模式，包括通用模式,，接外部設(shè)備ISA－like總線,，接硬盤的IDE總線和接flash ROM的存儲(chǔ)器總線模式；系統(tǒng)內(nèi)存,，支持32位,、166MHz的（DDR）SDRAM，最多可掛64MB,；嵌入式的支持ARM－4T RISC指令集的CPU,，支持獨(dú)立的直接映射指令和數(shù)據(jù)緩存。
設(shè)計(jì)
硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
IPTV機(jī)頂盒硬件框圖如圖1所示,。
本課題采用數(shù)字媒體處理器芯片EM8620L,，內(nèi)存接64M（DDR）SDRAM，前端有前面板控制器,，接收紅外信號(hào)遙控輸入,。該系統(tǒng)視頻支持高清輸出，也可以模擬方式輸出,。音頻方面通過(guò)DA轉(zhuǎn)換,，可轉(zhuǎn)為模擬音頻輸出，并可通過(guò)PCI總線連接以太網(wǎng)或無(wú)線局域網(wǎng)支持視頻點(diǎn)播功能,。
前面板控制器采用的是NEC公司生產(chǎn)的UPD16311芯片,，該芯片是一塊支持FIP或者VFD顯示的芯片，該芯片支持兩種顯示模式：12段16位或者20段8位,。與EM8620L的連接非常簡(jiǎn)單,，為串行方式（CLK，STB,，Din,，Dout）,。
紅外線輸入部分采用的是NEC公司的RC5協(xié)議格式的接收芯片IRDC367，采用異步串行方式工作,。該芯片采用低功耗功率高效率COMS技術(shù)的微處理器開發(fā)的紅外線譯碼IC,，它可以接收NEC 6121/2格式的紅外線編碼IC。
音頻方面EM8620L自帶了音頻DSP處理器,，因此本課題中沒(méi)有外接外部codec解碼芯片,。接口方面主處理芯片支持IIS總線也可通過(guò)S/PDIF光纖輸出。在本課題中采用IIS總線形式,，外界國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的LM4921DAC芯片輸出模擬音頻信號(hào),。
視頻方面EM8620L內(nèi)建了3路12位視頻DAC，因此不用再外接DAC,，較清輸出分辨率最高可達(dá)1920×1080i,。在網(wǎng)絡(luò)接口方面，因?yàn)镮PTV的數(shù)據(jù)量還是比較大的,，而且目前的寬帶網(wǎng)絡(luò)也比較普及了，因此采用了比較常用且實(shí)用的以太網(wǎng)接口,。在本課題中主處理芯片EM8620L通過(guò)PCI總線,，通過(guò)物理層（PHY）芯片與網(wǎng)絡(luò)處理模塊中的MAC配對(duì)，通過(guò)RJ4 5與10/100T的以太網(wǎng)相接,，完全可以滿足IPTV的帶寬要求,。
軟件模塊設(shè)計(jì)
本課題軟件部分是基于Espial公司的EVO平臺(tái)的設(shè)計(jì)。其中的底層視頻播放部分的核心軟件模塊是基于EVO平臺(tái)的,。模塊調(diào)用流程如圖2所示,。圖3為本課題的一個(gè)用戶應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)流程圖。
其中初始化各種選項(xiàng)包括初始化視頻,、音頻和顯示選項(xiàng),。之后是創(chuàng)建用戶API例程并，為其分配內(nèi)存空間,，解碼鏈控制（decoding chain control）打開并設(shè)置是各種解碼器源,，如果失敗就跳到Clean up結(jié)束。如果所有設(shè)置均正確,，就進(jìn)入死循環(huán),，等待鍵盤輸入并執(zhí)行相應(yīng)的操作，包括媒體播放的暫停,、搜索,、快進(jìn)等基本操作，設(shè)置音量,，設(shè)置制式（NTSC或PAL制式）,，設(shè)置輸出模式,，設(shè)置流監(jiān)視、OSD和比特率,，改變屏幕大小,，增減像素值讀取并顯示每個(gè)流的類型和語(yǔ)言等操作。
本文介紹了IPTV機(jī)頂盒的關(guān)鍵技術(shù)及特點(diǎn),，設(shè)計(jì)了基于數(shù)字媒體處理器芯片EM8620L的IP機(jī)頂盒的電路,，外圍電路簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng),，可實(shí)現(xiàn)各種高質(zhì)量的視頻,、音頻輸出，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)支持視頻點(diǎn)播,，如果時(shí)間及條件許可,，可以通過(guò)外設(shè)總線接口外掛硬盤，實(shí)現(xiàn)節(jié)目錄制,，多媒體文件存儲(chǔ)播放等功能,，隨著寬頻網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字電視的普及和發(fā)展，IPTV市場(chǎng)將越來(lái)越開放,，IPTV機(jī)頂盒將在功能上進(jìn)一步擴(kuò)展和完善,，得到更加廣泛的應(yīng)用。