引言
地面?zhèn)鬏斒?a class="cblue" href="http://forexkbc.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(yùn)營可行性等方面已經(jīng)能夠滿足我國地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的要求，并開始在國內(nèi)推廣普及,。
本文介紹了一個(gè)DMB-TH(地面?zhèn)鬏敂?shù)字電視接收機(jī)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(shí)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(jì)有限公司開發(fā)的MPEG-2解碼芯片Hi2011e,，是目前首個(gè)全面采用國產(chǎn)數(shù)字電視芯片實(shí)現(xiàn)的DMB-TH機(jī)頂盒設(shè)計(jì)。
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
該數(shù)字電視機(jī)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?hào)通過內(nèi)部增益等電路的變換,，輸出IF中頻模擬信號(hào),。高頻頭的輸出通過A/D變換電路(AD9203)將中頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻數(shù)字信號(hào)。
信源解調(diào)由LGS8813實(shí)現(xiàn),。這是一種TDS-OFDM解調(diào)芯片,，全面支持DMB-TH地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)，把中頻數(shù)字信號(hào)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(gè)64Mb的SDRAM作為其工作空間。
信源解碼由海爾Hi2011e實(shí)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(chǔ)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(yùn)動(dòng)補(bǔ)償,、數(shù)據(jù)合并，產(chǎn)生視頻圖像數(shù)據(jù),，存儲(chǔ)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(biāo)準(zhǔn),，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(dòng)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(chǔ)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(hào)。
Hi2011e內(nèi)部有一個(gè)8位CPU負(fù)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(yùn)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(shí),，還有RS-232C接口，可以通過串口對本系統(tǒng)的軟件進(jìn)行升級(jí),。整個(gè)系統(tǒng)中的各主要器件通過Philips開發(fā)的I2C總線進(jìn)行通信,。
系統(tǒng)軟件
圖2給出了機(jī)頂盒軟件層次結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2 機(jī)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng),、項(xiàng)目管理器、交叉調(diào)試器,。KEIL的標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器產(chǎn)生必要的連接選項(xiàng)：確定起始地址和規(guī)模，所生成的代碼下載到機(jī)頂盒的Flash中(圖1),，并且從Flash直接運(yùn)行,。
機(jī)頂盒的操作系統(tǒng)為嵌入式實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)內(nèi)核?；趍C/OS的機(jī)頂盒軟件平臺(tái)采用多任務(wù)機(jī)制,，實(shí)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(jī)制；提供方便的定制個(gè)性化界面,；可擴(kuò)展其個(gè)性化應(yīng)用的功能和機(jī)制,。軟件平臺(tái)由模塊化的程序結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，各個(gè)模塊之間采用消息隊(duì)列進(jìn)行通訊,。
平臺(tái)的主要模塊有：
初始化啟動(dòng)模塊：初始化所有硬件,，建立所有信號(hào)量、隊(duì)列,、事件,、消息、任務(wù),，處理I2C驅(qū)動(dòng),，處理tuner的狀態(tài)，操作,。
端口處理模塊：對于基于中斷機(jī)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(jī)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(jìn)行CRC驗(yàn)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(shí)現(xiàn)對節(jié)目信息的管理,。
Flash 模塊：讀寫Flash的驅(qū)動(dòng),，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(hào)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(shí)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(dòng)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(fù)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(shí)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(jí)模塊：處理用戶升級(jí)節(jié)目,，升級(jí)應(yīng)用程序的需求,。
EPG模塊：實(shí)現(xiàn)EPG信息的處理和顯示,。
中文字體模塊：實(shí)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(gè)基本平臺(tái)上不斷擴(kuò)展。比如多媒體雜志,、數(shù)字音頻廣播,、游戲等等。平臺(tái)還可以擴(kuò)展支持視頻點(diǎn)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(jī)頂盒解決方案,，主芯片均為國產(chǎn)芯片，就標(biāo)準(zhǔn)清晰度的機(jī)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(shí)驗(yàn)室和車載環(huán)境的測試,，固定及移動(dòng)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,。
參考文獻(xiàn)： 1. 余兆明,，余智編， ’數(shù)字電視原理‘,，人民郵電出版社,，2004.4 2. [美]Jean J.Labrosse著，邵貝貝等譯,， ’嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)mC/OSⅡ(第2版)‘,，北京航空航天大學(xué)出版社，2003.5 3. 北京海爾集成電路設(shè)計(jì)有限公司,，’海爾Hi2011e用戶手冊’,，2005.7 4. DMB-TH Demodulator ASIC LGS-8813-A1 "Halo" Product Specifications, March 2005 Revision 5.0