基于地面高清機頂盒的PVR系統設計與開(kāi)發(fā)

0 引言
2006年8月18日，國家標準化管理委員會(huì )正式發(fā)布了我國具有自主知識產(chǎn)權的《數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、信道編碼和調制》標準(簡(jiǎn)稱(chēng)“中國數字電視地面傳輸標準”)。該標準支持高清晰度電視(HDTV)、標準清晰度電視(SDTV)和多媒體數據廣播(MMDB)等多種業(yè)務(wù)，滿(mǎn)足大范圍固定覆蓋和移動(dòng)接收的需要。地面高清數字廣播系統于2008年7月投入使用，已成功進(jìn)行了北京奧運會(huì )的全程直播，并將直播2010年上海世博會(huì )。針對地面高清市場(chǎng)的各類(lèi)產(chǎn)品及技術(shù)應運而生，而PVR功能則是相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)中的難點(diǎn)和亮點(diǎn)。
PVR的全稱(chēng)是Personal Video Recorder(個(gè)人視頻錄像機)，但其實(shí)際功能超出了名稱(chēng)的表述。PVR的突出特點(diǎn)是以硬盤(pán)為存儲媒介，建立本地的海量緩沖區和節目存儲庫，利用數字化處理技術(shù)，實(shí)現對節目的控制和管理。數字化和存儲技術(shù)是PVR技術(shù)的核心，PVR技術(shù)和數字機頂盒結合而產(chǎn)生的PVR機頂盒，將兩種先進(jìn)技術(shù)相結合，將電視生活向前推進(jìn)了一步。PVR數字機頂盒應用于數字電視系統，相對于模擬PVR，它把數字化放在前端，而不是在機頂盒客戶(hù)端上來(lái)進(jìn)行數字編碼，使得節目更清晰、終端成本更低、節目控制更方便。．PVR機頂盒把硬盤(pán)錄放技術(shù)和電子節目指南(Electronic Program Guide，EPG)相結合，將節目的內容和節目的信息相關(guān)聯(lián)，方便節目的查詢(xún)和管理，亦可根據節目單進(jìn)行預約錄像，操作簡(jiǎn)單方便。PVR技術(shù)和數字機頂盒的結合是電視節目播放技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。
本文研究在嵌入式系統下ADTB-T高清電視信號以及標清電視信號的PVR功能的實(shí)現。論文主要針對高清電視信號特有的高碼率TS流傳輸和處理與嵌入式系統的相對緊張的系統資源這一矛盾進(jìn)行研究，通過(guò)軟硬件的配合實(shí)現PVR的各項基本功能，并在此基礎上，通過(guò)緩存技術(shù)，實(shí)現錄制與播放的無(wú)縫連接，同時(shí)充分利用ADBT-T信號提供的EPG信息，方便用戶(hù)預約錄制，并提供人性化的界面設計，提高用戶(hù)友好度。

1 硬件架構
本系統基于Sigma Designs公司的EM8622平臺進(jìn)行開(kāi)發(fā)，使用主頻為202MHz的ARM7中央處理器、128MBDDR內存、以及8MB FLAsH芯片，配合上海高清HD2910國際融合芯片，可以支持地面高清數字信號以及標清模擬信號的兼容播放與無(wú)損錄制，同時(shí)配合時(shí)鐘板和地面廣播信號配套EPG，可以實(shí)現電視節目的定時(shí)錄制、自動(dòng)開(kāi)機預約錄制以及斷電續錄功能。硬件框架圖如下圖1所示：

如圖，射頻信號由天線(xiàn)接收后送至HD2910TUNER(調諧器)板解調為MPEG2格式的TS(Transport Stream)流，經(jīng)RISC架構的2D圖形引擎處理后傳輸至DEMUX(解復用)芯片，經(jīng)解復用后分為APES流(打包的音頻基本碼流)和VPES流(打包的視頻基本碼流)。此時(shí)根據錄制模式的不同，數據的走向也不同，具體分類(lèi)如下：
(1)只播模式：通道1開(kāi)，通道2、通道3關(guān)。APES／VPES流輸送到DECODER(解碼芯片)解碼后生成音／視頻數據，分別進(jìn)行音／視頻輸出。
(2)只錄模式：通道2開(kāi)，通道1、通道3關(guān)。為了保證錄制文件碼率的穩定，將APES／VPES流經(jīng)過(guò)PCI總線(xiàn)送至系統緩存，緩沖3至5s后再經(jīng)PCI總線(xiàn)分別保存為音／視頻硬盤(pán)文件。
(3)邊播邊錄模式：通道1、通道2開(kāi)，通道3關(guān)。打開(kāi)通道1，APES／VPES流經(jīng)DECODER解碼后輸出至音／視頻終端，同時(shí)打開(kāi)通道2，將PES流數據經(jīng)系統緩存后保存至硬盤(pán)。