一種面向DVB-C的單片MPEG-2解碼方案

進(jìn)入21世紀,全世界的數字電視發(fā)展相當迅速,歐洲的DVB視頻廣播已經(jīng)相當成熟,日本和美國也都開(kāi)始了高清晰度節目的播出,并制定了數字電視廣播全面代替模擬電視廣播的時(shí)間表。在我國,由于各省市已有三十多套節目以MPEG-2方式壓縮并通過(guò)衛星傳輸,DVB-S已經(jīng)形成了較為成熟的市場(chǎng)。國內目前有多家廠(chǎng)商自主開(kāi)發(fā)DVB解碼套片,生產(chǎn)并銷(xiāo)售DVB-S,價(jià)格也降到了用戶(hù)可以承受的水平。反觀(guān)DVB-C,同樣有多家廠(chǎng)商推出樣機,但由于功能上不能完全滿(mǎn)足電視臺和用戶(hù)的需要以及源端設備改造需要較長(cháng)過(guò)程,目前還沒(méi)有形成明顯的市場(chǎng)。

目前,DVB-C除了完成基本的音視頻解碼還必須增加以下幾個(gè)功能才能真正被市場(chǎng)接受。第一,提供對CA(條件接收)系統的支持。有線(xiàn)電視臺需要通過(guò)CA系統來(lái)實(shí)現對節目的加密和對用戶(hù)的管理、收費。CA系統要求在接收端,機頂盒應該支持IC-Card接口與SmartCard進(jìn)行通訊,并且提供標準的DVB數據流解擾模塊。第二,實(shí)現對TS流的存儲。這個(gè)功能現在有兩個(gè)趨勢:一種是由機頂盒提供硬盤(pán)接口(比如IDE接口),將TS流存在硬盤(pán)里供用戶(hù)回放,實(shí)現數字錄像機的功能;另一種是機頂盒提供USB或者1394這一類(lèi)的高速通用接口,將TS流通過(guò)它們存入計算機中,用戶(hù)再通過(guò)計算機進(jìn)行處理。第三,實(shí)現局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )接口。這樣機頂盒可以接收從局域網(wǎng)傳來(lái)的TS流,實(shí)現局域網(wǎng)上的視頻播放。第四,實(shí)現Web瀏覽功能。用戶(hù)可以通過(guò)機頂盒瀏覽網(wǎng)頁(yè),當然這需要現有電視分辨率的適當提高和專(zhuān)門(mén)網(wǎng)站的提供。

針對DVB-C機頂盒的這些要求,選擇了Fujitsu公司的單片MPEG-2解碼方案,這套方案較好地支持了各種接口和功能模塊,且成本較低,以下是芯片的簡(jiǎn)介,然后介紹整套方案的軟件和硬件。

1 芯片介紹

MB87L2250是由Fujitsu公司出品的單片MPEG音頻和視頻解碼器,它同時(shí)還有解傳輸復用功能并且集成了一片32位的RISC處理器。它為數字電視機頂盒提供了一種高性?xún)r(jià)比、高集成度的解決方案。在芯片設計中,MPEG解碼和解復用都由硬件完成,而片內集成的工作頻率為54MHz的處理器則主要用于運行客戶(hù)應用程序,例如實(shí)現圖形界面。由于MB87L2250采用了2.5幀體系結構,因此僅需要16M位 SDRAM用于MPEG解碼、OSD菜單以及數據緩存。整個(gè)芯片具有以下特點(diǎn):

?32位RISC微處理器 ?1K字節的指令Cache

?2.5幀體系結構 ?僅需要16M位SDRAM

?支持32路不同的PID包 ?針對PID和Section的硬件過(guò)濾器

?紅外接收器 ?DVB標準解擾

?減少圖片內存的 ?圖文電視的VBI方式插入內存節省模式

?16:9與4:3格式轉換 ?電影格式轉換

?IIC總線(xiàn) ?兩個(gè)SmartCard接口

?2、4、6或8位OSD ?16個(gè)可編程I/O口

?自動(dòng)時(shí)鐘恢復

圖1是MB87L2250的芯片結構圖。

1.1 32位RISC處理器

這個(gè)片內集成的ARC處理器是采用了4層流水線(xiàn)技術(shù)的RISC微處理器,它的工作頻率為54MHz。ARC內部集成了一個(gè)256×32位的指令cache。ARC的存儲控制器包括了SRAM和SDRAM控制器,其中SRAM的控制器包括一個(gè)可編程的等待狀態(tài)產(chǎn)生器,用于和相連的不同速率的存儲介質(zhì)保持同步。而MPEG解碼器位于輔助地址空間,通過(guò)一個(gè)主機接口可以訪(fǎng)問(wèn)所有的ARC寄存器和處理器的整個(gè)地址空間。這個(gè)特性主要用于調試,但是也可以用于基于FLASH系統的第一次啟動(dòng)。芯片還有一種休眠狀態(tài),此時(shí)ARC的工作頻率為13.5MHz。

1.2 傳輸流解復用和系統解碼

完成這部分功能的是傳輸系統解碼器(TSD)。通過(guò)TSD,主芯片可以接收8位的并行或串行數據流。TSD提供基本的同步和錯誤檢測功能,但它的主要功能是作為PID分析器把唯一的一路PES流從TS流里最大32路PES流中鑒別出來(lái)。TSD選出相應的有效數據和系統信息并把它們送給解碼緩存。另外,TSD還提供分段(Section)類(lèi)型數據的分析比較。

TSD中主要包括頻道解碼器(Channel Decoder)、PCR存儲(Program Clock Reference Store)、PID分析器(PID parsing engine)、分段數據過(guò)濾器(Section Filter)等。為了支持有線(xiàn)廣播中的CA系統,TSD還包括一個(gè)標準的DVB解擾器。這個(gè)解擾器能夠在TS層和PES層進(jìn)行解擾,可以并行處理八路不同的流,因此需要存儲八對控制字。解擾器可以自動(dòng)找到相應的控制字。傳輸流解復用和系統解碼的流程圖如圖2所示。