基于S3C2440A T-DMB的手機電視軟硬件設計

　　CPU的功能是通過(guò)SPI接口接收TS數據，完成音頻和視頻的解碼后顯示。數據可以通過(guò)DMA進(jìn)行緩存，然后就可以從DMA中讀取數據進(jìn)行解復用。DMA方式為一種高速的數據傳輸操作，允許在外部設備和存儲器之間直接讀寫(xiě)數據，既不通過(guò)CPU，也不需要CPU干預。整個(gè)數據傳輸操作在DMA控制器的控制下進(jìn)行。CPU除了在數據傳輸開(kāi)始和結束時(shí)做一點(diǎn)處理外，在傳輸過(guò)程中，CPU可以進(jìn)行其它工作。這樣，在大部分時(shí)間里，CPU和輸入/輸出都處于并行操作狀態(tài)。因此，可以大大提高整個(gè)系統的效率。在WinCE平臺下，對DMA的操作相當方便，驅動(dòng)開(kāi)發(fā)難度不大，讀取數據就像操作普通文件一樣。只有一點(diǎn)區別，就是要防止DMA溢出。因為普通文件的讀取完全可控，而這里處理的是一種“實(shí)時(shí)”流，有可能發(fā)生溢出。溢出包括上溢(數據讀取過(guò)慢)和下溢(讀取過(guò)快)。和MPEG的解碼器接收端防止數據溢出的原理是一樣的，主要是由于圖像編碼的格式不一樣，發(fā)送的解碼器前端的數據速率并不是恒定的。MPEG采用流速反饋控制來(lái)控制數據溢出，使得到達音視頻解碼器的數據速率趨于恒定。對DMA的控制就簡(jiǎn)單些，用專(zhuān)用的一個(gè)線(xiàn)程讀取數據，解復用線(xiàn)程依據數據的多少，可以丟棄某些幀或者放慢解碼速度。不過(guò)一般還是丟幀的情況多。

　　硬件設計注意事項

　　設計硬件電路時(shí)的主要問(wèn)題就是高頻和電磁兼容，一般的方法是加屏蔽罩，可以把APOLLO FS1110加屏蔽罩，以減少模塊的空間干擾。當然也可以把APOLLO FS1110、KINO2EFS1026做成外置式模塊。還可以通過(guò)優(yōu)化原理圖的設計來(lái)減少高頻的影響。因為原理圖的好壞直接影響布局、布線(xiàn)的難度，以及以后板子性能的好壞。為了布局布線(xiàn)時(shí)能清晰地進(jìn)行分區設計，以減少各個(gè)功能模塊之間的影響，設計原理圖時(shí)應把數字、模擬和RF電路分開(kāi)。但是，由于手持設備體積較小，屏蔽罩一般是必不可少的。

　　軟件設計

　　T-DMB標準概述

　　T-DMB采用H.264 視頻壓縮標準，音頻采用專(zhuān)利費較低的MPEG-4 比特分片算術(shù)編碼BSAC(Bit-Sliced Arithmetic Coding)或者AAC+(歐洲T-DMB采用)，圖像格式為CIF(Common Intermediate Format)(352×288)，把這些音頻和視頻碼流加上一些用戶(hù)數據，經(jīng)過(guò)MPEG-4 SL(Sync Layer)同步層打包和MPEG-2 TS(Transport Stream)復用后，交給調制器調制為適宜在信道上傳播的信號發(fā)射出去。各種標準的接收端除信道解碼有較大差別，信源的解碼很相近。T-DMB系統發(fā)送端編碼器結構如圖2所示。

　　圖2 T-DMB發(fā)送端編碼框圖

　　其中的MPEG-4 OD/BINFS發(fā)生器產(chǎn)生視聽(tīng)對象、場(chǎng)景時(shí)空關(guān)系信息和視聽(tīng)對象的描述符信息。IOD發(fā)生器產(chǎn)生視聽(tīng)對象的初始信息：場(chǎng)景描述和對象描述信息。分段發(fā)生器主要收集SLP和IOD數據信息，用于產(chǎn)生和節目解復用相關(guān)的參考信息PSI(Program Specific Information)。在T-DMB的數據流中，可以通過(guò)解析PMT中的描述字段得到IOD_descriptor ,由IOD_descriptor可以得到場(chǎng)景、對象描述信息。由對象描述可以得到ES_ descriptor等信息。SL同步打包器主要負責視聽(tīng)對象和輔助數據的同步。SL包經(jīng)PES打包之后，再把PES包打為T(mén)S包發(fā)送給調制器。

　　軟件的功能描述

　　軟件的主要任務(wù)是TS流的解復用、H.264和AAC+的解碼，采用微軟的Direct Show技術(shù)開(kāi)發(fā)，可以降低開(kāi)發(fā)難度和開(kāi)發(fā)周期。Direct Show技術(shù)是微軟提供的Windows平臺多媒體開(kāi)發(fā)包，以COM為基礎。Direct Show使用Filter Graph的模型來(lái)管理整個(gè)數據流的處理過(guò)程。參與處理的各個(gè)功能模塊叫Filter，按功能分3類(lèi):Source、Transform、Rendering Filter 。Source Filter主要負責獲取數據和前期的處理;Transform Filter負責數據格式的轉換和傳輸，主要是負責解碼;Render Filter負責顯示。各個(gè)Filter和應用程序的交互靠事件通知機制來(lái)完成：Filter狀態(tài)改變時(shí)發(fā)出一個(gè)事件，由Filter Graph Manager處理或發(fā)給應用程序。整個(gè)軟件可以分為5大功能模塊，如圖3所示。TS解復用器模塊屬于Source Filter，作用是從DMA緩沖中獲取數據，然后從TS流中解析PAT(Program Association Table)和PMT(Program Map Table)，得到相關(guān)節目的音頻和視頻數據TS包的PID(Packet Identifier)之后，就可以組合PES(Packetized Elementary Stream)包，同時(shí)還可以得到和音視頻同步相關(guān)的參數：PCR(Program Clock Reference)、CTS(Presentation Time Stamp)、DTS(Decoding Time Stamp)，最后把PES包去包頭后的ES(Elementary Stream)數據發(fā)給下游的解碼Filter。H.264和AAC+解碼模塊屬于Transform Filter，主要功能是把從上游獲取的音頻和視頻數據進(jìn)行解碼，把解碼得到的PU(Presentation Unit)重新排序(只有用到雙向預測時(shí)需排序)，送給下游的生成器。視頻生成器和音頻生成器模塊屬于Rendering Filter，主要完成顯示功能。如果數據格式需要轉換，可以在解碼器和生成器之間加一個(gè)具有轉化功能的Transform Filter。