數模一體電視機通用處理方案

摘要： 數模一體電視機是電視廣播由模擬技術(shù)轉換到數字技術(shù)的過(guò)渡時(shí)期的最佳選擇，數字電視信號質(zhì)量好，比傳統的模擬電視信號有明顯的優(yōu)點(diǎn)。而且數模一體電視機比用機頂盒的方式效果好、簡(jiǎn)單、方便。本文介紹一種數模一體電視機通用處理方案。

關(guān)鍵詞： 數模一體電視機；數字電視中間件；高清HDTV；標清SDTV； Deinterlace(去隔行 )；Scaler(縮放)；HDMI；MPEG；PCMCIA

隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，電視廣播由模擬技術(shù)轉換到數字技術(shù)的趨勢已經(jīng)成為必然。目前很多地方有數字電視的信號播出，而且大部分城市在數字電視轉換過(guò)程中采取了機頂盒方式，機頂盒方式雖然可以接收數字電視信號，但是在機頂盒把接收來(lái)的數字電視信號輸出給電視機時(shí)，又將其轉換成了模擬信號，這樣無(wú)形中損失了圖像質(zhì)量。而且用戶(hù)在操作時(shí)不是很方便：需要用連接線(xiàn)連接機頂盒和電視機、同時(shí)需要兩個(gè)遙控器等。數模一體電視機很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，一臺電視機既可以接收傳統的模擬電視信號，也可以接收最新播出的數字電視信號。但是早期的數模一體電視機是把接收數字電視的模塊放在普通的逐行電視中，此種實(shí)現方式幾乎和機頂盒方式效果一樣，只是外表看起來(lái)是一個(gè)整體。而現在的方案基本上是單芯片方案，即數字電視解碼處理和模擬通道信號處理在同一個(gè)芯片中實(shí)現。數字電視信號被解碼后直接在芯片內部進(jìn)行Scaler(縮放)等處理后輸出，最大限度地保證了圖像質(zhì)量不受損失，真正滿(mǎn)足了用戶(hù)的需求，將成為市場(chǎng)的最佳選擇。

數字電視與模擬電視不同之處還在于數字電視可以加密，這樣運營(yíng)商就可以很方便的控制著(zhù)用戶(hù)，而不擔心欠費現象。用戶(hù)要想接收數字電視需得到運營(yíng)商的許可，即CA(條件接收)，這也是運營(yíng)商想大力推廣數字電視的根本原因。運營(yíng)商給每個(gè)電視或機頂盒分配一個(gè)CA卡(俗稱(chēng)小卡)，里面有用戶(hù)識別等信息，小卡是裝在大卡里面的，大卡里面有數字電視信號加密的有關(guān)信息，負責和電視機里面相關(guān)的接口芯片通訊把數字電視信號解出來(lái)。大卡和電視機相連的接口有PCMCIA、UTI等。

PCMCIA接口已經(jīng)成熟并且頒布了行業(yè)標準，也是國際上通用的一種接口標準。一般的機頂盒上并沒(méi)有看到大卡，這是因為機頂盒生產(chǎn)商是和運營(yíng)商聯(lián)合推廣市場(chǎng)的，數字電視的加密算法已經(jīng)確定，機頂盒生產(chǎn)商就可以把大卡做在機頂盒里面了。而電視機生產(chǎn)商是把電視機直接賣(mài)給用戶(hù)的，不同于機頂盒的操作模式，為了適應不同的CA要求，本方案采取了機卡分離方式，即把CA大卡和整機分離開(kāi)來(lái)，電視機上留有PCMCIA接口，對于不同CA的運營(yíng)商配置相應的大卡即可，非常靈活方便，機卡分離也是數字電視的發(fā)展趨勢。

數模一體機的系統

TI公司發(fā)布的最新一款集成HDTV解碼和視頻處理的一體化SoC芯片TVP9000，主要針對的就是數模一體電視機的市場(chǎng)。與其他芯片廠(chǎng)家提供的方案相比，其集成度較高，成熟度較佳，圖像解碼模塊成熟，成本較低，具有很強的市場(chǎng)競爭力。本方案就是以TVP9000為核心的數模一體電視機的解決方案，可廣泛應用于CRT電視、平板電視、背投電視等。TVP9000集成了162MHZ的ARM926EJ CPU，HDTV-MPEG2解碼，圖像處理，Scaler(縮放)等模塊，功能強大。

本方案能夠接收數字的電視信號(支持高清HDTV及標清SDTV)和模擬電視信號，數字電視部分符合DVB-C標準,接收16-256QAM制式信號；多路輸入接口：其中三路AV輸入、一路S端子輸入、一路AV輸出、一路分量(YPbPr/YCbCr)輸入、一路RGB輸入、一路HDMI輸入；支持多種信號格式如：480I、480P、576I、576P、720P、1080I、1080P及VGA、SVGA、XGA等信號格式；能夠通過(guò)RGB接口實(shí)現本地軟件升級和更新，方便售后服務(wù)；滿(mǎn)足MPEG1/MPEG2 layers1、2 音頻解碼；SPDIF光纖和左右聲道音頻同時(shí)輸出；標準電子節目單(EPG)功能；支持NVOD(準視頻點(diǎn)播)；支持基于DVB-C-CI 接口標準的付費電視節目服務(wù)。

如圖1所示，模擬電視信號由模擬高頻頭輸入經(jīng)過(guò)LA75520中頻解調輸出視頻和音頻，視頻信號送到TVP5147進(jìn)行處理；音頻信號送到NJW1185 進(jìn)行處理。各路AV輸入的視頻和YCbCr信號一起送到TVP5147和電視視頻信號作切換后進(jìn)行A/D變換、彩色解碼后轉換成ITU.656格式的信號送給TVP9000，如果當前輸入是模擬電視信號和AV時(shí)，TVP5147同時(shí)輸出一個(gè)復合視頻信號作為監視用。
HDMI信號送到TDA9970A變換成數字的RGB信號；模擬RGB信號、YpbPr信號送到TDA9970A作切換、A/D轉換處理和HDMI信號再切換一次后進(jìn)行格式變換，以雙ITU.656的信號格式送到TVP9000和TVP5147送來(lái)的信號作切換。當選擇TVP5147送來(lái)的信號時(shí)，要對信號進(jìn)行去隔行(Deinterlace)、圖象增強、縮放(Scaler)等處理；當選擇TDA9970A輸入的信號時(shí)，要對信號進(jìn)行圖象增強、縮放等處理。YCbCr和YpbPr共用一個(gè)輸入端子，自動(dòng)識別格式后選擇正確的輸入通道。

圖1 整機硬件系統框圖

數字電視信號由數字高頻頭輸入，經(jīng)過(guò)信道解調后輸出加密的TS流信號送給T90FJR，T90FJR把加密的TS流信號通過(guò)PCMCIA接口送到大卡，大卡對加密的TS流信號解密后再進(jìn)行二次加密通過(guò)PCMCIA接口和T90FJR再送到TVP9000，TVP9000對二次加密的TS流信號進(jìn)行解密，然后進(jìn)行數字解碼、縮放處理后輸出視頻信號，其中第二次解密的算法由大卡向TVP9000提供。為什么要進(jìn)行二次加密的原因是防止出現透明的TS流而被非法拷貝，從而有效的保證了節目的版權。

HDMI聲音由HDMI接口芯片TDA9970A輸出到TVP9000 和數字電視的聲音切換后輸出到CS4344，同時(shí)輸出一路數字音頻信號SPDIF供外接的聲音功放使用。CS4344把輸入的數字聲音信號數模轉換后送給NJW1185 和送來(lái)的模擬電視聲音、各路AV的聲音信號切換、經(jīng)過(guò)高音、低音、平衡、環(huán)繞聲效果處理后送給功率放大器。如果當前輸入是模擬電視信號和AV、RGB、YCbCr/YpbPr時(shí)，NJM1185 同時(shí)輸出聲音信號作為監視用。

軟件架構

隨著(zhù)軟件在整個(gè)電視產(chǎn)品中扮演著(zhù)越來(lái)越重的角色，數字電視的發(fā)展趨勢導致編寫(xiě)電視軟件的復雜程度和工作量都比以往有了相當大的提高，已經(jīng)不是個(gè)人能編寫(xiě)和完成的了?，F階段電視生產(chǎn)廠(chǎng)商的電視軟件開(kāi)發(fā)，無(wú)論是平臺還是系統架構都是基于方案提供商提供，芯片供應商的千差萬(wàn)別導致開(kāi)發(fā)的平臺的不可重用性。每個(gè)供應商都有自己的一套系統架構，這就造成在每遇到一個(gè)新的平臺情況下，以前平臺的功能和相關(guān)代碼基本上沒(méi)有可以重復利用的地方，都需要重新學(xué)習和編寫(xiě)新平臺下的各種電視功能和功能邏輯，這種無(wú)法重利用以前的勞動(dòng)成果是一種對開(kāi)發(fā)的浪費，尤其在數字電視軟件工作量急劇提升的情況下。

本方案的軟件的特點(diǎn)是基于方案提供商提供的軟件基礎上再開(kāi)發(fā)一個(gè)中間層軟件，本中間層通過(guò)封裝和重新架構底層電視功能函數和操作系統函數形成一個(gè)完整的數字電視上層框架。在盡可能的情況下，能夠最快的移植到相關(guān)的電視環(huán)境中，并使模塊能夠最大化的復用到其他電視方案。設計并實(shí)現OSD庫以及和底層的相關(guān)接口，模塊化數據存儲的定義以及和底層的相關(guān)接口,編寫(xiě)電視的聲音，圖像，搜臺,信道切換等各種基本功能模塊以及和底層驅動(dòng)的中間層封裝。軟件代碼具有獨立性，耦合度低，具有通用性，經(jīng)簡(jiǎn)單修改接口函數即可移植到其他的數模一體機平臺上。具有自己獨立的GUI庫和行為架構將大大節省GUI的開(kāi)發(fā)周期和開(kāi)發(fā)復雜度，軟件工程師在技術(shù)積累的基礎上可以重復利用以前GUI的資源，兼容性和穩定性都將有很大的提高。電視行為控制的上層封裝相當于擁有自己的SDK平臺，基于此SDK平臺的修改和擴展可以逐步形成自己的平臺技術(shù)積累。模塊用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，使用標準的ANSI C語(yǔ)言庫,GUI庫使用C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā),中間層是在底層庫的基礎上實(shí)現圖像，聲音，搜臺，功能，節目管理等電視基本功能和邏輯。

該方案的軟件是基于LINUX UC0S的平臺，是具有多線(xiàn)程，多任務(wù)管理的操作系統。平臺基本可以分為三層：固件，API層，應用軟件層。固件和API層由TI公司提供，用于底層的驅動(dòng)和TVP9000解復用。在此基礎上進(jìn)行應用軟件層的開(kāi)發(fā)，主要是提供一些和用戶(hù)接口的功能部分，用戶(hù)菜單主要分為以下5個(gè)部分，分別是圖像，聲音，搜臺，頻道管理和服務(wù)菜單，其中服務(wù)菜單是在數字電視下才有的，TVP9000的軟件框架如圖2。

圖2 TVP9000的軟件構架

圖3 軟件結構

本方案的軟件結構如圖3示，中間層包含了以下幾個(gè)層:

*模塊管理層,模塊可以控制一個(gè)菜單，或者多個(gè)菜單,比如圖像模塊，聲音模塊。理論上模塊管理器可以管理的模塊是無(wú)限多的，不過(guò)基于鏈表的效率而言，推薦的模塊數目不要超過(guò)50個(gè)，一般電視機而言不會(huì )有超過(guò)50個(gè)模塊的。每個(gè)模塊都有自己特定的功能，比如圖像，聲音，搜臺等模塊。

*事件轉換層,將底層的不同的事件都經(jīng)過(guò)事件轉換層轉換為中間層可識別的事件，比如將遙控碼事件轉化為中間層的key事件。

*功能抽象層,將底層基于硬件功能的部分都抽象為中間層標準的API函數，客戶(hù)按照相應的功能填寫(xiě)這些函數。

*存儲、公共變量層，存儲(如E2PROM，FLASH)和公共變量的管理和接口層。

*主動(dòng)任務(wù)層，用于作為實(shí)時(shí)檢測,和定時(shí)功能實(shí)現的模塊。