便携式DVB T数字电视接收一体机软件系统设计.pdf

上海交通大学 硕士学位论文 便携式DVB_T数字电视接收一体机软件系统设计 姓名：程蓉 申请学位级别：硕士 专业：软件工程 指导教师：陈英;王国中 20080501 上海交通大学工程硕士学位论文 便携式 DVB_T 数字电视接收一体机软件系统设计 摘 要 随着广播电视数字化的发展，数字电视已经进入普通家庭。电视观 众在家里可以收看到成百上千的电视频道，享受到高清晰度画质和音质 的电视节目，以及形形色色的图文交互等信息。在数字电视的大家庭中， 地面广播数字电视因为其无线接收、无须重新布网以及支持移动接收的 特性，尤其是作为现行模拟地面广播的取代者，其传输方式及接收技术 在现阶段尤为受到重视。便携式 DVB_T 数字电视接收一体机作为数字 电视广播的用户接收终端，方便人们随时随地接收 DVB_T 标准的数字 电视，具有较好的市场前景。 本文就是基于美国 CONEXANT 公司的系统控制芯片 Cx24156，设计 开发出一款便携式 DVBT 数字电视接收一体机。一体机的主芯片 Cx24156 采用的是 ARM920T 内核，操作系统为嵌入式操作系统 Nucleus PLUS。 文章首先简要介绍了数字电视现状和发展趋势，然后简述了接收机 的软硬件设计方案，其中对引导程序和应用软件的设计实现进行了细致 的分析。之后就是对作者的主要工作部分着重进行了论述1、将 DIBCOM3000M 前端解码 pc 版本程序移植到现在的 Conexant 嵌入式系 上海交通大学工程硕士学位论文 统平台；2、根据用户使用习惯，来改进产品的 OSD 应用程序。除此之 外，论文中还对软件开发环境、编程调试步骤进行了系统的阐述。 文中论述的数字电视接收一体机的设计和实现方法都是经过实践证 实了的可行的方法，一体机已成功开发完毕，可应用于实际产品的生产。 在这个项目中作者除了上述软件工作还负责了原理图、pcb 修改重绘工 作。 关键词： DVB_T， 便携式， Cx24156芯片， ARM920T内核， Nucleus PLUS 上海交通大学工程硕士学位论文 THE DESIGN OF THE SOFTWARE FOR DVB_T PORTABLE DIGTAL TV RECEIVER ABSTRACTABSTRACT With the rapid developing of the digital broadcasting technology, digital TV began to appear in the ordinary family. Consumer can enjoy thousands of programs along with all kinds of teletext information in their own home now, and the sound and image quality of the programs are all DVD quality. In the big family of the digital TV field, has achieved more and more recognition on both transfer mode and receiving technology, because of its wireless and mobile receiving future, especial of its substitute for current analog TV broadcasting. The DVB_T portable digital TV receiver is used as the user-end equipment in the digital television broadcasting, which can provide DVB_T digital television program everywhere. The market of the DVB_T portable digital TV receiver will be lively. The DVB_T portable digital TV receiver is designed and developed based on the Cx24156 system control chip of Conexant Systems, Inc., with ARM920T kernel used for the Cx24156 main chip and Nucleus PLUS embedded OS chosen as the operating system. The thesis firstly introduces the present situation and the future of the development of the digital TV industry. Then the architectures of hardware and software are briefly described.And the design of codeloader and application program used in the software systerm are analyzed thoroughly. Then the thesis puts more emphasis the section of authors main reserch1、 Transplant the driver code of DIBCOM3000 demodulator running at PC into the Conexant embedded playform 2、Modify the OSD application program according to the habit of the user.Excepting this, the thesis discusses the software development environment and the 上海交通大学工程硕士学位论文 debug steps. The feasibility of methods for designing and implementing the DVB_T portable digital TV receiver described in this paper has been proved by experiments and practice. The DVB_T portable digital TV receiver is developed successfually, and can be turned into practical product.In this project, the author is also in charge of the drawing of the schematic and pcb except for the above_mentioned software work. KEYWORDS: DVB_T, portable, Cx24156 main chip, ARM920T core, Nucleus PLUS 上海交通大学工程硕士学位论文 上海交通大学 学位论文原创性声明 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：程蓉 日期： 年 月 日 上海交通大学工程硕士学位论文 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密保密，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名：程蓉 指导教师签名：陈英 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 上海交通大学工程硕士学位论文 1 1 绪绪 论论 数字电视是在还没有察觉的情况下就已经进入了我们的生活。今天，尽管我们 在家里仍然收看的还是模拟电视节目，但是节目制作棚里的设备已经是数字化了， 从节目制作棚到发射塔的信号传输也已是数字化了，没有这些节目制作与传输的数 字技术，我们的节目质量是无法满足的。当你通过卫星电视网、有线电视网或开路 电视网观看电视节目时，你已经是位于数字电视传输的最后一个环节，这一个环节 正在经历一场数字化革命,以达到电视节目的全数字化传输。 目前，许多国家已经在卫星广播、有线电视广播和地面广播中采用数字电视技 术。数字电视的优势表现在：信号压缩技术提高了频谱利用率；信道编码技术提高 了信号的传输质量；能够方便地实现图像、语音和数据等多媒体信息的兼容传输， 可以将音频、视频和数据放在同一个系统中传送而实现一网多用的目的；能够与计 算机、通信业务融合，提供多方面的信息服务；数字电视使人们获取信息和娱乐更 加便捷。因此各国政府出于对本国政治、经济利益的考虑，对数字电视的研究开发、 标准制订和产业发展给予积极的影响和支持。电视数字化的时代已经到来! 1.1 1.1 数字地面电视发展概述 数字电视广播主要通过卫星、有线电视和地面无线三大传输方式实现。 由于数字电视地面广播的传输环境相对于卫星和有线电视传输要复杂很多，频 谱资源有限，应用需求分散，故标准的讨论较为激烈。目前世界数字电视地面广播 有三个相对成熟的标准：(1)美国高级电视委员会（ATSC）研发的格形编码的八电 平残留边带 8-VSB 调制系统；(2)欧洲数字视频地面广播（DVB-T）标准采用的编 码正交频分复用 COFDM；(3)日本地面综合业务数字广播（ISDB-T）采用的频带分 段传输正交频分复用 BST-OFDM。 ATSC 标准的核心是 8-VSB 技术或称为 QAM 方案，有较好的载噪比，AWGN 信道具有良好性能，可在较低的载噪比下运行。但为了消除多径干扰，采用较为复 杂的自适应均衡技术，因而接收机的成本较高，且不支持移动接收。加拿大、墨西 哥、阿根廷等国支持这一标准。 DVB-T 标准的 COFDM 传输系统采用多载波方式调制，通过延长符号周期使对 多径干扰不敏感，利用加入的保护间隔和插入的带内导频进行载波恢复、时钟恢复 和快速信道均衡，从而能更强地对抗变化的多径干扰，有效消除多径，其算法简单、 硬件实现容易、成本相应较低；可以组成单频网，能更有效地利用频带；同时该系 统具有许多可选择的参数，以适应大范围的载噪比和信道特性，支持固定、便携以 上海交通大学工程硕士学位论文 2 及移动接收。DVB 标准还包括:数字卫星转播系统(DVB-S)、数字有线传送系统 (DVB-C)。DVB-T 与 DVB-S、 DVB-C 相比，它们的共同核心是 MPEG-2，三者的 信源解码部分基本相同， 区别仅在于信道编码和调制方式的不同。 DVB_T的 COFDM 调制的调制方式， 目的是为了有效地对付多径干扰。 现已有 30多个国家和地区的 200 多家公司与组织参加，除了英国、法国、瑞典等欧洲国家采用这一标准外，澳大利 亚、 新加坡、 印度等国也支持这一标准。 中国上海东方明珠电视塔也开始发送 DVB_T 标准的移动电视节目 日本的 ISDB-T ( IntegratedService Digital Broadcasting )方案核心技术也是 OFDM，但它由一组称为 BST 的基本频率块组成，对不同的 BST 段采用不同的载 波调制方案和内码编码码率。不同数据段有自己的误码保护方案以满足不同业务要 求。2002 年日本开始数字广播。 1.2 研究背景和研究内容 在整个数字电视技术标准体系中，地面标准应用面较广，因此商业价值较其它 分支标准更高。地面传输方案上多种技术并行发展， COFDM 传输系统在地面传输 的抗干扰性能和实现复杂性都具有突出的优点，因而论文工作重点研究了 DVB-T 数字电视地面接收系统的实现方案。目前现有的一些 DVB-T 数字电视接收产品， 都是以机顶盒的形式出现，只包括信道解调和系统控制及 MPEG2 解码部分。因此， 采用传统的 DVB-T 机顶盒收看节目时必须要外接显示器件，使用十分不便；另外， 传统的机顶盒产品大多都只采用外接电源适配器一种方式，这样使得只能在有电源 的地方才能收看节目，不方便用户的外出携带。本课题正是针对上面提到的问题， 开发出一种便携式 （手持式） DVB_T数字电视接收一体机， 可以随时随地接收 DVB_T 标准的数字电视，具有较好的市场前景。 1.3 论文概述 全文共分七章。第 1 章绪论，介绍数字电视产业的发展现状和远景规划，指出 本论文的研究任务；第 2 章 DVB-T 移动接收相关标准与关键技术；第 3 章 介绍便 携式 DVB_T数字电视接收一体机硬件结构; 第 4章 说明便携式 DVB_T数字电视接 收一体机软件设计，开发环境和调试方法；第 5 章 论述接收前端解调芯片驱动程序 pc 版本移植；第 6章 系统用户界面的设计和显示。第 7章 总结。 上海交通大学工程硕士学位论文 3 2 相关标准与关键技术 在电视数字化的进程中，国际 DVB 组织提出了全套的解决方案。其中 DVB_T 是数字电视地面传输标准。 便携式接收一体机作为客户端接收设备， 用于接收DVB_T 标准的数字电视。现就便携式接收一体机所涉及到的相关标准和关键技术做简要的 叙述。 2.1 DVB 标准 DVB 标准源于欧洲，是由欧洲 12 个国家的 85 家制造也和广播公司代表于 1993 年 9 月的“数字视频广播集团” （DVBG）会议中提出的，后来由欧洲 ETSI 制 定的数字电视标准。1DVB 组织提供了以市场为引导的数字视频广播标准，满足电 子消费和数字视频广播工业的实际需要，DVB 标准系列得到了数字视频广播业界 的广泛接受。除了欧洲国家采用外，亚太地区（包括中国） ，中东和美国部分业者 都遵循这个标准，DVB 标准系列基本分为五个系统部分:基带处理系统标准，传输 系统标准，条件接入系统标准，交互业务系统标准和其他部分。以下将简单介绍本 课题所涉及到的三个标准。 2.1.1 基带处理系统标准 在基带处理系统标准中，采用 MPEG2 (ISO/IEC 138181/2/3 国际标准)来定 义数字视频广播中的系统、视频和音频，13818 标准系列是 DVB 标准系列中的基 础。其中，138181 系统(System)标准，涉及多路音频，视频和数据的复用与同步 标准，它是多媒体应用中传递音频和视频信息的基础。138182 视频(Video)文件 规定压缩码率从 1.5Mb/s 至 60Mb/s 的数字视频编码标准，适用于各种清晰图像的 视频压缩编码标准。138183 音频(Audio)文件在 MPEG1 音频标准 111723 的 基础上扩充为多通道音频编码系统。 在基带处理系统标准中还有基带附加信息标准 EN 300 468，又称为 DVB 服务 信息(DVBSI)标准。它是对 MPEG-2 规定的 PSI 信息的补充，提供接收解码的设 置信息，如网络信息和事件业务信息等。 上海交通大学工程硕士学位论文 4 2.1.2 传输系统标准 经过信源编码和系统复接后生成的节目传输码流，通常要通过某种传输媒介才 能到达客户端，我们称这些在传输媒介为传输信道。通常情况下，编码码流是不适 合在传输信道上直接传输的，必须经过某种处理，使之适合在规定信道中传输的形 式。这种处理就是信道编码，实现信道编码的系统称为传输系统。 DVB 传输系统是由发射端和接收端两部分组成，而且两个部分中的技术环节 是一一对应的。 DVB 为传输系统制定了不同的标准以适合不同的传输媒介， DVB 针 对卫星广播、有线广播和地面无线广播的不同传输系统制定了数字卫星电视标准 DVBS(EN300421), 有线电视系统标准 DVBC (EN300 429)和地面无线传输系统 标准 DVBT (EN300 744)。这三部分传输标准分别定义了 DVB 视频广播卫星、 有线和地面无线传输的信号帧结构、信道编码和调制方式。例如在调制方式上：卫 星广播采用 QPSK 调制，有线电视采用 QAM 调制，而地面广播采用 COFDM 调 制方式。 2.1.3 DVB 条件接收系统标准 有条件接收（CA，Conditional Access）是电视节目商业化的需要，是有偿信息 服务及付费电视业务的技术保障。CA 系统通过对播出的数字电视节目加扰，建立 有效的收费管理体系， 使得只有付费的用户才能正常接收电视节目和增值业务。 DVB 标准系列中的 ETR 289 对 DVB CA 系统进行了详细的规定。DVB 在该标准中没 有制订统一的 CA 系统规范，但是定义了 DVB 传输的通用加扰系统标准 DVB- CA。DVB 规定加扰可以在传输流 TS 层和基本流 PES 层中实施，并设定了两个 加扰控制位： 00 表示未加扰；01 表示预留；10 表示使用偶密钥加扰；11 表示使 用奇密钥加扰。为了避免用户端的解扰设备太复杂，DVB 在对 PES 层实施加扰规 定了如下的一些限制： 1） 加扰不能同时在两个层次上实施。 2） 加扰的 PES 包头不能超过 184 字节。 3） 除最后一个 TS 包，携带加扰 PES 包的 TS 包不能有自适应段。 4） 在同一个 TS 包中，两个 CA 提供商不应使用相同的 CA_PID。 另外， DVB 还规定了用一个表来传输 CA 信息的机制。 将授权控制消息 （ECM， Entitlement Control Messages）和授权管理信息（EMM，Entitlement Management Messages）以及将来的授权数据放在 CA 消息表（CMT， CA Message Table）中， 更便于过滤。 除此之外，DVB 制定了有条件接收多密方式以及其它应用的公共接口标准： DVBCI 标准。 上海交通大学工程硕士学位论文 5 2.2 COFDM 技术 一、地面传输信道特性 1） 地面信道的噪声和干扰 HDTV 地面传输工作在 UHF/VHF 频段，在定点通信时在这一频段通信主要的 干扰和噪声有:加性白高斯噪声、突发干扰、PAL同频干扰 2）地面传输信道多径和衰弱 传播于地面传输信道的电磁波主要由直射波、多径反射波、绕射波、以及散射 波构成，因此对接收点的信号会产生如下的后果，即在传播上产生三类不同的损耗： 路径传播损耗、慢衰弱损耗、快衰弱损耗。 这些都是严重影响信号传输的重要特性。 二、COFDM 技术 信号在地面信道传输受到严重的频率选择性多径失真。移动接收时，还会因接 收环境的时变受到严重衰弱。同时，HDTV 要在现有的电视频带内传输信号，现行 PAL 体制的有效带宽为 7.6MHZ，尽管基于 MPEG-2 的信源编码对视频数据进行了 有效的压缩，HDTV 的数据传输率仍很大。因而需要采用高效的调制传输方案和先 进的信道编码技术。 DVB-T 系统采用编码正交频分复用技术 COFDM。COFDM 技术用许多子信道 并行传输数据。各子信道正交频分复用，大大扩展了子信道传输符号宽度，子信道 的带宽小于相干带宽，并采用多电平调制。COFDM 具有抗多径和频率选择性失真， 抗脉冲噪声、频带利用率高，能实现移动接收等优良特性。结合高效的信道编码和 时频交织技术还能有效地对抗突发差错和 AWGN 的干扰引起的随机差错。利用插 入导频即可实现对信道响应的快速跟踪。 与传统的单载波系统相比，COFDM 系统的主要优势在于： ? 可以有效地对抗多径传播所造成的符号间干扰，由于引入了快速傅立叶变 换算法，使得系统实现的复杂度大为降低； ? 在变化相对较慢的信道上，多载波系统可以根据每个子载波的信噪比来优 化分配每个子载波上传送的信息比特，从而大大提高系统传输信息的容量； ? 多载波系统可以有效对抗窄带干扰，因为这种干扰仅仅影响系统的一小部 分子载波； ? 在广播应用中，利用多载波系统可以实现非常具有吸引力的单频网络。 COFDM 信道调制编码技术提供 2种子载波数量，3种调制方式，4种保护间隔。 通过这些参数的组合，可以形成了多种传输模式。多种模式中常用的其实只有 2-3 种，分别对应固定接收和移动接收应用。 上海交通大学工程硕士学位论文 6 2.3 MPEG-2 压缩编码标准 2.3.1 MPEG-2 压缩编码标准简介 MPEG-2 标准于 1994 年 11 月公布，其全称为运动图像及其伴音的通用压缩 编码标准，MPEG-2 覆盖了广泛的应用范围，具有较强的通用性，其对普通数字电 视和数字高清晰度电视的各种应用和系统层都做了详细的规定，编码码率从每秒 3 兆比特100 兆比特，但未涉及到信道方面的处理，它主要包括以下 3 个规范： 1）系统(ISO/IEC 13818-1 System) : 涉及多路音频，视频和数据的复用与同步标 准，它是多媒体应用中传递音频和视频信息的基础。 2）视频(ISO/IEC 13818-2 Video) : 用于各种比特率（1.560Mbit/s）的数字视 频编码，适用于从家用娱乐质量的活动图像到高清晰度电视等多种应用。 3）音频(ISO/IEC 13818-3 Audio) : 扩充了 MPEG-1 的音频标准（11172-3） ，使 它成为多通道(5.1)音频编码系统。 从功能上说，MPEG-2 标准主要分为系统层和压缩层两个部分，系统层主要负 责对传输流的组织和控制，以方便传输和解码；压缩层则是实现对原始数字视频信 号的高压缩率低失真的压缩。 2.3.2 MPEG-2 系统传输层结构 MPEG-2 系统部分给出了多路音频、视频的复用和同步标准。系统传输层结构 如图 21 描述：其中，ES 流是经过 MPEG-2 视频、音频编码标准压缩每一路电 视信号的图像和伴音而产生的基本码流，ES 流经过打包，输出的是包基本流（成 为 PES 流） 。 打包的视频，音频基本流 PES 再经过复用打包，可以形成两种不同的码流 节目流 PS（Program Stream）和传输流 TS（Transport Stream） 。 码流 PS 是不定长度的，一旦失去同步，就失去整帧数据，只适用于相对无误 差的环境, 一般用于误码比较小的家庭环境和存储介质（如 DVD）等场合； TS 流是将视频和音频的 PES 包作为固定长度的 TS 包的净荷，然后对 TS 包 进行复用形成的，在发生传输误码时，它可以从固定的包结构中方便地找出同步字， 恢复同步，可以适用于信道环境较为恶劣，传输误码较高的情况。本课题中所涉及 的码流全部是 TS 流。 上海交通大学工程硕士学位论文 7 视频编码器 视频编码器 打包器 打包器 PS MUX TS MUX 视频 数据 音频 数据 基本流 ES 基本流 ES 视频PES 音频PES 节目码流 传输码流 图 2-1 MPEG-2 系统传输层结构 Fingure 2-1 MPEG-2 System Translation Layer Structure 2.3.3 MPEG-2 传输流 TS 一、TS 包的结构 由 4 个字节的包头、可变长度的自适应头与净荷构成，如图 2-2。包头由同步 字节、1 比特传输数据包差错指示、l 比特净荷单元起始指示、1 比特传输优先权、 13 比特包识别 PID（Program identifier） 、2 比特传输加扰控制、 2 比特自适应字 段控制和 4 比特连续计数器组成。其中，净荷单元起始指示表示 PES 数据包字头 或包含与节目有关的 PSI 信息的起始端，是否出现在该 TS 包的净荷中。自适应字 段控制表示在包头后面是否有自适应字段和/或净荷。连续计数器中的数值对于具有 相同 PID 值的净荷而言，从 015 连续循环，用来在解码端检测是否有丢失的 TS 包。 包头负荷包头负荷包头负荷 同步 字节 传送差 误指示 负荷单元 开始指示 传送优 先级 PID 传送加 扰控制 自适应 字段控制 连续 计数 自适应 字段 自适应字 段长度 不连续 指示 随机接 入指示 基本流优 先指示 5个标志 附加 字段 FCROFCR 切换倒 计数 传送用户 数据长度 用户 数据 扩展自适 应段长度 3标志 扩展自 适应段 填充 字节 1833 811113224 81115 42428883 图 2-2 MPEG-2 TS 包结构 Fingure 2-2 MPEG-2 TS Package Structure 上海交通大学工程硕士学位论文 8 对于存在的自适应字段，采用若干标志符表示该字段的某些特定扩展是否存 在，为较高层次的解码提供有关信息。它包括 1 字节自适应字段长度、不连续指示、 随机接入指示、基本流优先指示、PCR 标志符、拼接点标志符、传输专用数据标志、 自适应字段扩展标志以及对应相应标志符的字段。其中 PCR 表示节目时钟参考， 用于系统解码过程时钟的恢复。 MPEG-2 系统通过在传输流包中间断地插入 PCR 来 实现系统时基同步。 二 MPEG-2 传输流业务信息 1）节目特定信息 在 TS 流中包括了一个用来描述传输流所携带内容的节目特定信息表（PSI） ， 它以一定的频率不断的被发送，每秒至少发送 20 次。由于它包括了所有自动设置 和引导解码器进行节目解调的规格化数据和私有数据，所以它不可以被加密，各信 息表都是通过不同的传输流 PID 号来标识的。PSI 信息由 3 种信息表组成： PAT（节目关联表）提供了节目号和包含此节目的传输流分组的 PID 值之 间的对应关系。PAT 是解复用的基础，它列出了各节目的 PID 码 PMT（节目映射表）提供了节目号与包含组成该节目原始流的传输流分组 PID 值之间的对应关系，它以分段的形式插入到传输流分组中。PMT 则用于解各个 节目的码流（如音频，视频等） ，它列出了各码流的 PID 码 CAT（条件访问表）用来对节目进行加密的机制。用于发送特定节目的授 权管理信息。通过该授权，编码系统可以使某些特定节目的内容只能被部分解码系 统接收并解码。本表的内容是由信息提供者定义的。 2） 服务信息 在 TS 流中，仅有 PSI 信息，接收一体机并不能自动接收某一业务并提供相应 的节目的信息。因此，DVB 标准提供额外的服务信息 SI（Service Information）作 为 PSI 的补充。它提供了接收解码的设置信息，如节目的种类（如体育节目、新闻 或电影） 、节目的起始时间、节目的来源等。SI 信息同样有 4 个基本的表： NIT（网络信息表）将属于特定节目提供所有者的所有节目集中在一起， 提供调谐接收所必需的转发器频率、符号率等数据，并在节目接收参数有变化时及 时更新参数使 IRD 自动跟踪接收； SDT（业务描述表）给出特定复用器中与每个节目或业务有关的其他节目 的名称与参数； EIT（节目信息表）给出各类节目的时间安排； TDT（时间及日期表）提供节目开始的具体时间。由于它有具体的时钟信 息，因此有时还可作为 IRD 解码时钟的更新。 3） 节目参考时钟 节目参考时钟（PCR，Program Clock Reference）主要用来实现解码器与编码器 系统工作时钟的同步。在实际中，要建立众多解码器与编码器系统之间精确的时钟 同步是不太可能的。解码器的时钟可能会慢慢的超前或滞后于编码器的时钟，从而 导致解码器的缓冲区发生上溢或下溢。在传输流中加入一个精确的系统级节目时间 参考值（PCR） ，使解码器可以根据此值来调整本身的时钟，可以避免缓冲区的溢 出，保证解码器的正常工作。 上海交通大学工程硕士学位论文 9 在传输流中，节目参考时钟（PCR）应至少每隔 100ms 被传送一次。当解码器 端检测到本地系统时钟与接收到的 PCR 值不一致时，解码器则通过锁相环对本地 系统时钟进行调整，从而保证了解码端与编码端时钟的同步。 PCR的值通常放在 TS包的调整字段内(Adaptation Field)。PCR在 MPEG-2系统 中非常重要，因为解码器中的音视频采样时钟都是锁定于与 PCR 锁相的本地时钟， 系统要能准确的实现 PCR的恢复，才能完成音视频节目的同步。 2.4 本章小结 本章主要根据项目所涉及的标准和关键技术给与简要介绍。这些技术和标准包 括：DVB 标准、COFDM 技术、MPEG-2 压缩编码标准等。深刻理解和掌握这些 标准和 技术对于我们项目程序的编写和改进具有重要意义。 上海交通大学工程硕士学位论文 10 3 便携式便携式 DVB_T 数字电视接收一体机硬件结构数字电视接收一体机硬件结构 本产品的硬件部分主要包括天线及高频头（Tuner） 、COFDM 信道解调部分、 系统控制及 MPEG2 解码部分、液晶显示模块部分和可充电电池部分。现有的一些 DVB-T 数字电视接收产品，都是以机顶盒的形式出现，只包括信道解调和系统控制 及 MPEG2 解码部分。因此，采用传统的 DVB-T 机顶盒收看节目时必须要外接显示 器件，使用十分不便；另外，传统的机顶盒产品大多都只采用外接电源适配器一种 方式，这样使得只能在有电源的地方才能收看节目，不方便用户的外出携带。 针对上面提到的问题，本产品将 DVB-T 数字电视接收部分和液晶显示控制部 分集成在一起，并为整个接收一体机提供了灵活的供电方式（可充电电池和外接电 源适配器） 。就可实现 DVB_T 标准的数字电视的边走边看。除此之外一体机还配有 AV输出端口，直接外接模拟电视显示，单独做为 DVB_T数字电视机顶盒使用。 3.1 系统基本功能 ? 采用 COFDM 多载波通信技术完成 DVB-T数字电视信号的接收； ? 采用专用芯片作为 MPEG2 解码器来完成图像的解码和收看； ? 采用 7英寸的液晶显示屏作为整个接收一体机的显示设备； ? 提供可充电的电池作为整个接收一体机的供电部分，同时提供了 12V 的电 源接口； ? 采用嵌入式软件开发技术开发整个接收一体机的控制软件；能够方便地利 用面板按键进行自动搜索、手动搜索、节目收看和图像调整等功能。 ? 电子节目指南 EPG：给用户提供了一个便捷的、具有友好界面且可快速访 问节目的方式;用户还可通过该功能收看一个或多个频道，甚至所有频道上 近期将播放的节目。同时，EPG 可提供分类功能，帮助用户浏览和选择各 种类型的节目。 3.2 系统硬件总体设计 本接收一体机主要采用信道解码芯片完成数字电视信号的接收；并采用专用的 MPEG2 解码芯片进行 MPEG2 解码实现节目的收看；采用 7 英寸液晶显示屏作为整 个接收一体机的显示设备；同时，整个接收一体机提供了两种供电方式：外接电源 上海交通大学工程硕士学位论文 11 和可充电电池。 便携式 DVB-T 数字电视接收一体机的总体结构示意如图 3-1 所示。便携式 DVB-T 数字电视接收一体机通过调谐器接收 DVB-T 数字电视射频信号，变频后送 入 COFDM 解调器芯片信道解调，输出 TS 码流信号直接传输给后端的系统 Soc 控 制芯片； 调谐器解调芯片 系统SOC控制 芯片（MPEG2 解码） 液晶显示屏 驱动电路 外接电源 适配器 可充电的锂电池 天线 TS码流 控制信号 充电. 液晶显示模块 7英寸液晶显示屏 图 3-1 便携式 DVB-T 数字电视接收一体机系统框图 Fingure 3-1 DVB_T Portable Digital TV Receiver System Frame 在系统的后端采用了一颗系统 Soc 控制芯片，它主要包括了 ARM9 系列的嵌入 式 CPU、TS 码流解复用器、MPEG2 解码器以及图像制式变换部分，所有上述部分 在基于嵌入式 CPU 的软件部分控制下完成对 TS 码流的解复用，PAT 表、PMT 表、 NIT 表和 EIT 表的提取，以及 MPEG2 解码、图像制式的控制、系统菜单系统等功 能，输出 CVBS图像信号给后面的液晶显示模块。 液晶显示模块主要分为两个部分：驱动电路部分和 7 英寸液晶显示屏。其中驱 动电路中完成对输入的 CVBS 信号的转换的 SCARLER 已整合到主板，液晶高压驱 动部分单独外购。驱动电路驱动 7英寸显示屏部分完成节目图像的显示。 可充电的锂电池部分，包括锂电芯和充电保护电路板，主要完成给接收器部分 和液晶显示部分的供电和电芯充电过程中的保护功能。 上海交通大学工程硕士学位论文 12 3.3 系统硬件详细设计 3.3.1 硬件详细设计 图 3-2 便携式 DVB-T 数字电视接收一体机硬件原理框图 Fingure 3-2 DVB_T Portable Digital TV Receiver Hareware Principle Frame 图 3-2 给出了本设计的接收部分的具体设计框图。 调谐器部分，方案原采用 Thompson 公司提供的用于 DVB-T 信号接收的高频头 型号 DTT7570，后由于货源问题改用松下的高频头，型号为 ENV57H13D5。 信道解调部分的解调芯片主要功能是对 COFDM 多载波信号进行解调，得到符 合 MPEG2 标准的图像压缩信号；原先采用美国 Conexant 公司提供的 CX22702 DVB-T解调芯片，后用 DIBCOM 公司的 DIBCOM3000M 解调芯片来代替。 后端的系统控制及 MPEG2 解码部分采用也是 Conexant 公司提供一款集成了 ARM920T 嵌入式 CPU、MPEG2 解码器和图像制式转换编码的 SOC（System On Chip） 系统级芯片来完成数字电视节目 TS码流的处理工作。可以根据不同的需求， 确定采用 Cx2415X 系列的不同型号芯片。另外，根据接收一体机设计要求，采用了 一些标准的外围配置器件（如 EEPROM、Flash 和 SDRAM）等。经过接收、解调 和 MPEG2 解码后的图像信号传输给液晶显示部分进行节目的播放。 液晶显示部分采用深圳安科讯公司提供的 MLCD-PW070DS1 型 7 英寸液晶显 示模块。该模块中的用于转换输入的 CVBS 信号为液晶屏可接收的信号的液晶显示 驱动线路板 SCARLER 将整合到主板上，结合为液晶显示屏提供显示部分的高压 上海交通大学工程硕士学位论文 13 INVERTER板，7英寸液晶显示屏，主要用来显示接收到的数字电视节目。 本产品中采用多种电源供电方式：外接 12V 直流电源和自带可充电电池模块供 电。产品自带的可充电电池模块中包括充电保护电路板和可充电的锂电芯。接收器 主板上主要用到的电源有：1.8V、3.3V、5V 和 32V 几种；液晶显示模块使用 12V 电源；可充电电池模块的充电电源使用了 12V直流电源。 3.3.2 硬件基本工作流程 此硬件系统的基本功能是接收数字电视广播节目。节目信号流处理工作主要由 调谐模块、解调模块、解复用模块、音视频解码模块、音视频编码模块完成。 图 3-3 硬件详细框图及基本工作流程 Fingure 3-3 Detailed Hareware Pr