【文章內(nèi)容簡介】 用。Power TV是專為機頂盒開發(fā)的并將中間件集成在一起的操作系統(tǒng)，在美國應(yīng)用較廣。另外，隨著嵌人式Linux的逐漸成熟，不僅為機頂盒廠商提供了一種選擇，而且由于Linux的開放性和先進的結(jié)構(gòu)，會對上述的實時操作系統(tǒng)構(gòu)成巨大的威脅。（6）中間件(Middle Ware)技術(shù)在開發(fā)機頂盒上層應(yīng)用中常常會面對如下問題：實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，硬件平臺原理細節(jié)，復(fù)雜的行業(yè)標準，繁雜的用戶界面以及實用功能等各項跨行業(yè)的難題。為了解決上述問題，中間件應(yīng)運而生，并成為數(shù)字電視核心技術(shù)。中間件的核心作用是將應(yīng)用程序與底層的實時操作系統(tǒng)、硬件實現(xiàn)的技術(shù)細節(jié)隔離開來，支持跨硬件平臺和跨操作系統(tǒng)的軟件運行，使應(yīng)用程序不依賴于特定的硬件平臺和實時操作系統(tǒng)，從而使得應(yīng)用程序的開發(fā)變得更加簡捷，使產(chǎn)品的開放性和可移植性更強，為機頂盒的制造商和交互業(yè)務(wù)提供商建立一個理想的開發(fā)與應(yīng)用平臺。（7）應(yīng)用軟件技術(shù)執(zhí)行服務(wù)商提供的各種服務(wù)功能，如電子節(jié)目指南、視頻點播、數(shù)據(jù)廣播、IP電話和可視電話等。應(yīng)用軟件獨立于機頂盒的硬件，它可以用于各種機頂盒硬件平臺，避免應(yīng)用軟件對硬件的依賴。（8）顯示技術(shù)就電視和計算機顯示器而言，CRT顯示是一種成熟的技術(shù)，但是用低分辨率的電視機顯示文字，尤其是小于24 X24的小字，問題就變得復(fù)雜了。電視機的CRT顯像管是大節(jié)距的低分辨率管，只適合顯示720 X576或640 x480的圖像，它的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)是固定不變的，是為525行60Hz或625行50Hz設(shè)計的，而數(shù)字電視的顯示格式有18種以上。上網(wǎng)則要符合VESA格式，顯然，電視機的顯示系統(tǒng)無法適應(yīng)這么多格式。另外，電視采用低幀頻的隔行掃描方式，當(dāng)顯示圖形和文字時，亮度信號存在背景閃爍，水平掃描線存在行間閃爍。如果把逐行掃描的計算機圖文轉(zhuǎn)換到電視機上，水平邊沿就會僅出現(xiàn)在奇場或偶場，屏顯時間接近人眼的視覺暫留，會產(chǎn)生嚴重的邊緣閃爍現(xiàn)象，因而要用電視機上網(wǎng)，必須要補救電視機顯示的缺陷。根據(jù)技術(shù)難度和成本，目前用兩種方法進行改進，一種是抗閃爍濾波器，把相鄰三行的圖像按比例相加成一行，使僅出現(xiàn)在奇場的圖像重現(xiàn)在每場中，這種方式叫三行濾波法。三行濾波法簡單易實現(xiàn)，但降低了圖像的清晰度，適用于隔行掃描方式的電視機。另一種方法是把隔行掃描變成逐行掃描，并適當(dāng)提高幀頻，這種方式要成倍地增加掃描的行數(shù)和場數(shù)，為了使增加的像素不是無中生有，保證活動畫面的連續(xù)性，必須要做行、場內(nèi)插運算和運動補償，必須用專用的芯片和復(fù)雜的技術(shù)才能實現(xiàn)，這種方式在電視機上顯示計算機圖文的質(zhì)量非常好，但必須在有逐行和倍掃描功能的電視機上才能實現(xiàn)。（9）軟件無線電技術(shù)軟件無線電技術(shù)是最近幾年提出的一種實現(xiàn)無線通信的新體系結(jié)構(gòu)，其基本思想是以硬件作為通用的基本平臺，硬件基礎(chǔ)是可編程的高速數(shù)字信號處理器（DSP)，其余部分則是基本的射頻處理單元和輸人/輸出接口。在高速的DSP芯片上進行物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層的軟件開發(fā)，將盡可能多的應(yīng)用功能用軟件來實現(xiàn)，從而將新系統(tǒng)、新產(chǎn)品的開發(fā)轉(zhuǎn)換到軟件上來。第4章 數(shù)字電視機頂盒NIM（網(wǎng)絡(luò)接口）的研究數(shù)字電視機頂盒網(wǎng)絡(luò)接口性能的好壞，直接影響著用戶對數(shù)字電視的接受程度。為此很多國家和地區(qū)都對機頂盒的必備功能提出了明確的要求。武漢廣播電視總局對數(shù)字電視機頂盒的接收質(zhì)量也有明確的要求。這些參數(shù)也直接反應(yīng)了機頂盒網(wǎng)絡(luò)接口性能的優(yōu)劣。主要參數(shù)包括：在有線電視系統(tǒng)中，選擇正確的信號電平是保證系統(tǒng)正常工作的基本條件，由于DVBC采用的是抑制載波的正交幅度調(diào)制（QAM),在通道帶寬內(nèi)調(diào)制信號非常類似于噪聲，所以電平定義為所選信號的均方根。在有線數(shù)字電視系統(tǒng)中，要求機頂盒收到的電平在55?85dBuV。其中55為最低電平，表示機頂盒能正常鎖頻并播放節(jié)目的最小接收電平。85為最高電平，表示機頂盒能正常鎖頻并播放節(jié)目的最高接收電平。（C/N)在DVBC中將已調(diào)的射頻/中頻信號的總功率對有效帶寬內(nèi)噪聲的比，定義為載噪比C/N。X寸于64QAM調(diào)制方式，當(dāng)誤碼率為KT4時。高頻頭頻率捕捉范圍指的是高頻頭在鎖頻狀態(tài)時能經(jīng)受的頻率抖動誤差范圍。例如，高頻頭在435MHZ正常鎖住節(jié)目頻點，?。它反應(yīng)了高頻頭的抗干擾能力。符號率（Symbol Rate)：指數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，與信號的比特率及信道參數(shù)有關(guān)，單位為MB/S。當(dāng)一個載波信號攜帶的節(jié)目數(shù)越多時，此值越大。要提高機頂盒網(wǎng)絡(luò)接口性能，最主要是解決兩個問題：（1）機頂盒在全頻點范圍內(nèi)的一致性（2）提高機頂盒高頻頭的抗干擾能力之所以要解決全頻點范圍內(nèi)的一致性，是因為高頻頭是一個高頻敏感器件，在機頂盒的源解碼板上極易受到各種高頻信號的干擾。電磁干擾（EMC)、電磁癌射(EMI)等問題比較明顯。容易在要求正常工作的頻點范圍內(nèi)產(chǎn)生不穩(wěn)定或工作不正常的畸點，這樣將直接導(dǎo)致用戶無法正常觀看數(shù)字電視業(yè)務(wù)。其次，提高機頂盒高頻頭抗干擾能力，也就是提升機頂盒網(wǎng)絡(luò)接口的各項參數(shù)指標，例如降低機頂盒的最低接收電平值、提升最高接收電平值、擴大高頻頭頻率捕捉范圍、擴大高頻頭符號率支持范圍等，使之不受外界信號的干擾，更可靠更穩(wěn)定的工作。為達到優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)接口的目的，我將從硬件和軟件兩方面入手，通過對比驗證，歸納總結(jié)的方法來進行研究。硬件方面從數(shù)字電視機頂盒主板布線入手，重點考慮網(wǎng)絡(luò)接口的電磁干擾、電磁輻射等問題，通過理論研究和對比驗證提出提高機頂盒抗干擾能力的優(yōu)化方法。其次,研究高頻信號的完整性、高頻電子設(shè)備的合理化布局、電源質(zhì)量以及數(shù)字模擬地線的分割等問題，對高頻頭硬件電路進行修改，并做出對比性實驗。軟件方面對高頻頭性能的優(yōu)化，主要是優(yōu)化高頻頭驅(qū)動程序的各個模塊。其中的Demod驅(qū)動模塊和Tuner驅(qū)動模塊將是研究重點。首先，優(yōu)化Demod驅(qū)動的初始化參數(shù)。因為高頻頭資料文檔中對于高頻頭的初始化參數(shù)和默認的工作狀態(tài)并不是適合所有硬件平臺。通過合理的初始化配置，可以直接提高高頻頭的頻率捕捉范圍和符號率支持范圍，并提高高頻頭的工作效率和穩(wěn)定性。其次，在Demod驅(qū)動模塊和Tuner驅(qū)動模塊中，通過合理的分配I2C總線資源，可以有效提高CPU對高頻頭控制的可靠性和穩(wěn)定性，從而提升高頻頭的工作性能。最后，可以在嵌入式操作系統(tǒng)中，改進任務(wù)的調(diào)度機制和通訊機制，優(yōu)化高頻頭鎖頻任務(wù)的鎖頻時間和任務(wù)堆棧大小，提高鎖頻速度和穩(wěn)定性。第五章高清數(shù)字電視機頂盒解決方案的對比目前，市面上有多種高清數(shù)字電視解碼方案，如博通（BROADCOM)公司的BCM740BCM7402。卓然Zuran公司的R391055，ZR39640，ZR39660，ZR39680高清系列；ATI公司的XILLEON22系列；美國西格瑪設(shè)計公司（Sigma Designs)的SMP86SMP8634。ST公司（意法半導(dǎo)體公司）的STi77STi551STi7020等。 BCM7401解決方案BCM7401是博通的一款單芯片AVC/MPEG2/V(M(H,264/MPEG4 Part 10)高清視頻解碼Soc,面向有線電視、衛(wèi)星、寬帶線路機頂盒與目前電視廣播領(lǐng)域普遍釆用的影像解碼方式MPEG2相比，Broad的AVCNC1芯片解決方案所需的帶寬僅為其1/21/3。BCM7401單芯片解決方案是原來獲得廣泛應(yīng)用的BCM7038和BCM7411雙芯片方案的改進型，是面向機頂盒和客戶端網(wǎng)關(guān)設(shè)備應(yīng)用的高清晰度芯片級系統(tǒng)Soc解決方案。優(yōu)點：功能強大，擴展接口豐富，而且兼容性強，除在數(shù)字電視領(lǐng)域廣泛應(yīng)用外，還可應(yīng)用于DVD、電視電話等系統(tǒng)中。采用這種方案的好處在于靈活性髙，能夠支持多種視頻編解碼標準，而且相對節(jié)省帶寬資源。缺點：和其他兩款芯片相比成本太高，主要用于設(shè)計中、高檔的高清機頂盒。 STi5514+STi7020解決方案STi5514是一個高集成度的單片標清機頂盒信源解碼器芯片，同時具有強大的控制功能，可以配合STi7020實現(xiàn)高清晰度音視頻解碼。它集成了一個高性能的32位CPU、三個專用的DVB傳輸流解復(fù)用和解擾模塊、一個MPEG MP@ML視頻解碼模塊，一個多標準音頻解碼模塊、一個數(shù)字視頻編碼器。另外，它內(nèi)置了ATAPI接口，可以和硬盤驅(qū)動器無縫連接，實現(xiàn)錄放像和時移播放等功能。它還集成了多種外設(shè)，如SSC，ASC,紅外等，可以實現(xiàn)條件接收，軟件升級，遙控接收等功能。 ZR39680解決方案ZR39680為卓然公司的單芯片解決方案。它繼承了5個獨立部件的功能，如視頻解碼、HDMI接口、EEE1394及LVDS驅(qū)動和先進的視頻處理引擎，以控制和驅(qū)動液晶顯示屏LCD、背投和等離子。ZR39680包括數(shù)字地面接收器、ATSC兼容的高清電視解碼器，以及對單向數(shù)字電纜(UDC)的更多支持及一個Cable Card接口。卓然的ZR39680設(shè)計方案具有成本較低的特點，但是這款芯片的功能相對較弱，集成度也不高，擴展功能不如STi5514強，在一定程度上增加了成本。綜上考慮各解決方案的優(yōu)勢與劣勢，本系統(tǒng)采用了STi5514芯片。雖然相對于BCM7401,速度、功能和兼容性都略遜一籌，但是，它仍然具備了高清接收機的所有功能,能夠滿足目前市場上大多數(shù)用戶的需求,并且具有較高的性價比。第六章高清數(shù)字電視機頂盒信源解碼板的設(shè)計信源解碼板主要由以下幾部分組成：—一機頂盒后端解碼器主控芯片—一機頂盒后端解碼器高清解碼芯片 Flash SMI SDRAM EMI SDRAM(可選） LMIDDRSDRAM：負責(zé)接受前面板輸入的信息，如：手動控制鍵盤、紅外接收等。：接PC機進行軟件升級。信源解碼板的主控芯片是STi5514，它負責(zé)：（1）系統(tǒng)初始化和系統(tǒng)控制；（2）將來自前端或LVDS板的TS流解復(fù)用，并將PES流傳給STi7020；（3）標清視頻解碼，數(shù)/模轉(zhuǎn)換；（4）標清音頻解碼。為了配合STi5514的運行，需要配備一定數(shù)量的外部存儲器，用來緩存碼流流、解碼幀、顯示幀等，本系統(tǒng)使用了三片SDRAM。信源解碼板啟動時，需要從ROM中讀取程序，加載到SDRAM中運行?？紤]到將來的軟件升級，我們采用了可現(xiàn)場擦除與改寫的FLASH ROM來固化系統(tǒng)軟件。ST15514輸出的視頻信號是己經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換的模擬信號，經(jīng)過放大濾波后可以直接輸出。本系統(tǒng)可以輸出CVBS、SVideo兩種視頻信號。音頻解碼后的數(shù)字信號通過外部DAC轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號，再經(jīng)過放大濾波處理就可以輸出。此系統(tǒng)可以提供杜比AC3或MPEG2音頻輸出。另外，本系統(tǒng)還配備了EEPROM，用于存儲節(jié)目和頻道信息。提供了RS232接口，用于軟件升級。信源解碼板的另一核心芯片是STi7020，它主要負責(zé)：（1）多路視頻（包括HD、SD)的解碼；（2）—路音頻的解碼及后處理；（3）視頻后處理及數(shù)/模轉(zhuǎn)換。圖611 STi5514系統(tǒng)功能框圖 STi5514芯片STi5514本身是一個高度集成的單片標清機頂盒信源解碼器芯片，是STi55 12和STi5518的升級版本，同時它具有強大的控制功能，本系統(tǒng)中就用來控制STi7020進行高清解碼。它集成了一個高性能的32位CPU,三個專用的DVB傳輸流解復(fù)用和解擾模塊，一個具有先進的顯示和圖形性能的MPEG2視頻解碼模塊，一個支持杜比和MPEG的音頻解碼模塊，還有數(shù)字視頻編碼器和所有的典型低成本交互式接收機所需的系統(tǒng)外設(shè)。內(nèi)置ATAPI接口可和標準硬盤驅(qū)動器無縫連接。這樣STi5514就可以實現(xiàn)實時電視錄像、暫停和時移（timeshifting)等功能。通過智能卡接口可以實現(xiàn)條件接牧。S