一種面向DVB-C的單片MPEG-2解碼方案

進(jìn)入21世紀(jì),全世界的數(shù)字電視發(fā)展相當(dāng)迅速,歐洲的DVB視頻廣播已經(jīng)相當(dāng)成熟,日本和美國也都開始了高清晰度節(jié)目的播出,并制定了數(shù)字電視廣播全面代替模擬電視廣播的時間表。在我國,由于各省市已有三十多套節(jié)目以MPEG-2方式壓縮并通過衛(wèi)星傳輸,DVB-S已經(jīng)形成了較為成熟的市場。國內(nèi)目前有多家廠商自主開發(fā)DVB解碼套片,生產(chǎn)并銷售DVB-S,價格也降到了用戶可以承受的水平。反觀DVB-C,同樣有多家廠商推出樣機,但由于功能上不能完全滿足電視臺和用戶的需要以及源端設(shè)備改造需要較長過程,目前還沒有形成明顯的市場。

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功能才能真正被市場接受。第一,提供對CA(條件接收)系統(tǒng)的支持。有線電視臺需要通過CA系統(tǒng)來實現(xiàn)對節(jié)目的加密和對用戶的管理、收費。CA系統(tǒng)要求在接收端,機頂盒應(yīng)該支持IC-Card接口與SmartCard進(jìn)行通訊,并且提供標(biāo)準(zhǔn)的DVB數(shù)據(jù)流解擾模塊。第二,實現(xiàn)對TS流的存儲。這個功能現(xiàn)在有兩個趨勢:一種是由機頂盒提供硬盤接口(比如IDE接口),將TS流存在硬盤里供用戶回放,實現(xiàn)數(shù)字錄像機的功能;另一種是機頂盒提供USB或者1394這一類的高速通用接口,將TS流通過它們存入計算機中,用戶再通過計算機進(jìn)行處理。第三,實現(xiàn)局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口。這樣機頂盒可以接收從局域網(wǎng)傳來的TS流,實現(xiàn)局域網(wǎng)上的視頻播放。第四,實現(xiàn)Web瀏覽功能。用戶可以通過機頂盒瀏覽網(wǎng)頁,當(dāng)然這需要現(xiàn)有電視分辨率的適當(dāng)提高和專門網(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,它同時還有解傳輸復(fù)用功能并且集成了一片32位的RISC處理器。它為數(shù)字電視機頂盒提供了一種高性價比、高集成度的解決方案。在芯片設(shè)計中,MPEG解碼和解復(fù)用都由硬件完成,而片內(nèi)集成的工作頻率為54MHz的處理器則主要用于運行客戶應(yīng)用程序,例如實現(xiàn)圖形界面。由于MB87L2250采用了2.5幀體系結(jié)構(gòu),因此僅需要16M位 SDRAM用于MPEG解碼、OSD菜單以及數(shù)據(jù)緩存。整個芯片具有以下特點:

?32位RISC微處理器 ?1K字節(jié)的指令Cache

?2.5幀體系結(jié)構(gòu) ?僅需要16M位SDRAM

?支持32路不同的PID包 ?針對PID和Section的硬件過濾器

?紅外接收器 ?DVB標(biāo)準(zhǔn)解擾

?減少圖片內(nèi)存的 ?圖文電視的VBI方式插入內(nèi)存節(jié)省模式

?16:9與4:3格式轉(zhuǎn)換 ?電影格式轉(zhuǎn)換

?IIC總線 ?兩個SmartCard接口

?2、4、6或8位OSD ?16個可編程I/O口

?自動時鐘恢復(fù)

圖1是MB87L2250的芯片結(jié)構(gòu)圖。

1.1 32位RISC處理器

這個片內(nèi)集成的ARC處理器是采用了4層流水線技術(shù)的RISC微處理器,它的工作頻率為54MHz。ARC內(nèi)部集成了一個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,通過一個主機接口可以訪問所有的ARC寄存器和處理器的整個地址空間。這個特性主要用于調(diào)試,但是也可以用于基于FLASH系統(tǒng)的第一次啟動。芯片還有一種休眠狀態(tài),此時ARC的工作頻率為13.5MHz。

1.2 傳輸流解復(fù)用和系統(tǒng)解碼

完成這部分功能的是傳輸系統(tǒng)解碼器(TSD)。通過TSD,主芯片可以接收8位的并行或串行數(shù)據(jù)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。TSD選出相應(yīng)的有效數(shù)據(jù)和系統(tǒng)信息并把它們送給解碼緩存。另外,TSD還提供分段(Section)類型數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)過濾器(Section Filter)等。為了支持有線廣播中的CA系統(tǒng),TSD還包括一個標(biāo)準(zhǔn)的DVB解擾器。這個解擾器能夠在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。解擾器可以自動找到相應(yīng)的控制字。傳輸流解復(fù)用和系統(tǒng)解碼的流程圖如圖2所示。