基于PC的数字电视方案

2007-09-05 14:04:55来源: 电子产品世界

引言

数字电视作为继黑白电视、彩色电视后的第三代电视技术,已开始在发达国家普及。我国的数字电视标准已经颁布,为我国数字电视的普及扫清了技术障碍。目前基本上有两种数模一体化电视解决方案,第一种是在现有的逐行电视电路的基础上增加数字解码电路的方案,这类方案在数字电视发展的初期被采用,它的集成度低、成本高,但开发周期短;第二种是专用单芯片方案,这是目前被广泛采用的主流,它的功能十分强大,极具成本优势,但开发难度较大。本文提出第三种基于PC的数字电视方案,它的功能灵活多变,能满足未来3C发展需要。

基本原理

本文主要介绍在PC上如何实现数字电视接收

目前我国处在数字电视发展的初期阶段,数字和模拟信号并存,因此本方案还必须在PC的基础上增加模拟信号的接收和解码,以及数字信号的接收和解码,系统框图如图1所示。

首先看模拟电视信号的接收。射频模拟电视信号通过一体化调谐器(高频头)接收,解调后输出视频信号(CVBS),再送给后面的模拟解码芯片。同时,AV输入、S-VIDE0输入的模拟视频信号也输入到该解码芯片。这里选用的模拟解码芯片先把模拟信号经过ADC转化成数字信号后再经过数字处理、解码,最后输出,格式为ITU656或ITU60l的数字信号。

再看数字电视信号的接收。数字电视信号比模拟信号的调制和解调复杂得多,射频数字电视信号通过高频头(调谐器)接收、信道解码后输出串行的TS流。因数字电视信号往往是经过加密的,这时还需对TS流进行解密。最后,经过解密的TS流送给芯片组,由其完成MPEG2信源解码。

标清和高清的电视信号经芯片组动态降噪、去隔行处理、格式变换、图像细节增强等处理后,转换成统一格式(如1920×1080P/60Hz)的LVDS信号,送给LCD显示屏。

关键器件选择

目前,许多IT厂商进军家电领域,Intel、AMD和VIA(威盛电子)等相继推出适合嵌入式应用的高集成度、低功耗CPU和芯片组,甚至有的IC把CPU(1GHz以上)、南桥、北桥及其它接口集成在一起。

本方案选用1.2GHz VIA Eden处理器,并配备VIA CX700M2系列媒体处理芯片组。该系列属于X86体系,可运行WINDOWSCE和LINUX嵌入式操作系统。该类IC具有硬件的MPEG2解码功能,便于开发基于PC的数字高清电视。从系统框图中可以看出,该方案是在PC主板的基础上增加了数字高清电视高频头和信道解码部,以及模拟信号高频头和标清信号的解码部分。为节约研发成本,PC部分可以直接选用威盛的EPIA NX系列嵌入式主板。

CPU

VIAEden处理器是基于C5J Esther核的高级VIA CoolStream架构,在高度集成的核中将功耗降到最低,成为多种商用、工业和办公系统的理想之选。系统的空闲状态功耗仅0.5W;主频为1.5GHz时的最大功耗为7.5W。Eden处理器采用nanoBGA2封装,面积仅为21mm x21ram,而且无需主动散热装置,实现了更薄、更密、更安静的设计。

主板和芯片组

EPIA NX Nano-ITX系列主板为超密集嵌入式系统设计,面积仅12cm×12cm。EPIA NX主板有两个型号,EPIA-NXl5000G和EPIA-NX12000EG,分别采用C7 1.5GHz和无风扇Eden 1.2GHz CPU,都搭载CX700M2芯片组,支持400MHz V4总线,集成PadLock安全引擎。它的性能强劲、功能丰富,支持各类数字媒体技术,和消费电子领域通用的I/0接口,如数字电视中常用的ITU656/601视频输入接口和SMBus接口。同时都集成HDTV解码器、VT6107 10/100Mbps以太网控制器及VT1708A高清音频解码器。另外,本主板还支持高达1GB的DDR2 400/533MHz SO-DIMM内存格式及Macrovision反复制保护。

CX700M2是数字媒体IGP芯片组,集成威盛UniChrome Pro II 2D/3D图形核(2D和3D图像引擎内部数据流与现行最新的AGP 8X显卡一致),具备威盛Chromotion CE视频播放引擎。采用各类高端音频和视频科技,包括Vinyl多通道高清音频、硬件MPEG-2/-4和WMV9视频解码加速器和内置的1080i高分辨率HDTV解码器,为用户提供极为丰富的娱乐体验。

模拟解码芯片

目前的模拟信号数字解码芯片都支持PAL/NTSC/SECAM多制式解码,有些还集成了三通道高速ADC或HDMI接收器等。这些数字解码芯片主要有ADI公司的ADV7184/ADV7403/ADV7441、NXP公司的SAA711x、TI公司的TVP5147/TVP5160、PW公司的PW2300/PW3300、MICRONAS公司的VPC3230D等等。选择这些解码芯片时还必须考虑其适应的市场,也就是该地区的模拟电视制式和一些特殊服务,如欧洲市场要考虑图文电视接收和SCART接口,北美市场要考虑CCD/V-CHIP和立体声等。

在这里我们选用功能较全的ADV7441,该芯片是10位数字处理,支持PAL/NTSC/SECAM多制式解码,有两路HDMI输入,支持12组模拟信号输入,输入的模拟信号可以是CVBS全电视信号、S-Video亮色分离信号、YpbPr分量信号和RGB基色信号,且具有标清模拟信号去锯齿滤波器,可以不必外加滤波器。四路150MHz带宽的ADc,可自动辨识电视系统(NTSC/PAL,/SECAM),支持1080P的高清信号输入及SXGA的RGB信号输入,具有VBI功能,软件完成TELETEXT和CCD/V-CHIPo数字输出口可以是24位的RGB信号或者ITU656ITU601数字色差编码信号。

调谐器

在模拟电视时代,调谐器通常用铁盒的屏蔽封装,也称高频头。调谐器根据接收信号分为模拟、数字、数模一体化三种,其中数模一体化调谐器有些还具备信道解码功能。而从接收信号的制式上看,模拟信号可以做到全制式接收,数字信号接收按地区分为DVB、ATSC、ISDB、DMB等。同时数字信号还因传输的网络不同而信道编码方式也不一样,如在欧洲有线网络用DVB-C、地面广播用DVB-T、卫星广播用DVB-S、手持设备用DVB-H等等。

近几年体积更小的硅调谐器发展迅速,打破了传统的调谐器概念,不用铁盒封装,直接将硅集成电路焊接在电路板上,具有体积小和成本低的优势。本方案选用NXP公司最近推出新型数模一体化硅调谐器TDA18271,不但兼容所有的模拟与数字电视标准(PAL、NTSC、SECAM、DVB-T、ISDB-T、ATSC、DVB-C),而且TDA18271芯片本身可将中频信号送至数字中频解调器TDA8295,完成模拟电视解调,输出CVBS模拟电视信号,同时中频信号也送至信道解码器TDA10048,解出数字电视TS流。这部分电路框图如图2所示。

软件系统说明

PC目前不能在家电领域广泛应用的瓶颈是软件太复杂,致使系统启动时间太长,软件使用需要较高的技术水平,普通用户不会使用。因此,开发基于PC的数字电视时,首先需要修改或者重写BIOS系统启动程序,使其与普通电视启动时间差不多,其次是要优化用户使 用界面,使其与普通电视的使用方法相似。

本方案硬件平台支持WINDOWS CE和LINUX嵌入式操作系统,但考虑到前者的应用软件比较丰富,因此本方案选用WINDOWS CE操作系统。为方便用户开发多媒体应用程序,威盛提供了开发工具包VIA Media SDK。

本方案由于采用了操作系统,其软件结构层次清晰,如图3所示,应用软件包易于移植。为加快开发进度,我们可以采用第三方开发的软件包。

结语

本文的基于PC的数字电视方案突出了电视功能,又有软件的优化,并且通过软件就可实现许多差异化功能,使用灵活方便。随着3C融合步伐的加快,基于PC的数字电视亦将进入家庭娱乐中心。

关键字:接收  解码  高频  信道

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/consumer/200709/15525.html
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