基于DMB_TH的数字电视机顶盒前端设计

基于DMB 2TH 的数字电视机顶盒前端设计
高丽贞,施芝元,黄联芬
(厦门大学信息科学与技术学院　福建厦门　361005)
摘　要:介绍了基于地面数字多媒体电视广播传输协议DMB 2T H 及STM5105解码芯片的数字电视机顶盒系统的整体方案,提出了系统前端部分设计方案及实现。

经过测试,前端子系统的设计能够完成射频信号的锁定与信道的解调,输出符合MPEG 22标准的TS 码流。

该方案具有性能优越,结构简单等优点,有良好的市场前景。

关键词:DMB 2T H ;数字电视;机顶盒;前端设计
中图分类号:TP368.4 文献标识码:B 文章编号:10042373X (2007)222116203
Design of Front 2end for DMB 2TH Digital TV STB
GAO Lizhen ,SHI Zhiyuan ,HUAN G Lianfen
(School of Information Science and Technology ,Xiamen University ,Xiamen ,361005,China )
Abstract :This paper introduces the structure of digital television set 2top box based on DMB 2T H and STM5105decoder.We propose the design scheme of f ront 2end based on this structure.Through test ,the f ront 2end system can achieve the lock of radio f requency signal and demodulation of channel ,and provide an MPEG 22transport stream (TS ).The design of f ront 2end system has superior function ,more brief structure and better market.
K eywords :DMB 2T H ;digital TV ;STB ;f ront 2end design
收稿日期:2007204226
地面数字多媒体电视广播传输协议DMB 2T H 是充分吸取美国A TSC 系统、欧洲DVB 2T 系统、日本ISDB 2T 系统这3种地面传输标准优点的基础上,引入通信领域新技术成果,并针对电视广播的特定要求,提出了一种全新的具有我国自主知识产权的地面(或手持式)数字多媒体/电视广播传输标准(DMB 2T H )方案。

DMB 2T H 的主要核心技术来自于地面数字电视方案DMB 2T ,采用了时域同步正交频分复用调制方式,在系统帧结构、同步、信道估计、保护间隔、符号映射、纠错编码和系统实现等诸方面运用了独特而有效的技术方案,在抗多信道噪声、多径、多普勒衰落、时钟恢复、传输效率等方面有较大的改善,特别适合于对系统功耗要求苛刻的便携式和移动接收应用。

本文主要提出基于DMB 2T H 的数字机顶盒前端设计方案,并加以实现。

1　基于DMB 2TH 的数字电视机顶盒系统总体方案
本系统主要系统主要由TDS 2OFDM 解调模块和
MPEG 22解码模块2大部分组成。

TDS 2OFDM 解调模块
采用清华大学数字电视技术研究中心推出的最新一代接收机专用芯片L GS8913,MPEG 22解码模块采用ST 公司的STM5105芯片,系统如图1所示,前端子系统为虚线部分。

输入符合DMB 2T H 的射频信号,高频头(D T T75300)接收并锁定该射频信号,将其下变频到中频信号,再将中频信号送入L GS8913,经L GS8913解调、时域频域解交织、纠错解码,输出TS 流数据,由STM5105解码芯片、
SDRAM 及FLASH 完成TS 流的解扰及解复用、MPEG 22
音视频解码同时控制电视制式和红外接收外设接口,由显
示面板完成视频信号的显示。

图1　DMB 2T H 数字电视机顶盒系统硬件框图
2　前端子系统的硬件设计
前端子系统主要是完成射频信号的接收、锁定和信道的解调最终输出TS 码流,提供给后端,主要由地面数字高频头、DMB 2T H 协议的信道解码芯片L GS8913及
SDRAM 组成。

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11多媒体技术高丽贞等:基于DMB 2T H 的数字电视机顶盒前端设计
2.1　高频头
DMB 2T H 使用的高频头与DMB 2T 系统的高频头类
似,所有支持DMB 2T 的高频头都可以在DMB 2T H 的机顶盒中使用。

在本方案选用Thomson 的D T T7530X ,符合欧洲地面电视标准ETS300744的数字地面调谐器。

D T T7530X 提供低阻抗高增益的IF 输出,因此可直接驱
动A/D 转换器,从V HF Ⅲ到U HF Ⅳ/Ⅴ范围内分成2个频段,经过增益放大和滤波后,转换成标准的36M Hz 中频信号,D T T7530X 提供转换7M Hz 或8M Hz 带宽的信道滤波以及中频A GC 放大器,高频头和频段的设置通过
I 2
C 总线由程序控制。

2.2　DMB 2T H 信道解码芯片
L GS8913是单片信道接收解调芯片,采用了mQAM/QPSK 的时域同步正交频分复用(TDS 2OFDM )调制技术,TDS 2OFDM 使用PN 序列作为保护间隔进行同步和信道
估计,在8M Hz 带宽下每个频道的有效净荷信息传输码率可高达33Mb/s ,频谱效率可以高达4b/s/Hz ,支持单频网,有很强的移动接收能力,而且能够针对不同业务需求实现分级调制并且快速和绝对时间保持同步,因此他在各种复杂情况下均具有良好的接收性能,其功能框图如图2所示。

该模块能完成自动增益控制、自动频率控制、定时恢复、PN 帧头捕获、信道估计和均衡、FF T 变换等,将中频信号转换成TS 码流输出。

利用芯片内部自动增益控制(A GC )模块输出的信号来控制高频头内部中频放大器的增益,使输出中频信号的功率处在某一特定的范
围内。

图2　DMB 2T H 信道解码芯片L GS 28913内部框图
2.3　M PEG 22解码芯片
STM5105是意法半导体公司最新推出的一款用于标
准清晰度电视的MPEG 解码器,是STi5518的升级版。

STM5105主要包括CPU 、传输流解复用器和解码器等,用
于控制高频头、信道解调解码器、SDRAM 与FLASH 读写等系统的各个部分,使整个系统能正常的工作。

内置的
ST2032位RISC CPU 频率可达200M Hz ,且能够与L GS8913实现无缝结合。

3　前端子系统的软件设计3.1　操作系统介绍
ST20的CPU 采用嵌入式实时操作系统STLite/OS20,最大特点是内核小、实时性好。

具有内存管理功
能,任务所需的内存分配,既可以通过操作系统来管理,也可以由用户自己管理;具有多任务调度能力,提供了消息队列和信号量2种通信方式,如任务之间的同步和通信可以用信号量和消息队列来实现,事件处理可以中断的方式进行,并通过信号量与任务通信,任务可以被分配不同的优先级,并根据优先级自行调度;同时具有实时时钟管理的功能,提供时间函数,用于实现时间计算、延迟等,该系统具有驱动应用程序接口(API ),可便于用户快速而高效地进行应用软件的开发,并可方便地在不同的硬件平台上移植和更改。

3.2　前端子系统软件结构
如图3所示,硬件抽象层主要是完成读写前端各个模块的专用寄存器实现对最底层硬件的控制。

ST 驱动层主要是针对硬件功能模块,提供相应的驱动程序,如提供I 2C 的驱动来实现操作系统对前端各个模块的控制。

应用层与硬件完全独立,是整个前端系统的核心部分,主要实现射频信号的锁定和TS 码流的输出。

图3　前端子系统软件结构图
3.3　STI2C 的原理
在用I 2C 设备时,首先要调用STI2C_Init ()对I 2C 进行初始化,初始化操作建立了存储结构、配置了I 2C 的名字,速度等。

在初始化时,一个内部的中断句柄也被安装。

同时,也规定了设备使用的模式主模式,还是从模式。

在访问一个或多个I 2C 的从设备时,API 是通过调用STI2C_
Open ()来获得一个设备的句柄,这个句柄和I 2
C 的地址
和其他参数有关。

一个句柄只和一个I 2C 设备相关,但可
以同时打开多个句柄。

一旦获得了一个设备的句柄,就可
以对I 2C 设备进行读写。

在打开一个I 2C 设备以后可以通过调用STI2C_Set Params ()来改变一个句柄的I 2C 地址。

STI2C_G et Params ()返回了一个现在在被操作的设备的句柄。

STI2C_Read ()函数从一个I 2C 设备读取数据,并把这些数据存在一个buffer ,STI2C_Read ()和STI2C_
Write ()函数是阻塞同步的操作。

STI2C_Close ()函数用
来结束一个句柄和I 2C 设备的关系。

3.4　前端应用程序
前端子系统的应用程序主要用于机顶盒启动及节目
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11《现代电子技术》2007年第22期总第261期 嵌入式与单片机
搜索过程,该过程是自动搜索和手动搜索所共有的,如图
4
所示。

图4　控制软件工作流程图
初始化Tuner 和L GS8913。

主要是初始化Tuner 和
L GS8913的一些基本参数,给出了这些基本参数的初值(如带宽、频率、搜索步进、TS 码流输出的模式等)。

Tuner
共有7个寄存器,其中有6个可写,1个可读。

通过可写的寄存器可设置Tuner 的I 2C 地址、分频比、带宽等。

通过可读的寄存器来判断高频头是否锁定了某一频率。

L GS8913将所有的寄存器分为2部分,各部分的读写地址
不同,通过I 2
C 对L GS8913读写,使用2个不同的句柄,实现对2部分寄存器的读写。

设定Tuner 和L GS8913芯片I 2
C 地址,是为了对设备进行操作时,能够获得正确的句柄。

一旦获得了正确的句柄后就可以对设备进行读写操作。

手动设定L GS8913芯片的MPEG 输出格式,参数serial 选择MPEG 数据输出
为串行或者并行,参数clk_polarity 选择输出时钟的极性,参数clk_gated 选择时钟是一直输出还是在MPEG_VAL 2
ID 有效时,时钟才输出。

实现芯片的自动侦测,在成功后
切换为手动模式,并进行软件重启;初始化t uner ,设置正确的频率;判断t uner 的状态,来判断是否锁定了该频率;调用循环自动侦测函数,该函数实现了信号模式的自动检测,并返回结果,由此结果可以知道码率、调制模式、保护间隔的长度等参数;用检测出的参数,手动设定L GS8913芯片的内部寄存器,保证对特定频率信号的稳定接收。

4　结　语
本文提出了DMB 2T H 数字电视机顶盒的前端子系统设计方案,并通过实现和检测,前端子系统在整个项目中是很重要的一部分。

本文采用L GS8913构建的DMB 2T H
接收机顶盒具有系统简单、低功耗、低成本等特点,具有很强的实用价值,对于地面数字多媒体广播业务的开展提供了强有力的保障。

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(上接第115页)
算可以对运动目标的图像进行平滑和滤波,检测结果可以很好地用于定位和跟踪。

这个方法优点是能方便地在硬件上实现。

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作者简介　段　慧　女,1982年出生,江苏泰州人,硕士研究生。

主要从事雷达数据处理及数字图像处理方面的研究。

关　键　男,1968年出生,教授,博士生导师。

主要研究领域为雷达图像处理与目标识别技术。

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11多媒体技术高丽贞等:基于DMB 2T H 的数字电视机顶盒前端设计。