導(dǎo)語(yǔ)：電子公司數(shù)字電視論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、硬件系統(tǒng)的組成

在數(shù)字電視系統(tǒng)中，經(jīng)過壓縮編碼器的處理后，各種電視信號(hào)（或者音頻廣播信號(hào)）成為很多數(shù)據(jù)碼流。在復(fù)用器中，其他數(shù)據(jù)流和這些數(shù)據(jù)流按照統(tǒng)一的協(xié)議進(jìn)行時(shí)分復(fù)用。同時(shí)為了便于接收端選擇節(jié)目，在碼流中插入業(yè)務(wù)信息，可以用于提供關(guān)于節(jié)目業(yè)務(wù)的輔助信息。催數(shù)字電視節(jié)目的碼流進(jìn)行加密處理，以便于實(shí)現(xiàn)電視廣播業(yè)務(wù)的付費(fèi)收視。由于廣播系統(tǒng)采用了不同的傳輸信道，需對(duì)基帶碼流信號(hào)進(jìn)行不同的信道調(diào)制或者編碼處理，然后再發(fā)射到信號(hào)通道中。用戶的終端系統(tǒng)有數(shù)字電視接收機(jī)、數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)、家用計(jì)算機(jī)、數(shù)字機(jī)頂盒等設(shè)備。數(shù)字電視在本質(zhì)上和數(shù)字通信是一樣的，只是一個(gè)技術(shù)上的變化，她們都是以數(shù)據(jù)的形式傳遞著信息。所以，通信業(yè)務(wù)和計(jì)算機(jī)多媒體業(yè)務(wù)可以進(jìn)入電視領(lǐng)域，多種計(jì)算機(jī)協(xié)議和通信方式在數(shù)字電視系統(tǒng)中能夠得到應(yīng)用。數(shù)字電視硬件系統(tǒng)由許多獨(dú)立的板塊構(gòu)成。各板塊具有相對(duì)獨(dú)立的功能，通常無(wú)需軟件來管理其間的通信。這些模塊大致分為信道解調(diào)器、主機(jī)編程接口（主控制器）、高頻頭、音頻解碼器、解復(fù)用器、OSD顯示控制、視頻解碼器、視頻編碼器等。另外還有一些較為簡(jiǎn)單的模塊。如，LCD顯示、串行通訊端口、面板按鍵控制、紅外遙控等。之所以稱這些模塊為“簡(jiǎn)單模塊”，因?yàn)樗麄儾恢苯訁⑴cMPEG-2碼流的解碼處理和射頻調(diào)制信號(hào)，所以主控制器可以單獨(dú)對(duì)它們進(jìn)行編程，相對(duì)來說比較簡(jiǎn)單。比如，紅外遙控模塊接收外界傳來的紅外控制信號(hào)，并利用硬件系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行譯碼，得到的按鍵碼會(huì)被送到主機(jī)的編程接口。主機(jī)的編程接口處理這個(gè)信息，然后控制系統(tǒng)的其他組成部分（如讓解復(fù)用器切換頻道以及控制LCD顯示按鍵符號(hào)）。解復(fù)用器和音頻解碼器這些功能相對(duì)比較復(fù)雜的板塊，通常被設(shè)計(jì)成硬件上的單獨(dú)的RISCDSP處理器。這些單獨(dú)的RISCDSP處理器，硬件采用了DSP架構(gòu)，軟件采用了微碼驅(qū)動(dòng)，軟硬件結(jié)合，其中，系統(tǒng)啟動(dòng)后，微碼由主機(jī)編程接口加載。硬件模塊要抽象出一些寄存器來給軟件使用，除非其不想接受上次軟件的控制。但并不是所有的硬件在設(shè)計(jì)的時(shí)候都要做出來一些寄存器，像FPGA開發(fā)工具設(shè)計(jì)出來的數(shù)字系統(tǒng)，就是比較純粹的硬件驅(qū)動(dòng)。需要注意的是，如果想要硬件具有靈活的功能，寄存器的存在是必不可少的。因此，F(xiàn)PGA的設(shè)計(jì)方法被許多數(shù)字電視解碼器芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)時(shí)采用。但當(dāng)融入到一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)中的時(shí)候，為了各部分模塊被軟件進(jìn)行比較統(tǒng)一的管理，在外部做一些寄存器給軟件使用還是必要的。硬件至少需要提供給軟件一個(gè)狀態(tài)寄存器供其讀取，這樣軟件就可以知道它是不是在正常的工作。實(shí)際上，軟件可以控制硬件的唯一的借口便是硬件寄存器，硬件提供了大量的寄存器供軟件來使用。

二、硬件編程模型

在系統(tǒng)啟動(dòng)后，應(yīng)用程序通過調(diào)用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，首先對(duì)硬件進(jìn)行了初始化處理，此時(shí)，硬件寄存器被應(yīng)用程序直接進(jìn)行了寫操作，這種方式被稱為阻塞式通信方式或者稱之為同步通信方式，它的特點(diǎn)是：軟件在硬件寄存器被正確寫入后返回。但這不是應(yīng)用程序控制硬件的唯一的方式，另一種方式為異步通信方式，或者稱之為緩沖式通信方式，這種方式是通過寄存器操作后通過回調(diào)函數(shù)來通知應(yīng)用程序。系統(tǒng)正常啟動(dòng)運(yùn)行后，通過異步通信方式，應(yīng)用程序?qū)τ布M(jìn)行操作，比如，通過驅(qū)動(dòng)任務(wù)，來完成關(guān)于EPROM2的讀寫操作觸發(fā)硬件中斷的原因可能是硬件產(chǎn)生異常，或者是上層軟件需要處理時(shí)，此時(shí)需要調(diào)用中斷處理函數(shù)。硬件終端函數(shù)需要找出中斷產(chǎn)生的原因，即先判斷中斷源，然后再進(jìn)行一些較為簡(jiǎn)單的處理。隨后，它把信息發(fā)送到了驅(qū)動(dòng)程序任務(wù)的信息隊(duì)列中，或通過調(diào)用回調(diào)函數(shù)交給應(yīng)用程序處理。幾乎所有的中斷處理函數(shù)都需要通過直接或者間接地向應(yīng)用程序發(fā)送信息。通過采用單獨(dú)的嵌入式處理器，主機(jī)編程接口對(duì)系統(tǒng)作整體控制，在Conexant數(shù)字電視解決方案中采用了ARM7架構(gòu)的CPU核。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)中的各個(gè)模塊被主編程接口進(jìn)行了初始化，在啟動(dòng)完成后，系統(tǒng)便進(jìn)入了工作狀態(tài)，主機(jī)編程接口收到了來自各個(gè)模塊的消息，然后進(jìn)行處理，對(duì)相應(yīng)的模塊進(jìn)行處理。圖1圖片為數(shù)字電視的簡(jiǎn)單的硬件編程模型。圖中每個(gè)版塊都是編程得來的。應(yīng)用程序?qū)χ鳈C(jī)編程接口進(jìn)行了控制，而驅(qū)動(dòng)程序控制其他的硬件模塊。此外，像音頻解碼器、視頻解碼器、解復(fù)用器等專門的DSP固件來控制。信道解調(diào)器是在數(shù)字狀態(tài)下工作的，但是由高頻頭輸出的查分信號(hào)為模擬信號(hào)，所以在信道解調(diào)器的內(nèi)部要對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行變換，根據(jù)信號(hào)不同的調(diào)制方式，衛(wèi)星信號(hào)采用QPSK方式進(jìn)行解調(diào)，有線信號(hào)則采用QAM方式進(jìn)行解調(diào)。這個(gè)功能是通過一個(gè)數(shù)字匹配濾波器實(shí)現(xiàn)的，接下來解調(diào)器還要進(jìn)行信號(hào)的糾錯(cuò)解碼。此后，解調(diào)器輸出便是基帶的MPEG-2傳輸流，可通過并行或串行的方式輸出到解復(fù)用器當(dāng)中。數(shù)字電視解碼器的OSD模塊事實(shí)上是一個(gè)比較強(qiáng)大的圖形處理器。軟件對(duì)它進(jìn)行編程操作時(shí)，可直接控制硬件，比如，控制調(diào)色板和顯示控制器內(nèi)存等。軟件在寫顯示控制器內(nèi)存時(shí)，由于程序指令速度過慢出現(xiàn)圖形顯示不流暢現(xiàn)象，因此，有些圖形處理器常借助圖形加速協(xié)處理器，使用硬件直接寫顯存，此操作成為硬件blitter。目前為止，在大多數(shù)場(chǎng)合下，數(shù)字電視還是通過使用模擬電視的AV輸入來收看，所以數(shù)字電視解碼器必須將音頻、視頻等圖文信息，在模擬電視制式的基礎(chǔ)上進(jìn)行視頻編碼。視頻編碼器接受現(xiàn)實(shí)控制器模塊所輸出的視頻圖像信息，并進(jìn)行視頻編碼根據(jù)具體的電視制式，最終輸出特殊接收終端所需要的分量視頻信號(hào)或復(fù)合視頻信號(hào)。音頻輸出可直接從音頻解碼器中獲得。

三、數(shù)字機(jī)頂盒硬件系統(tǒng)分析

數(shù)字電視機(jī)頂盒能夠接收MPEG-2數(shù)字電視傳輸流和各種數(shù)據(jù)信息，通過解調(diào)、解復(fù)用、解碼和視音頻編碼，在模擬彩色電視機(jī)上觀看數(shù)字電視節(jié)目和各種數(shù)據(jù)信息。目前，數(shù)字電視機(jī)頂盒的基本功能是接收數(shù)字電視廣播節(jié)目，同時(shí)具有所有廣播和交互式多媒體應(yīng)用功能。數(shù)字電視機(jī)頂盒硬件組成有很多。一是網(wǎng)絡(luò)接口模塊（NIM）：網(wǎng)絡(luò)接口模塊完成信道解調(diào)和信道解碼功能，送出包含視音頻和其他數(shù)據(jù)信息的傳輸流（TS）。二是信源數(shù)據(jù)傳輸流解復(fù)用器：傳送流中一般包含多個(gè)音視頻流及一些數(shù)據(jù)信息，傳輸流解復(fù)用器用來區(qū)分不同的節(jié)目，提取相應(yīng)的音視頻流和數(shù)據(jù)流，送入視音頻解碼器和相應(yīng)的解析軟件。三是條件接收模塊：對(duì)于付費(fèi)電視，條件接收模塊還對(duì)音視頻流實(shí)施解擾，并采用含有識(shí)別用戶和記憶功能的智能卡，保證合法用戶正常收看。四是視音頻解碼器和后處理：MPEG-2解碼器完成對(duì)音視頻信號(hào)的解壓縮，經(jīng)視頻編碼器和音頻D/A變換，還原出模擬音視頻信號(hào)，在模擬電視機(jī)上顯示高質(zhì)量圖像，并提供多聲道立體聲節(jié)目。五是嵌入式CPU與存儲(chǔ)器模塊和接口電路：嵌入式CPU是數(shù)字電視機(jī)頂盒的心臟，它與存儲(chǔ)器模塊用來存儲(chǔ)和運(yùn)行軟件系統(tǒng)，并對(duì)各個(gè)硬件模塊進(jìn)行控制。接口電路提供豐富的外部接口，包括通用串行接口USB，以太網(wǎng)接口及RS232，模擬、數(shù)字視音頻接口，數(shù)據(jù)接口等。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字電視的發(fā)展，數(shù)字電視機(jī)頂盒的各項(xiàng)功能將更加完善，尤其是單片PC技術(shù)的發(fā)展將會(huì)在物理結(jié)構(gòu)上促進(jìn)電視機(jī)頂盒各部分硬件的高度集成，形成STB核心芯片,從而降低成本，減小體積，提高性能。外部接口更加豐富，可以通過USB接口與數(shù)碼相機(jī)連接，也可以通過IDE接口掛接硬盤實(shí)現(xiàn)節(jié)目存儲(chǔ)。交互式機(jī)頂盒將會(huì)成為數(shù)字電視機(jī)機(jī)頂盒的主流，用戶在模擬彩色電視機(jī)上不僅能夠收看數(shù)字電視，還能實(shí)現(xiàn)娛樂和上網(wǎng)等功能。

四、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于數(shù)字電視硬件平臺(tái)未來的發(fā)展，硬件系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)該朝著靈活性、高集成性、更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)路由和備份功能的方向不斷發(fā)展，能夠具有更簡(jiǎn)單、方便、高效的功能。數(shù)字化的道路上，我們要做的還有很多，在這條道路上，發(fā)展硬件系統(tǒng)，相信中國(guó)廣電的發(fā)展一定會(huì)越來越好。

作者:趙偉單位:天津三星電子有限公司