基于T-DMB的手機(jī)電視開(kāi)發(fā)要點(diǎn)

本文概括性地討論手機(jī)電視這種嵌入式手持設(shè)備的軟硬件開(kāi)發(fā)要點(diǎn)：如何設(shè)計(jì)硬件，實(shí)現(xiàn)音視頻同步，提高H.264解碼速率，并防止DMA緩沖溢出等。

　　硬件設(shè)計(jì)

　　硬件設(shè)計(jì)概述

　　硬件配置的選擇要綜合考慮，如CPU的處理功能關(guān)系到最終的解碼顯示效果。當(dāng)然，選擇一些高檔通用處理器，或者是專用的媒體處理器都能夠達(dá)到較好的效果，但卻增加了硬件的成本。可以在最終顯示效果和硬件的選擇上采取折中方案。目前，能接收T-DMB和DVB-H標(biāo)準(zhǔn)的芯片還不是很多，可以選擇市場(chǎng)上的一些主流芯片。本文討論的這款產(chǎn)品的硬件配置為：S3C2440A(400MHz)，64MB的SDRAM，apollo fs1110, kino2efs1026。基本可以滿足手機(jī)電視對(duì)硬件的需求。通過(guò)天線接收到的射頻信號(hào)送給射頻前端的RF調(diào)諧芯片APOLLO FS1110，主要作用是把射頻信號(hào)解調(diào)為IF(Intermediate Frequency)信號(hào)。這款芯片是目前市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，可以接收多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，而且體積小(5.0mmx5.0mmx0.9mm)，功耗低(80mW),擁有三個(gè)低噪聲前端放大器，涵蓋 L-Band、BandⅡ和BandⅢ三個(gè)頻段。apollo fs1110把IF信號(hào)送給kino2 efs1026，完成信源碼解碼輸出MPEG2-TS數(shù)據(jù)。kino2是一款高度優(yōu)化的基帶處理器，體積小(10mm×10mm×1.3mm)，功耗低(100mW)，可以提供各種DMB碼率，最高可以達(dá)到1.8Mbps，片上含有R-S解碼器，可以實(shí)現(xiàn)較佳的移動(dòng)信道性能。kino2把信源碼TS碼流送給CPU，由CPU完成TS流的解復(fù)用、解碼和顯示。硬件設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

　　圖1 硬件設(shè)計(jì)框圖

　　硬件各功能模塊描述

　　手機(jī)電視終端最終要做到支持多標(biāo)準(zhǔn)、多頻段，這也是市場(chǎng)的需求。由于現(xiàn)在開(kāi)展手機(jī)電視業(yè)務(wù)的三地所采用的頻段不太一樣，如北京和廣東采用了VHF Band 3，而上海采用了L- Band，因此，同一手機(jī)電視終端如果要在國(guó)內(nèi)不同地區(qū)接收手機(jī)服務(wù)，需要支持多頻段。本文討論的T-DMB采用的工作頻段是VHF 3波段和L波段，因此，要使用FS1110的BandⅢ和L-Band;而B(niǎo)andⅡ主要用于FM廣播。FS1110的3個(gè)高頻輸入都可以使用，頻段選擇可以由FS1026通過(guò)IIC接口來(lái)控制，同時(shí)，F(xiàn)S1110內(nèi)部寄存器的初始化也是通過(guò)此接口來(lái)完成的。

　　下游的FS1026基帶處理器模塊接收RF調(diào)諧器送過(guò)來(lái)的IF信號(hào)，最終完成信源解碼。輸出的MPEG2-TS數(shù)據(jù)支持并行和串行兩種格式。串行數(shù)據(jù)可以通過(guò)SPI接口和CPU直接連接。基帶模塊還可以通過(guò)SCP(Serial Control Port)接口和CPU進(jìn)行控制信息的交換，SCP接口和IIC接口是完全兼容的。還可以用串口(UART)和CPU進(jìn)行通信。由于有的商業(yè)DMB節(jié)目經(jīng)過(guò)服務(wù)商加擾(經(jīng)過(guò)加密)，智能卡模塊可完成解擾功能。

　　CPU的功能是通過(guò)SPI接口接收TS數(shù)據(jù)，完成音頻和視頻的解碼后顯示。數(shù)據(jù)可以通過(guò)DMA進(jìn)行緩存，然后就可以從DMA中讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行解復(fù)用。DMA方式為一種高速的數(shù)據(jù)傳輸操作，允許在外部設(shè)備和存儲(chǔ)器之間直接讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，既不通過(guò)CPU，也不需要CPU干預(yù)。整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸操作在DMA控制器的控制下進(jìn)行。CPU除了在數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始和結(jié)束時(shí)做一點(diǎn)處理外，在傳輸過(guò)程中，CPU可以進(jìn)行其它工作。這樣，在大部分時(shí)間里，CPU和輸入/輸出都處于并行操作狀態(tài)。因此，可以大大提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。在WinCE平臺(tái)下，對(duì)DMA的操作相當(dāng)方便，驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)難度不大，讀取數(shù)據(jù)就像操作普通文件一樣。只有一點(diǎn)區(qū)別，就是要防止DMA溢出。因?yàn)槠胀ㄎ募淖x取完全可控，而這里處理的是一種“實(shí)時(shí)”流，有可能發(fā)生溢出。溢出包括上溢(數(shù)據(jù)讀取過(guò)慢)和下溢(讀取過(guò)快)。和MPEG的解碼器接收端防止數(shù)據(jù)溢出的原理是一樣的，主要是由于圖像編碼的格式不一樣，發(fā)送的解碼器前端的數(shù)據(jù)速率并不是恒定的。MPEG采用流速反饋控制來(lái)控制數(shù)據(jù)溢出，使得到達(dá)音視頻解碼器的數(shù)據(jù)速率趨于恒定。對(duì)DMA的控制就簡(jiǎn)單些，用專用的一個(gè)線程讀取數(shù)據(jù)，解復(fù)用線程依據(jù)數(shù)據(jù)的多少，可以丟棄某些幀或者放慢解碼速度。不過(guò)一般還是丟幀的情況多。

　　硬件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

　　設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)的主要問(wèn)題就是高頻和電磁兼容，一般的方法是加屏蔽罩，可以把APOLLO FS1110加屏蔽罩，以減少模塊的空間干擾。當(dāng)然也可以把APOLLO FS1110、KINO2EFS1026做成外置式模塊。還可以通過(guò)優(yōu)化原理圖的設(shè)計(jì)來(lái)減少高頻的影響。因?yàn)樵韴D的好壞直接影響布局、布線的難度，以及以后板子性能的好壞。為了布局布線時(shí)能清晰地進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，以減少各個(gè)功能模塊之間的影響，設(shè)計(jì)原理圖時(shí)應(yīng)把數(shù)字、模擬和RF電路分開(kāi)。但是，由于手持設(shè)備體積較小，屏蔽罩一般是必不可少的。

　　軟件設(shè)計(jì)

　　T-DMB標(biāo)準(zhǔn)概述

　　T-DMB采用H.264 視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，音頻采用專利費(fèi)較低的MPEG-4 比特分片算術(shù)編碼BSAC(Bit-Sliced Arithmetic Coding)或者AAC+(歐洲T-DMB采用)，圖像格式為CIF(Common Intermediate Format)(352×288)，把這些音頻和視頻碼流加上一些用戶數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)MPEG-4 SL(Sync Layer)同步層打包和MPEG-2 TS(Transport Stream)復(fù)用后，交給調(diào)制器調(diào)制為適宜在信道上傳播的信號(hào)發(fā)射出去。各種標(biāo)準(zhǔn)的接收端除信道解碼有較大差別，信源的解碼很相近。T-DMB系統(tǒng)發(fā)送端編碼器結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　圖2 T-DMB發(fā)送端編碼框圖

　　其中的MPEG-4 OD/BINFS發(fā)生器產(chǎn)生視聽(tīng)對(duì)象、場(chǎng)景時(shí)空關(guān)系信息和視聽(tīng)對(duì)象的描述符信息。IOD發(fā)生器產(chǎn)生視聽(tīng)對(duì)象的初始信息：場(chǎng)景描述和對(duì)象描述信息。分段發(fā)生器主要收集SLP和IOD數(shù)據(jù)信息，用于產(chǎn)生和節(jié)目解復(fù)用相關(guān)的參考信息PSI(Program Specific Information)。在T-DMB的數(shù)據(jù)流中，可以通過(guò)解析PMT中的描述字段得到IOD_descriptor ,由IOD_descriptor可以得到場(chǎng)景、對(duì)象描述信息。由對(duì)象描述可以得到ES_ descriptor等信息。SL同步打包器主要負(fù)責(zé)視聽(tīng)對(duì)象和輔助數(shù)據(jù)的同步。SL包經(jīng)PES打包之后，再把PES包打?yàn)門(mén)S包發(fā)送給調(diào)制器。