基于單片機(jī)的IPTV機(jī)頂盒的設(shè)計
基于數(shù)字媒體處理器芯片EM8620L的IP機(jī)頂盒的電路,外圍電路簡單,實用性強(qiáng),可實現(xiàn)各種高質(zhì)量的視頻、音頻輸出,并通過網(wǎng)絡(luò)支持視頻點播。
IPTV是利用寬帶網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施,以家用電視機(jī)(或計算機(jī))作為顯示設(shè)備、集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通信等多種技術(shù)于一體,通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(IP)向家庭提供包括數(shù)字電視在內(nèi)多種交互式數(shù)字媒體服務(wù)的新技術(shù)。機(jī)頂盒分為兩大類,一類是通過接收數(shù)字編碼的電視信號(來自衛(wèi)星或有線電視網(wǎng),使用MPEG壓縮方式),獲得更清晰,更穩(wěn)定的圖像和聲音質(zhì)量,這種機(jī)頂盒一般稱為電視機(jī)頂盒。另外一類機(jī)頂盒內(nèi)部包含操作系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)瀏覽軟件,通過電話網(wǎng)或有線電視網(wǎng)連接互聯(lián)網(wǎng),使用電視機(jī)作為顯示器,從而實現(xiàn)沒有電腦的上網(wǎng),這種機(jī)頂盒叫做網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒,本文就是介紹的就是這種IPTV機(jī)頂盒。
IPTV機(jī)頂盒特點
(1)高質(zhì)量的音視頻輸出。采用高清技術(shù)視頻解碼格式和杜比數(shù)字技術(shù)音頻解碼輸出,用戶就可以在家里體驗到多聲道數(shù)字立體聲和清晰逼真的節(jié)目帶來的震撼。
(2)節(jié)目錄制。要求機(jī)頂盒帶有硬盤,在機(jī)頂盒中實現(xiàn)相應(yīng)的軟件功能,還需要機(jī)頂盒端支持兩路傳輸流的解調(diào):一路用于節(jié)目收看,一路用于節(jié)目錄制。
(3)多媒體文件的儲存和播放。儲存多媒體文件要求機(jī)頂盒帶有硬盤。并支持相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)外接接口。為了瀏覽或播放儲存的多媒體文件,機(jī)頂盒還需要相應(yīng)的軟件功能支持,例如圖片瀏覽器、視頻播放器、MP3播放器等。
(4)視頻點播(video on demand)。基于雙向平臺的視頻點播業(yè)務(wù),將充分滿足用戶的個性化節(jié)目需求。視頻點播將使節(jié)目資源得到最大限度的開發(fā)和利用,不同的節(jié)目將被合理地分配給不同需求的用戶,實現(xiàn)交互功能,要求機(jī)頂盒具有雙向功能,可以采用以太網(wǎng)形式,通過ADSL或其他方式回傳信息。
EM8620L芯片
本課題采用的主處理芯片是sigma design公司生產(chǎn)的EM8620L,它具有以下特性:MPEG解碼,可以同時解碼兩路MPEG視頻流;WMV9解碼;支持多種DVD/媒體格式,包括音頻、JPEG、MP3和MPEG-4 AVI文件;音頻解碼和I/O,內(nèi)嵌基于DSP的音頻解碼器,支持DVD音頻、杜比數(shù)字5.1聲道、MPEG-4AAC、窗式媒體音頻、16位線性PCM等;視頻處理和顯示,最多可以處理五個獨(dú)立的視頻或圖像位面,支持2維圖像加速,支持?jǐn)?shù)字輸出、模擬輸出和分量模擬輸出;比特流的多路分解;PCI和外設(shè)總線,PCI總線是工作在33或66MHz的32位總線,外設(shè)總線接口可編程為多種模式,包括通用模式,接外部設(shè)備ISA-like總線,接硬盤的IDE總線和接flash ROM的存儲器總線模式;系統(tǒng)內(nèi)存,支持32位、166MHz的(DDR)SDRAM,最多可掛64MB;嵌入式的支持ARM-4T RISC指令集的CPU,支持獨(dú)立的直接映射指令和數(shù)據(jù)緩存。
設(shè)計
硬件系統(tǒng)設(shè)計
IPTV機(jī)頂盒硬件框圖如圖1所示。
本課題采用數(shù)字媒體處理器芯片EM8620L,內(nèi)存接64M(DDR)SDRAM,前端有前面板控制器,接收紅外信號遙控輸入。該系統(tǒng)視頻支持高清輸出,也可以模擬方式輸出。音頻方面通過DA轉(zhuǎn)換,可轉(zhuǎn)為模擬音頻輸出,并可通過PCI總線連接以太網(wǎng)或無線局域網(wǎng)支持視頻點播功能。
前面板控制器采用的是NEC公司生產(chǎn)的UPD16311芯片,該芯片是一塊支持FIP或者VFD顯示的芯片,該芯片支持兩種顯示模式:12段16位或者20段8位。與EM8620L的連接非常簡單,為串行方式(CLK,STB,Din,Dout)。
紅外線輸入部分采用的是NEC公司的RC5協(xié)議格式的接收芯片IRDC367,采用異步串行方式工作。該芯片采用低功耗功率高效率COMS技術(shù)的微處理器開發(fā)的紅外線譯碼IC,它可以接收NEC 6121/2格式的紅外線編碼IC。
音頻方面EM8620L自帶了音頻DSP處理器,因此本課題中沒有外接外部codec解碼芯片。接口方面主處理芯片支持IIS總線也可通過S/PDIF光纖輸出。在本課題中采用IIS總線形式,外界國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的LM4921DAC芯片輸出模擬音頻信號。
視頻方面EM8620L內(nèi)建了3路12位視頻DAC,因此不用再外接DAC,較清輸出分辨率最高可達(dá)1920×1080i。在網(wǎng)絡(luò)接口方面,因為IPTV的數(shù)據(jù)量還是比較大的,而且目前的寬帶網(wǎng)絡(luò)也比較普及了,因此采用了比較常用且實用的以太網(wǎng)接口。在本課題中主處理芯片EM8620L通過PCI總線,通過物理層(PHY)芯片與網(wǎng)絡(luò)處理模塊中的MAC配對,通過RJ4 5與10/100T的以太網(wǎng)相接,完全可以滿足IPTV的帶寬要求。
軟件模塊設(shè)計
本課題軟件部分是基于Espial公司的EVO平臺的設(shè)計。其中的底層視頻播放部分的核心軟件模塊是基于EVO平臺的。模塊調(diào)用流程如圖2所示。圖3為本課題的一個用戶應(yīng)用軟件設(shè)計流程圖。
其中初始化各種選項包括初始化視頻、音頻和顯示選項。之后是創(chuàng)建用戶API例程并,為其分配內(nèi)存空間,解碼鏈控制(decoding chain control)打開并設(shè)置是各種解碼器源,如果失敗就跳到Clean up結(jié)束。如果所有設(shè)置均正確,就進(jìn)入死循環(huán),等待鍵盤輸入并執(zhí)行相應(yīng)的操作,包括媒體播放的暫停、搜索、快進(jìn)等基本操作,設(shè)置音量,設(shè)置制式(NTSC或PAL制式),設(shè)置輸出模式,設(shè)置流監(jiān)視、OSD和比特率,改變屏幕大小,增減像素值讀取并顯示每個流的類型和語言等操作。
本文介紹了IPTV機(jī)頂盒的關(guān)鍵技術(shù)及特點,設(shè)計了基于數(shù)字媒體處理器芯片EM8620L的IP機(jī)頂盒的電路,外圍電路簡單,實用性強(qiáng),可實現(xiàn)各種高質(zhì)量的視頻、音頻輸出,并通過網(wǎng)絡(luò)支持視頻點播,如果時間及條件許可,可以通過外設(shè)總線接口外掛硬盤,實現(xiàn)節(jié)目錄制,多媒體文件存儲播放等功能,隨著寬頻網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字電視的普及和發(fā)展,IPTV市場將越來越開放,IPTV機(jī)頂盒將在功能上進(jìn)一步擴(kuò)展和完善,得到更加廣泛的應(yīng)用。
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