基于DSP的寬帶信息終端系統(tǒng)設計解析

　摘要：本文研究并實現(xiàn)了一種基于DSP的寬帶信息終端，該系統(tǒng)采用ADI公司Blackfin系列ADSP-BF561處理器作為系統(tǒng)核心。文章介紹了系統(tǒng)設計和軟件設計，并給出了經(jīng)市場驗證的實踐結(jié)論。
　　關(guān)鍵詞：寬帶信息終端 DSP 嵌入式系統(tǒng)
　　1 引言
　　隨著家電、通信、消費電子“3C”合一的大趨勢，基于IP寬帶網(wǎng)絡的IPTV系統(tǒng)逐漸成為熱點。IPTV（Internet Protocol TV or Interactive Personal TV）也叫交互式網(wǎng)絡電視，是利用寬帶網(wǎng)的基礎(chǔ)設施，一般以IP機頂盒作為主要終端設備，集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通信等多種技術(shù)于一體，通過IP協(xié)議向家庭用戶提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式數(shù)字媒體服務的嶄新技術(shù)。
　　本文提出并設計實現(xiàn)了一種基于Blackfin BF561的寬帶信息終端。該終端采用目前計算機領(lǐng)域最為活躍的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，以高性能DSP處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)為核心［1］，對寬帶信息終端進行設計實現(xiàn)。
　　該寬帶信息終端實際上是一款低端的IPTV機頂盒，可為用戶提供互聯(lián)網(wǎng)信息瀏覽和流媒體視頻播放服務。該終端在國內(nèi)電信運營商現(xiàn)有網(wǎng)絡條件（主要是網(wǎng)絡帶寬）下，能夠呈現(xiàn)比較理想的媒體播放效果。
　　該終端已經(jīng)成功商用，在四川電信的農(nóng)村信息化工程中得到批量采購。目前，依托四川電信部署的農(nóng)村綜合信息內(nèi)容平臺，已有數(shù)千臺該款寬帶信息終端推廣到四川各地農(nóng)村使用。
　　2 系統(tǒng)設計
　　2.1 系統(tǒng)總體設計
　　基于DSP的寬帶信息終端的系統(tǒng)設計原理如圖1所示，uClinux操作系統(tǒng)、音視頻解碼、各種網(wǎng)絡協(xié)議、嵌入式瀏覽器、流媒體播放器、圖形用戶界面均由BF561處理，通過PPI、SPORT、UART等多種通訊接口，和外接外圍器件進行連接。
　　Blackfin BF561是Analog Devices公司近年針對高端多媒體應用推出的雙核DSP處理器。BF561作為對稱多處理器（SMP）器件，它的每一顆內(nèi)核都有自己的高速L1指令和數(shù)據(jù)存儲器，同時兩顆內(nèi)核共享128KB的L2存儲器。每顆內(nèi)核都能訪問多種外設，包括視頻接口、串口和定時器等。［2］ 此外，Blackfin處理器還擁有高性能處理器內(nèi)核、高帶寬DMA性能、專為增強視頻處理定義的指令集、高效控制處理、分層存儲器、動態(tài)電源管理等特性。［3］
　　在設計中，采用BF561的一顆內(nèi)核處理所有“MCU型”任務，例如圖形重疊、網(wǎng)絡管理和流程控制，同時運行uClinux操作系統(tǒng)；另一顆內(nèi)核則執(zhí)行主要的DSP功能。我們將MP3音頻解碼也置于處理“MCU型”任務的那顆內(nèi)核中，而另一顆內(nèi)核則只進行MPEG4視頻解碼處理。［4］
　　
　　圖1 基于DSP的寬帶信息終端系統(tǒng)設計原理圖
　　下面從視頻流程、音頻流程、網(wǎng)絡通訊對系統(tǒng)主機進行描述。
　　2.1.1 視頻信號的再現(xiàn)
　　從網(wǎng)絡傳輸?shù)奖镜氐囊曨l信號（視頻、文本），經(jīng)過以太網(wǎng)控制器的信號處理，通過總線輸入到BF561，經(jīng)過MPEG4解碼器處理成ITU656格式，再經(jīng)過 DAC轉(zhuǎn)換成CVBS或Y/C信號，在電視上顯示，從而實現(xiàn)了視頻圖像的重現(xiàn)。DAC采用Analog Devices公司的ADV7179KCP芯片。
　　2.1.2 音頻信號的拾取和再現(xiàn)
　　從網(wǎng)絡傳輸?shù)奖镜氐囊纛l信號（MP3），經(jīng)過以太網(wǎng)控制器的信號處理，通過總線輸入到BF561，經(jīng)過MP3解碼器處理成ITU656格式，再經(jīng)過 DAC轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號，在電視上實現(xiàn)重放。DAC采用WOLFSON公司的WM8731S芯片。［5］
　　2.1.3 網(wǎng)絡處理
　　本系統(tǒng)采用單網(wǎng)口設計。以太網(wǎng)控制器采用SMSC公司的LAN9115全雙工16BIT以太網(wǎng)控制器， 可適應100Base-TX/10Base-T。
　　2.2 系統(tǒng)軟件設計
　　系統(tǒng)軟件設計原理如圖2所示，系統(tǒng)應用程序運行于uClinux操作系統(tǒng)之上，內(nèi)核版本
　　為2.6.11，終端應用采用多進程并行和進程間通信機制。