基于T-DMB的手機(jī)電視開發(fā)要點

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　　本文概括性地討論手機(jī)電視這種嵌入式手持設(shè)備的軟硬件開發(fā)要點：如何設(shè)計硬件，實現(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

　　硬件設(shè)計概述

　　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?？梢栽谧罱K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)電視對硬件的需求。通過天線接收到的射頻信號送給射頻前端的RF調(diào)諧芯片APOLLO FS1110，主要作用是把射頻信號解調(diào)為IF(Intermediate Frequency)信號。這款芯片是目前市場上的主流產(chǎn)品，可以接收多個標(biāo)準(zhǔn)的信號，而且體積小(5.0mmx5.0mmx0.9mm)，功耗低(80mW),擁有三個低噪聲前端放大器，涵蓋 L-Band、BandⅡ和BandⅢ三個頻段。apollo fs1110把IF信號送給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，可以實現(xiàn)較佳的移動信道性能。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)計框圖如圖1所示。

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　　圖1 硬件設(shè)計框圖

　　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，這也是市場的需求。由于現(xiàn)在開展手機(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BandⅡ主要用于FM廣播。FS1110的3個高頻輸入都可以使用，頻段選擇可以由FS1026通過IIC接口來控制，同時，F(xiàn)S1110內(nèi)部寄存器的初始化也是通過此接口來完成的。

　　下游的FS1026基帶處理器模塊接收RF調(diào)諧器送過來的IF信號，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SPI接口和CPU直接連接?；鶐K還可以通過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)過服務(wù)商加擾(經(jīng)過加密)，智能卡模塊可完成解擾功能。

　　CPU的功能是通過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)備和存儲器之間直接讀寫數(shù)據(jù)，既不通過CPU，也不需要CPU干預(yù)。整個數(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)傳輸開始和結(jié)束時做一點處理外，在傳輸過程中，CPU可以進(jìn)行其它工作。這樣，在大部分時間里，CPU和輸入/輸出都處于并行操作狀態(tài)。因此，可以大大提高整個系統(tǒng)的效率。在WinCE平臺下，對DMA的操作相當(dāng)方便，驅(qū)動開發(fā)難度不大，讀取數(shù)據(jù)就像操作普通文件一樣。只有一點區(qū)別，就是要防止DMA溢出。因為普通文件的讀取完全可控，而這里處理的是一種“實時”流，有可能發(fā)生溢出。溢出包括上溢(數(shù)據(jù)讀取過慢)和下溢(讀取過快)。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DMA的控制就簡單些，用專用的一個線程讀取數(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。不過一般還是丟幀的情況多。

　　硬件設(shè)計注意事項

　　設(shè)計硬件電路時的主要問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。還可以通過優(yōu)化原理圖的設(shè)計來減少高頻的影響。因為原理圖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。為了布局布線時能清晰地進(jìn)行分區(qū)設(shè)計，以減少各個功能模塊之間的影響，設(shè)計原理圖時應(yīng)把數(shù)字、模擬和RF電路分開。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

　　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。

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　　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)生視聽對象、場景時空關(guān)系信息和視聽對象的描述符信息。IOD發(fā)生器產(chǎn)生視聽對象的初始信息：場景描述和對象描述信息。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，可以通過解析PMT中的描述字段得到IOD_descriptor ,由IOD_descriptor可以得到場景、對象描述信息。由對象描述可以得到ES_ descriptor等信息。SL同步打包器主要負(fù)責(zé)視聽對象和輔助數(shù)據(jù)的同步。SL包經(jīng)PES打包之后，再把PES包打為TS包發(fā)送給調(diào)制器。