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    交互式白板的使用方法【交互式数字机顶盒的硬件设计探析】

    时间:2019-03-14 06:47:12 来源:星星阅读网 本文已影响 星星阅读网手机站

      摘 要:交互式数字机顶盒的硬件设计,是硬件技术设计中的重要内容。详细介绍利用双向HFC结构开展交互式数字电视业务,并对实现过程中所要考虑的双向HFC网络改造、交互式数字电视系统的系统设计以及前端设计都提出了相应的解决策略;并提出一个实际的机顶盒设计方案,详细讨论了其软硬件设计与实现过程,并这对于构建完整的数字电视系统是非常有意义的。
      关键词:交互式;硬件设计;组成;功能
      
      目前,从功能上来看,机顶盒可以分成三类:一是卫星数字机顶盒(亦称卫星综合接收解码器);二是有线电视机顶盒,三是上网机顶盒。机顶盒的硬件结构随功能和工作方式的不同有着很大的区别,但其基本的组成一般是高性能的处理器内核、存储器、通讯接口、数据解码器、视频音频图像处理器、电视编码及接口、外围IPO 接口等。
      
      一、系统中各部分的组成、功能
      
      1.数字电视广播接收前端
      包括调谐器和QAM解调器,该部分可以实现从射频信号中解调出MPEG传输流。调谐模块接收射频信号并下行变频为中频信号,然后进行APD转换为数字信号,再送入QAM解调模块进行QAM解调,输出MPGE传输流的串行或并行数据。
      2.MPEG解码
      MPEG解码部分包括解复用、解扰处理和音频视频信号解压缩,输出为音频视频基本流以及数据净荷。解复用模块接收MPEG传输流,从中抽出一个节目的PES数据,包括视频PES、音频PES以及数据PES。解复用模块中包含一个解扰引擎,可在传输流层和PES层加扰的数据进行解扰,其输出是已解扰的PES。
      3.Video/Audio信号处理
      完成音频视频模拟编码以及图形处理功能,可以直接输出Video和Audio信号。视频PES送入视频解码模块,取出MPEG视频数据,并对MPEG视频数据进行解码,然后输出到PALPNTSC编码器,编码成模拟电视信号,再经视频输出电路输出。音频PES送入音频解码模块,取出MPEG音频数据,并对MPEG音频数据进行解码,输出PCM音频数据到PCM解码器,PCM解码器输出立体声模拟音频信号,经音频输出电路输出。
      4.电缆调制解调器(Cable Modem)
      电缆调制解调器模块由一个双向调谐器、下行QAM解调器、上行QPSKPQAM调制器和媒体访问控制(MAC)模块组成,该部分按照DAVIC协议在外部输入数据与微处理器见实现数据变换,用通过该模块可以实现高速Internet接入以及交互式的数字视频音频服务。
      5.嵌入式微处理品(Embedded Processor)
      微处理器和存储模块提供信号的存储和控制的处理功能,提供一个可编程的硬件平台,并对系统中各个功能模块间进行协调和控制。嵌入式微处理器是整个系统的核心,其性能的优劣直接关系到整个系统的性能。微处理器选择时应当从其处理能力、功耗、可扩展能力、集成度以及供货情况和技术支持能力等方面综合考虑。目前,比较流行的有:Motorola和PowerPC系列、Intel的Strong Arm系列、NSC的Geode Gxm系列以及MIPS32和MIPS64系列等RISC结构的嵌入式微处理器
      6.外围接口电路
      外围接口电路提供各种外部接口(如通用串行接口USB,告诉串行接口1394、以太网口、RS232 以及音频视频接口等) ,用来连接无线的键盘、鼠标以及VCR、VCD、数字摄像机等设备,以实现微处理器与外部设备的通讯。
      
      二、交互式数字机顶盒的软件设计
      
      交互式数字机顶盒的软件是以一个实时操作系统(RTOS) 为核心,根据系统硬件结构和系统功能设计加以扩充。目前通用的操作系统,如Wind River System 公司的VxWorks、Integrated Systems Incorporated 公司的pSOS、Microware 公司的DAVIDOS - 9、ST 公司的OS20 、Windows CE 以及专为机顶盒开发的Power TV 等。另外,还有一种开放源码的实时的操作系统Linux,并通过一组嵌入式可配置实时操作系统,在该操作系统内核的最底层有一个硬件抽象层(HAL),通过HAL直接控制和访问硬件,并通过一组宏向其它与机器无关的代码提供服务,这样大大简化了RTOS kernel的移植工作,如果硬件平台变化了,除了设备驱动程序外,只需要修改硬件抽象层的代码就可以了。
      最低的一层为各类硬件部件的驱动程序,这些硬件部件包括音频视频图形处理部件,网络通讯部件,系统IPO部件(串行口、并行口、智能卡接口等) 以及系统存储器。目前这些部件都是专用的芯片,它们的驱动程序也是直接与硬件有关的。
      在硬件驱动程序上一层就是实时操作系统Linux内核,这是整个软件系统的核心,它负责任务调度、实时监控、资源分配. 在操作系统内核的最底层是硬件抽象层HAL,操作系统通过HAL 管理下层的硬件驱动程序。
      实时操作系统层上面是系统控制层和库程序,系统的交互性也是在这里得到控制和实现。系统控制层提供对视频音频数据控制、用户存取接口、通讯、通道选择等高级功能,也支持多个应用程序对这些功能的共享和重复使用。库程序则提供系统视频、音频图像处理等的函数的程序。
      最上面为应用程序层,这里处理各种应用功能,从系统控制层选择相应的功能模块,实现预定义的功能,如上网浏览、软件下载、收发EMAIL视频点播、交互式游戏、网上购物等。

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