有線電視數(shù)字機(jī)頂盒的關(guān)鍵技術(shù)分析
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有線電視數(shù)字機(jī)頂盒的關(guān)鍵技術(shù)分析(1)
1．有線電視數(shù)字機(jī)頂盒的基本原理
有線電視數(shù)字機(jī)頂盒的基本功能是接收數(shù)字電視廣播節(jié)目，示意圖如圖1所示，調(diào)諧模塊接收射頻信號(hào)并下變頻為中頻信號(hào)，然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再送入QAM解調(diào)模塊進(jìn)行QAM解調(diào)，輸出MPEG傳輸流串行或并行數(shù)據(jù)。解復(fù)用模塊接收MPEG傳輸流，從中抽出一個(gè)節(jié)目的PES數(shù)據(jù)，包括視頻PES、音頻PES以及數(shù)據(jù)PES。解復(fù)用模塊中包含一個(gè)解擾引擎，可在傳輸流層和PES層對(duì)加擾的數(shù)據(jù)進(jìn)行解擾，其輸出是已解擾的PES。視頻PES送入視頻解碼模塊，取出MPEG視頻數(shù)據(jù)，并對(duì)MEPG視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，然后輸出到PAL/NTSC編碼器，編碼成模擬電視信號(hào)，再經(jīng)視頻輸出電路輸出。音頻PES送入音頻解碼模塊，取出MPEG音頻數(shù)據(jù)，并對(duì)MPEG音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，輸出PCM音頻數(shù)據(jù)到PCM解碼器，PCM解碼器輸出立體聲模擬音頻信號(hào)，經(jīng)音頻輸出電路輸出。
圖一
有線電視數(shù)字機(jī)頂盒的關(guān)鍵技術(shù)
該機(jī)頂盒由以下幾部分組成：數(shù)字電視廣播接收前端、MPEG解碼、視音頻和圖形處理、電纜調(diào)制解調(diào)器、CPU以及存儲(chǔ)器、以及各種接口電路。數(shù)字電視廣播接收前端包括調(diào)諧器和QAM解調(diào)器，該部分可以從射頻信號(hào)中解調(diào)出MPEG傳輸流；MPEG解碼部分包括解復(fù)用、解擾引擎和MPEG解壓縮，其輸出為MPEG視音頻基本流以及數(shù)據(jù)凈荷。視音頻和圖形處理部分完成視音頻的模擬編碼以及圖形處理功能。電纜調(diào)制解調(diào)模塊由一個(gè)雙向調(diào)諧器、下行QAM解調(diào)器、上行QPSK/QAM調(diào)制器和媒體訪問(wèn)控制（MAC）模塊組成，該部分實(shí)現(xiàn)電纜調(diào)制解調(diào)的所有功能。CPU與存儲(chǔ)器模塊用來(lái)存儲(chǔ)和運(yùn)行軟件系統(tǒng)，并對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行控制。接口電路則提供了豐富的外部接口，包括通用串行接口USB、高速串行接口1394、以太網(wǎng)接口、RS232、視音頻接口等等。
該框圖所描述的有線電視數(shù)字機(jī)頂盒是一種功能齊全的機(jī)頂盒，實(shí)際上，在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，廠商可以根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行裁減。
2．實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
大家對(duì)PC的操作系統(tǒng)都比較熟悉，如DOS、Windows98、WindowsNT、Unix、MacOS。與這些操作系統(tǒng)不同，機(jī)頂盒中的操作系統(tǒng)不是非常的龐大，但卻要求可以在實(shí)時(shí)的環(huán)境中工作，并能在較小的內(nèi)存空間中運(yùn)行。這種操作系統(tǒng)稱為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
目前流行的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有WindRiverSystem公司的VxWorks、IntegratedSystemsIncorporated公司的pSOS、Microware公司的DAVIDOS-9、ST公司的OS20、前面介紹的WindowsCE、以及專為機(jī)頂盒開(kāi)發(fā)的PowerTV。這些操作系統(tǒng)各有所長(zhǎng)，在機(jī)頂盒中都有應(yīng)用。其中VxWorks、pSOS、OS-9、OS20等是通用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，在其他的嵌入式應(yīng)用中也有廣泛的應(yīng)用，在機(jī)頂盒中，應(yīng)與下面將要介紹的中間件結(jié)合使用。PowerTV是專為機(jī)頂盒開(kāi)發(fā)的，將中間件集成在一起的操作系統(tǒng)，在美國(guó)應(yīng)用較廣。另外，隨著Linux的興起，嵌入式的Linux已漸漸成熟。它不僅為機(jī)頂盒廠商提供一種選擇，而且由于Linux的開(kāi)放性和先進(jìn)的結(jié)構(gòu)，會(huì)對(duì)現(xiàn)有的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)構(gòu)成巨大的威脅。
3．中間件
中間件是一種將應(yīng)用程序與低層的操作系統(tǒng)、硬件細(xì)節(jié)隔離開(kāi)來(lái)的軟件環(huán)境，它通常由各種虛擬機(jī)來(lái)構(gòu)成，如HTML虛擬機(jī)、javascript虛擬機(jī)、Java虛擬機(jī)、MHEG-5虛擬機(jī)等等。
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