（通信与信息系统专业论文）基于sh_mobile平台的手持数字电视接收系统设计与实现.pdf

武汉理工人学硕+ 学位论文 摘要 随着地面移动数字电视广播体系的不断完善和数字电视市场的快速发展， 移动数字电视终端的开发和应用将势必成为未来多媒体手持设备的发展方向。 手持数字电视产品作为移动数字电视业务的一种，将具有极大的经济潜力。对 于手持数字电视技术的研发，中国才刚刚开始，许多发达国家在这方面也才刚 刚起步，中国应该抓住这个有利的时机，积极推动手持数字电视业务的发展， 使消费者能够更早的享受到这一便利、快速的多媒体服务。t - d m b 从技术上和 商业上实现从d a b 向d m b 的过渡进而找到市场新卖点，还为开展新的广播应 用提供了媒介平台。d m b 以技术成熟的d a b 系统作为依托，无论在系统的可 靠性或稳定性方面都有可靠保证。因此，本文提出了基于t - d m b 标准的手持数 字电视接收方案，对我国移动手持数字电视的开发也具有一定的借鉴作用。 论文详细介绍了基于t - d m b 技术的手持数字电视接收系统的研发过程。重 点介绍了接收系统的软硬件设计。系统的硬件设计主要包括：s h m o b i l e 平台的 硬件组成框架、前端接收及解扰模块、后端音视频输出模块、外围存储模块以 及调试接口模块等功能电路的设计。系统的关键软件模块的设计包括：对t - d m b 信号的解复用的设计、解扰解密的设计、s d 卡存储方案设计以及对主要的数 据业务即股票数据的数据组织和存储策略等。其中涉及到t - d m b 标准、m p e g 2 t s 传输流结构、复用原理以及加解密原理等许多关键技术。 最后，论文对该手持数字电视接收系统的功能测试也进行了介绍，主要包 括系统接收t - d m b 信号的最低灵敏度、解调出的t s 流质量、频道节目搜索和 节目列表解析是否j 下确，解码后的画面是否流畅，面面质量是否清晰稳定等方 面的测试。经测试接收系统的设计在功能、性能和效率、系统稳定性等方面都 达到了预期的效果。同时，论文针对手持数字电视接收系统的不足之处也提出 了进一步研究丌发的方向。论文对手持数字电视产品的市场和经济潜力做出了 展望，对具有中国国内标准的移动电视产品也寄予了热切的期盼。 关键词：手持数字电视；t - d m b ；解复用；条件接收系统；s h 7 3 6 3 ； 武汉理工大学硕十学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ec o n t i n u o u si m p r o v e m e n to ft h eg r o u n d b a s e dm o b i l ed i g i t a lt e l e v i s i o n b r o a d c a s t i n gs y s t e ma n dt h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ed i g i t a lt vm a r k e t ，t h e d e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fm o b i l ed i g i t a lt vt e r m i n a l sw i l lb eb o u n dt ot h e f u t u r ed e v e l o p m e n td i r e c t i o no fm u l t i m e d i ah a n d h e l dd e v i c e s h a n d h e l dd i g i t a lt v p r o d u c t s ，a so n e o ft h em o b i l ed i g i t a lt v b u s i n e s s ，w i l lh a v eg r e a te c o n o m i cp o t e n t i a l f o rh a n d h e l dd i g i t a lt e l e v i s i o nt e c h n o l o g yr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t ，c h i n ah a so n l y ju s tb e g u na n dm a n yd e v e l o p e dc o u n t r i e si n t h i s a r e ah a sju s ts t a r t e d s oc h i n a s h o u l ds e i z et h i sf a v o r a b l eo p p o r t u n i t yt oa c t i v e l yp r o m o t et h eh a n d h e l dd i g i t a lt v b u s i n e s sd e v e l o p m e n t ，t oe n a b l ec o n s u m e r st oe n jo ye a r l i e rt h i sc o n v e n i e n ta n df a s t m u l t i m e d i as e r v i c e s t d m bc o m e st r u et h et r a n s i t i o nf r o md a bt od m bi n t e c h n i c a la n dc o m m e r c i a la s p e c t st of i n dan e ws e l l i n gp o i n to ft h em a r k e ta n da l s o p r o v i d e sam e d i ap l a t f o r mf o ra p p l i c a t i o no fn e wb r o a d c a s t i n g d m bt e c h n o l o g ya s m a t u r eb a s e do nt h ed a b s y s t e m ，h a sar e l i a b l eg u a r a n t e eb o t hi nt h er e l i a b i l i t ya n d t h es t a b i l i t yo ft h es y s t e m t h e r e f o r e ，t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dah a n d h e l dd i g i t a l t e l e v i s i o nr e c e i v e r sp r o g r a mb a s e do nt h et d m bs t a n d a r d sa n da l s oh a sac e r t a i n r e f e r e n c ef o rc h i n a sm o b i l eh a n d h e l dd i g i t a lt e l e v i s i o nd e v e l o p m e n t t h i sp a p e ri n t r o d u c e s t h ep r o c e s so ft h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h e h a n d h e l dd i g i t a lt vr e c e p t i o ns y s t e mb a s e do nt d m bt e c h n o l o g ya n df o c u s e so n t h er e c e i v i n gs y s t e ms o f t w a r ea n dh a r d w a r ed e s i g n s y s t e mh a r d w a r ed e s i g nm a i n l y i n c l u d e s ：s h m o b i l ep l a t f o r mh a r d w a r ef r a m e w o r k ，f r o n t e n dr e c e i v i n ga n d d e s c r a m b l i n gm o d u l e ，b a c k - e n da u d i oa n dv i d e oo u t p u tm o d u l ea n de x t e r n a lm e m o r y m o d u l e s ，d e b u gi n t e r f a c em o d u l ea n ds oo nf u n c t i o n a lc i r c u i td e s i g n t h ed e s i g no f t h ek e ys o f t w a r em o d u l e si n c l u d e s ：d e m u l t i p l e x i n gd e s i g no ft - d m bs i g n a l ， d e s c r a m b l i n ga n dd e c r y p t i o nd e s i g n ，t h ed e s i g no fs dc a r ds t o r a g es c h e m ea n dt h e d a t ao r g a n i z a t i o na n ds t o r a g ep o l i c yo ft h es h a r e sd a t at h a ti st h em a i nd a t as e r v i c e i t r e l a t e st ot d m bs t a n d a r d ，m p e g 一2t st r a n s p o r ts t r e a ms t r u c t u r e ，m u l t i p l e x i n g p r i n c i p l e ，a sw e l l a s e n c r y p t i o na n dd e c r y p t i o np r i n c i p l ea n dm a n yo t h e rk e y t e c h n o l o g i e s 武汉理工大学硕士学位论文 f i n a l l y ，t h et h e s i sa l s or e f e r st ot h ef u n c t i o nt e s to ft h eh a n d h e l dd i g i t a lt v r e c e i v i n gs y s t e mw h i c hm a i n l yi n c l u d e st h et - d m bs i g n a l sm i n i m u ms e n s i t i v i t y ， t h eq u a l i t yo ft h ed e m o d u l e dt ss t r e a m ，w h e t h e rt h ec h a n n e lp r o g r a m ss e a r c ha n d p r o g r a ml i s ta n a l y s i sa r ec o r r e c t ，w h e t h e rt h ed e c o d e di m a g e sa r ef l u e n ta n dw h e t h e r t h ei n t e r f a c ei sc l e a ra n ds t a b l e b yt e s t i n g ，t h er e c e i v i n gs y s t e md e s i g na c h i e v e st h e d e s i r e dr e s u l t si nt h er e s p e c to ff e a t u r e s ，p e r f o r m a n c ea n de f f i c i e n c ya sw e l la ss y s t e m s t a b i l i t y a tt h es a m et i m e ，t h ep a p e r a l s op u tf o r w a r dt h ed i r e c t i o no ff u r t h e rr e s e a r c h a n dd e v e l o p m e n tf o rt h ei n a d e q u a c i e so ft h eh a n d h e l dd i g i t a lt e l e v i s i o nr e c e i v e r s y s t e m a tl a s t ，t h em a r k e ta n de c o n o m i cp o t e n t i a lo nt h eh a n d h e l dd i g i t a lt v p r o d u c t sa r ep r o s p e c t e da n dt h em o b i l et vp r o d u c t sb a s e do nt h ec h i n e s ed o m e s t i c s t a n d a r da r eg r e a t l ye x p e c t e d k e yw o r d s ：h a n d h e l dd i g i t a lt v ；t - d m b ；d e m u l t i p l e x i n g ；c a s ；s h 7 3 6 3 ； 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ：女1 先华导师( 签名)期 武汉理一r 大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 本文研究的目的和意义 随着人们生活水平的不断提高，传统的固定地面电视广播已难以满足人们 的消费需求，人们不仅希望可以随时随地的收看高清晰画面的视频广播，还希 望可实时的接收一些诸如数据、图片、声音、股市财经等信息。在韩国，由于 他们使用了美国数字电视标准a t s c 对其国内地面电视广播业务1 1 , 2 进行数字化， 而这种标准无法支持移动电视业务。在人们对移动电视业务需求同趋增长的情 况之下，韩国人最终选择了d a be u r e k a 1 4 7 欧洲标准作为韩国开展地面手机电 视业务【3 4 】的传输标准，并由此确立了韩国的地面手机电视国家标准t - d m b 。 t - d m b 从技术上和商业上实现从d a b 向d m b t 5 7 j 的过渡进而找到市场新 卖点，还为开展新的广播应用提供了媒介平台。d m b 以技术成熟的d a b 系统 作为依托，无论在系统的可靠性或稳定性方面都有可靠保证，并且d a b 在欧洲 己商用多年，具有成功商用的经验可以借鉴。目前，国内最急需解决的问题， 就是加快d m b 产品的国产化，形成拥有自主知识产权的产品，以及通过中国的 d a b 联盟加速整个产业的进程，起草中囡自己的d m b 国家标准。由于d m b 所 具有的强大技术优势，d m b 手机电视广播的市场前景必将越趋广阔。 虽然前景喜人，但目前在国内该业务仍然处于市场准备阶段，主要原因是 存在着内容，终端，技术，标准和资费及用户等多方面的发展障碍。在这其中 技术障碍是最为关键的因素之一。本文针对目自 手持数字电视接收系统的开发， 提出了一种手持数字电视接收系统的设计方案，在某种程度上具有很强的现实 意义，对我国手持数字电视接收终端的开发也具有一定的借鉴作用。 1 2 国内外研究的现状及动态 目前，世界各国已经提出了多个用于手持移动终端的标准：t - d m b ( 韩国) 、 d v b h ( 欧洲) 、i s d b t ( 日本) 、m e d i a f l o ( 美国) ，并且在许多国家和地区都己达 到了商用普及的阶段。 武汉理t 大学硕士学位论文 ( 1 ) 中国 基于不同的传输网络和制式，国内也衍生出了不同的手机电视标准，目前 基于地面广播技术的主要标准有：中国移动多媒体广播的c m m b 标准，北京新 岸线的t - m m b 标准，由中国卫信控股有限公司、中电通信科技有限责任公司 等8 家单位共同发起的c d m b 标准以及清华大学推出的d m m b 标准，这些标 准各有优缺点，具体采用什么标准目前还无定论。 ( 2 ) 韩国 t - d m b l 8 1 0 1 是韩国推出的地面数字多媒体广播系统，从严格意义上讲，仍算 是欧洲的国际标准。该标准建立在欧洲厂商开发的尤里卡1 4 7 数字音频广播 ( d a b ) 系统的基础上，做了一些修改，以便向手机、p d a 和便携电视等手持 设备播送空中数字电视节目。t - d m b 在韩国已经步入商用阶段。t - d m b 标准 于2 0 0 5 年通过e t s i 审核，成为欧洲数字多媒体广播标准。同期，欧洲丌发 出来的移动数字电视广播系统d v b h 刚刚丌始试验工作。 ( 3 ) 欧共体 d v b h t l l , 1 2 1 标准全称为d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n gh a n d h e l d ，是欧洲d v b 组织在推出数字电视传输的系列标准以后，为通过地面数字广播网络向便携手 持终端提供多媒体业务所制定的传输标准。d v b h 保有部分与d v b t 接收电路 的兼容性，同时为了满足手持式装置接收的特性，如低功耗、高移动性、共通 平台与网络切换服务不中断等要求，以保证在室内、户外、在步行或行驶中的 汽车上都能诈常收看，做了不少技术改进。 ( 4 ) 美国 美国高通公司也向市场推出了f l o ( f o r w a r dl i n ko n l y ) 技术。该技术是 为了同时向大量的无线终端用户群高效、经济的传送多媒体信息而专门设计的。 其目标是降低成本、增强用户体验，用户可通过传统手机在各种节目频道上自 如浏览。作为全新开发的专门面向移动环境下手持终端多媒体广播接收的无线 技术，f l o 能够提供在大容量、低成本的条件下向广大手机用户同时传送高质 量音视频内容，从而为广电内容运营商提供了一种全新的多媒体业务解决方案。 不过，由于这项技术起步较晚，整体产化力量还落后于其他两大标准体系。 ( 5 ) 日本 随着日本地面综合业务数字广播i s d b t i l 3 ，1 4 】( t e r r e s t r i a li n t e g r a t e ds e v i c e s d i g i t a lb r o a d c a s t i n g ) 获得国际电联( i t u ) 批准成为世界标准，日本数字电视地 2 武汉理上大学硕士学位论文 面传输标准建立过程结束，地面电视数字化进程转入大规模工程实施阶段。i s d b 是在日本特定的频谱资源和市场环境条件下建立的数字电视地面传输标准，按 日本数字地面广播联合委员会广播业务发展规划，数字电视地面广播于2 0 0 3 年 底首先从东京、大阪、名古屋三大都市地区开始。 1 3 本文的主要内容和组织结构 1 3 1 论文内容概述 本文主要介绍基于t - d m b 标准的手持数字电视接收系统的研制，该系统可 以接收t - d m b 标准的t s 码流，并能对t s 码流进行解码，最终通过l c d 显示 屏来观看视频、音频节目以及数据业务等增值服务。本文介绍了该系统在设计 过程用到的关键技术，并对系统的软硬件设计及最后测试作出了详细的分析。 1 3 2 论文结构 论文总共分为6 章，结构安排如下： 第一章绪论：介绍本文研究的目的、意义以及该课题在国内外研究的现状 及动态，并对论文的内容及结构进行了简要的介绍。 第二章t - d m b 传输系统研究：包括t - d m b 的发展历程、系统构成、m p e g - 2 t s 流的结构分析以及t - d m b 系统的主要技术特点等。 第三章硬件系统设计与实现：介绍本系统的硬件开发，主要是s h m o b i l e 平台外没的硬件原理。 第四章接收系统的软件设计：介绍s h m o b i l e 平台上的软件丌发工具以及 系统关键软件模块的设计。 第五章系统测试与分析：介绍整个系统测试的目标、测试工具以及测试的 具体方法与结果。 第六章总结与展望：本章回顾和总结了整个接收系统的开发过程，并对系 统升级的潜力进行了展望。 武汉理丁大学硕士学位论文 第2 章t d m b 传输系统研究 2 1t - d m b 系统构成 从d a b 系统过渡到d m b ，无需对现存的d a b 广播前端进行任何改动，只 要在前端设备上引入一个d m b 视频编码器，就可以实现从d a b 到d m b 的过 渡。图2 1 所示为韩国t - d m b 业务构成及传输帧结构图。 双多动态透j 多媒体 i p 透f 复合透明通通标签数据传送数据数据a v cm p e g - 4 控制 数据道道业务通道对象封装通选 b s a cb i f s i 信息通道 和 音节同关联非节同关联m p e g 4s l 业务 频信息信息 m i ) e g 2t s 信息 快速信息 音频数据 视频 数据通道 业务业务业务 快速信息通道土业务通道 e u r e k a - 1 4 7 图2 1t - d m b 业务构成及传输帧结构图 从图中可以看出，t - d m b 系统中仍延用了d a b 的整个系统，只是在d a b 的m s c ( 主业务信道) 中划分出一个独立的子信道用于视频业务。而像原先d a b 中所固有的声音业务，数据业务都保持不变，这也使得d m b 的部署相对较为容 易。而新增的视频业务则主要通过前端的d m b 视频编码器来实现，视频编码器 编码产生的数据流，以e t i ( 复合群传输接口) 信号形式通过d a b 的复用器以 流模式方式复用到子信道中去，与来自其它路的音频或数据复用成高达 2 0 4 8 m b s 的e t i 传输数据流，然后将e t i 数据流分配给d a b 同步网中的各个 发射台进行发射。 2 2 传输流构成与解析 m e p g t l 5 】是当今最流行的音频视频压缩技术之一。这是因为它不仅仅是一 4 武汉理上大学硕士学位论文 个单独的标准，而是一系列以相似理论为基础且适合于不同应用的标准。其中 的m p e g 2 是运动图像专家组的第2 阶段，定义了编解码技术及数据流的传输 协议，制定了m p e g 2 解码器【l6 ，1 7 j 之间的共同标准。 根据数字通信信息量可以逐段传输的机理，将已编码数据流在时间上以一 定重复周期结构分割成不能再细分的最小信息单元，即数据包。数据包为数据 流同步和复用奠定了基础，将m p e g 2 【l8 】压缩编码的视频基本流( e s e l e m e n t a r y s t r e a m ) 数据分组为包长度可变的数据包，称为打包基本流( p e s p a c k e t i z e d e l e m e n t a r ys t r e a m ) 。同时，在m p e g 2 标准中也定义了2 种系统流格式：节目 流p s ( p r o g r a ms t r e a m ) e l i 传输流t s ( t r a n s p o r ts t r e a m ) ，分别适用于不同的传输场 合，在这里我们关注t s 流。t s 实际是面向数字化分配媒介( 有线、卫星、地 面网) 的传输层接口。对具有共同时间基准的两个以上的p e s 先进行节目复用， 然后再对相互可有独立时间基准的各个p s 进行传输复用，即将每个p e s 再细分 为更小的t s 包，t s 包结构如图2 2 所示。 lb1b i t1b i t1b i t1 3b i t2b i t2b i t4b i t m 步f 譬输误码起始传输p i df 输加扰自适戍连续 字节指j j 符指示符优先级控制 控制计数器 l - - - - ”“”一 4b 最大1 8 4b 包头自适应区( 可选)包数据 - 。 1b1b 最大1 8 2b j 适应标志 信息( 与插入填充数据 区长的标志有关) 图2 2t s 流结构图 由图可见，t s 包由包头、自适应区和包数据3 部分组成。每个包长度为固 定的1 8 8b ，包头长度占4b ，自适应区和包数据长度占1 8 4b 。1 8 4b 为有用信 息空间，用于传送已编码的视音频数据流。 一 一 武汉理工大学硕+ 学位论文 t s 包的包头由同步字节、传输误码指示符、有效载荷单元起始指示符、传 输优先、包识别( p i d p a c k e ti d e m i f i c a t i o n ) 、传输加扰控制、自适应区控制和连 续计数器8 个部分组成，如上图所示。 同步字节：8 b i t 同步字段，值固定为0 x 4 7 。一路未知起始位置的t s 流，从 检测到的第一个0 x 4 7 开始，若每跨越1 8 8 字节( 一般情况下，跨越包的个数为 6 个) 数据的值都为0 x 4 7 ，则认为当前的0 x 4 7 即为本路t s 流的起始位置。 传输误码指示符：l b i t 标志位，当置为1 时表明在当前传送分组中至少 有一个不可纠正的错误位。该字段由传送层上层实体置位，在错误没有纠正之 前，该标志不能置为0 。 起始指示符：l b i t 标志位，表示该数据包是否存在确定的起始信息，用来指 示传送流分组带有p e s 分组或p s i 数据时的情况。若该位被置为l ，表示这 个传输包是一帧数据的第一个传输包，为0 则不是。 传输优先：l b i t 优先级指示器，当被置l 时表示该分组比其它具有相同 p i d 但此位没有被置1 的分组有更高优先级。传送机制可根据此位确定在一 个原始流中数据的优先级。 包识别( p i d ) ：1 3 b i t 包识别符，p i d 值是由用户确定的，解码器根据p i d 将 t s 上从不同e s 来的t s 包区别出来，以重建原来的e s 。不同类型的传输包， 比如音频包和视频包，有不同的p i d ，接收端根据p i d 来判断存贮在传输包中的 有效载荷的类型。 传输加扰控制：2 b i t 字段，可指示数据包内容是否加扰，但包头和白适应区 永远不加扰。 自适应区控制：2 b i t 字段，用束指示本传输流分组包头时候含有自适应字段， 即( 0 1 ) 表示有有用信息无自适应区，( 1 0 ) 表示无有用信息有自适应区，( 1 1 ) 表示有 有用信息有自适应区，( o o ) 无定义。 连续计数器：4 b i t 计数值，可对p i d 包传送顺序计数，据计数器读数，接收 端可判断是否有包丢失及包传送顺序错误。随着每个具有相同p i d 的传输流分 组而增加，当它达到最大值之后又恢复到0 。在传输流中，分组和它的复制可能 被作为两个连续的具有相同p i d 的传送流分组送出。 t s 包自适应区是一个可变长的域，它在t s 包中是由包头中的适应域控制 来标识。当自适应区控制的取值为l o 或者1 1 时包含此字段。当利用链接 层的信息将各基本比特流提取出来后，自适应字段便提供基本比特流解码所需 6 武汉理工大学硕士学位论文 的同步及时序等功能。自适应区无须伴随每个包都发送，发送多少主要由选中 的t s 包的传输专用时标参数决定。自适应区中的填充数据存在的原因是由于 p e s 包长不可能正好转为t s 包的整数倍，最后的t s 包保留一小部分有用容量， 通过填充字节加以填补，这样可以防止缓存器下溢，保持总码率恒定不变。 2 3t - d m b 关键技术 ( 1 ) 音视频编码处理 韩国t - d m b 标准采用了在限定带宽内仍能提供高效压缩性能的压缩标准 m p e g 4 a v c 视频压缩标准。而在视频伴音压缩标准的选择上，则采用专利使用 费相对较低的m p e g 4 b s a c 音频压缩标准而非a a c + 。对于视频播放中伴随的 一些数据业务或需要提供一些交互应用的场合，则使用了m p e g 4 b i f s 编码。 为了便于商用接收机的开发，t - d m b 使用m p e g 4 压缩标准中所需解码处理能 力相对较容易的架构。图2 3 示出了d m b 对视频业务的处理流程。 i o di o d 数据 产生器 段 o d b i f so d b l f s 声 p s i 段 o d b i f sl 数据流ls li 同2j 包 生 _ - - - - - - - 叫p - - - 一- - - - - _ 器 产生器li 打包器l 为 外 视频t sm p e g 2 一外通 a v c数据流s l 叫p e s p e s 包复t s f 视频编码打包器视频打包器用 暑编 - _ 用 音频同步包器 餮码 交 b s a c数据流s l音频 p e sp e s 包 织 音频编码打包器同步包打包器 专有 专有数据流s l专有数据 p e sp e s 包 数据打包器 同步包 打包器 图2 3d m b 视频业务处理流程图 从该框图可以看出：在d m b 视频编码器中，使用了m p e g 4 s y s t e m 部分的 标准对分别采用h 2 6 4 编码的视频，b s a c 编码的伴音以及b i f s 编码的交互数 据内容进行同步。首先使用m p e g 4 s l ( 同步层) 数据包格式对视频、伴音以 7 武汉理工大学硕十学位论文 及交互数据进行封装，进而把同步包复用到m p e g 一2t s 传输流中。然后再进行 前向纠错，最后以流模式方式复用到d a b 系统中。 ( 2 ) 复用功能 m p e g 2 传输流包括单频单节目( s c p c ) 和单频多节目( m c p c ) 两种模式，对 于m c p c 模式m p e g 2 传输流的复用【1 9 1 过程可以分为两个层次。打包后的音视 频数据流( p e s ) 合成单个节目的传输流，以及多个单节目的t s 流合成一个新的 传输流。在第一个层次，通过对来自一个或多个打包的基本数据流( p e s ) 的传输 包进行复用，从而形成单个节目的传输流。构成一个节目传输流的条件是要求 构成该节目的基本流拥有共同的时间基准，在第二个层次，对多个节目的传送 流进行组合，以构成一个多节目的传输流，传输流的体系结构是可分级的，多 路节目的t s 流也以同样方式复合构成更高速率的传输流。对于s c p c 模式则只 包含第一个层次的复用。传输流的两级复用如图2 4 所示。 图2 4 复用功能原理框图 ( 3 ) 数字电视条件接收 条件接收c a ( c o n d i t i o n a la c c e s s ) 系统 2 0 - 2 2 】是一个综合性系统，系统涉及 武汉理工大学硕十学位论文 到多种技术，包括加解密技术、加解扰技术、编码技术、复用技术、智能卡技 术、网络技术、接收技术，此外还涉及到用户管理、节目管理、收费管理等信 息管理技术。条件接受系统( c a s ) 就是为了满足对某些广播服务实施接入控 制的系统。它的主要功能就是确保只有支付了或者即将支付费用的用户才能收 看所选择的电视节目。 条件接收的核心是控制字c w 传输的控制。在采用m p e g 2 标准的数字电 视系统中，与节目流条件接收系统相关的有两个数据流：授权控制信息e c m ( e n t i t l ec o n t r o lm e s s a g e ) 和授权管理信息e m m ( e n t i t l em a n a g em e s s a g e ) 。由 业务密钥s k ( s e r v i c ek e y ) 加密处理后的c w 在e c m 中传送，e c m 中还包 括节目来源、时间、内容分类和节目价格等节目信息。对c w 加密的s k 在e m m 中传送，而s k 在传送前要经过用户个人分配密钥p d k ( p e r s o n a ld i s t r i b u t ek e y ) 的加密处理，e m m 中还包含地址、用户授权信息。e c m 信息插入传输流，大 约每几秒出现一次。e m m 平均每8 1 0 秒出现一次。 9 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章硬件系统设计与实现 3 1s h 硬件系统整体架构 s h m o b i l e t 2 3 - 2 5 】全称s u p e r hm o b i l ea p p l i c a t i o np r o c e s s o r ，是由同本瑞萨公 司推出的一种集成了音频和视频的移动电话多媒体应用的专用处理器。 s h 平台的硬件组成【2 6 , 2 7 1 主要包括核心处理器模块s h 7 3 6 3 、t u n e r 模块、 l c d 模块、v i d e o a u d i o 模块、s dc a r d 模块、p s r a m 模块、调试模块e 1 0 a 以及c a s 模块等。s h 硬件平台的系统功能框图如图3 1 所示。 日 日 至卜 s h 7 3 6 3 卧 喜鋈卜管理i 图3 1s h 硬件系统功能框图 3 2 关键硬件模块设计实现 s h 平台的核心处理器模块、电源系统、时钟& 复位系统以及存储器系统构 成了平台的最小系统。由于s h 7 3 6 3 内部自带1 6 m b 的s d r a m ，因此无须扩展 外部s d r a m ，这样节省了成本，同时也增强了高速数据传送的稳定性。另外需 要说明的一点是，由于数据业务中股票业务的数据量非常大，所以扩展了一片 p s r a m ，在股票运行期间中，行情和分时数据就全部存储在p s r a m 上，只将 l o 武汉理上大学硕士学位论文 股票控制信息存储在内部s d r a m 上，这样可以有效的节省股票信息占用的内 存空间。下面具体说明s h 平台关键模块的硬件设计。 3 2 1 前端接收模块 ( 1 ) t u n e r 模块 t u n e r 【2 8 , 2 9 】采用g a o n 的的t o d m b 模块方案g d m 3 5 0 ，包括r f 芯片f c 2 5 10 和基带芯片p n 3 0 3 0 ，支持l b a n d ( 1 7 4 m h z 2 4 5 m h z ) 和b a n d 3 ( 1 4 5 2 m h z - 1 4 9 2 m h z ) 双通道r f 输入，因此外接一个支持l b a n d 和b a n d 3 的双通道滤波器d f t l a 0 5 3 2 2 n f 从天线接收的r f 信号经过滤波器之后分成两 路到g d m 3 5 0 模块。为调整阻抗匹配误差，传输线路中预留阻抗匹配网络。 s h 7 3 6 3 通过s p i 接口对g d m 3 5 0 进行设置，通过s p i 接口接收数据流。g d m 3 5 0 可以将d a b 信号通过1 2 s 接口输出至音频解码器。g d m 3 5 0 的工作电压标准为 3 3 v ，1 8 v 和1 5 v ，由三个l d o 供电。t u n e r 模块接口如图3 - 2 所示。 r 穗p i ； 。i r f _ i r q a n t | i r q l i n t 0 m s i o a f s c k ( s c k ) s h s p i s c k。 m sj o a f t s y n c ( s s 0 ) s h s p i s s 0 c l k a n t - b 3 jd u a l m s l o a f r x d ( m i s o ) 。s h s p i m i s o c s b b a n d m i s o a n t l b f i l t e r s h s p i m o s i。 ? m s i o a f t x d ( m o s i ) m o s i s h 7 3 6 3g d m 3 5 0 d a ts h s i uo s l d s c l s h s c l。 s c l l r c l k s hs i u0 l r 一一 s d a s h _ s d a 。 s d a c l k s h s i u o b t 。w m 8 9 6 0 d a cc l k p t k 7 r f r s t r e s e t m c l k 艮蕊 图3 2t u n e r 模块示意图 s h 7 3 6 3 通过s p i 接口对g d m 3 5 0 进行设置，再通过s p i 接口接收数据流， s p i 接口既是控制通道又是数据通道： ( a ) s h 7 3 6 3 先进入s p i 主模式，对r f 模块内部寄存器进行读写，完成对 模块的配置( 包括芯片初始化、频道选择等) ； ( b ) s h 7 3 6 3 接收s p i 口传送出来的t s 码流，进行h 2 6 4 解码。 这样做的好处是可以减少主控制器和r f 模块的连线，同时也减少了软件上 驱动编写调试的工作量。因为对g d m 3 5 0 进行配置时不需要传输节目数据，s p i 武汉理工大学硕：t 学位论文 总线使用没有冲突，因此控制通道和数据通道都使用s p i 总线是合理的。此外， g d m 3 5 0 的1 2 c 接口也可作为备用的控制通道。 g d m 3 5 0 可以将d a b 信号通过1 2 s 接口输出解码后的p c m 信号，因此系 统选择1 2 s 总线作为d a b 音频p c m 信号的数据通道并直接送给 c o d e c ( w m 8 9 6 0 ) 。1 2 s 总线包括三条信号线，数据线用于传输p c m 比特流，位 时钟信号线用于提供数据线上数据的采样时钟，声道时钟用于判断数据线上哪 些比特属于左声道的数据，哪些比特属于右声道的数据。g d m 3 5 0 带有2 个用 户自定义的中断输出，系统选用其中1 个中断引脚作为频道锁定中断输出。 ( 2 ) c a s 模块 本系统针对运营商的需求选用了i r d e t o 公司的i r d 4 一z a 7 1 0 3 0 0 和c o r e t r u s t 公司的s m 2 11 0 智能卡【3 。上海地区使用的是i r d e t o 系统，而c o r e t r u s t 系统主 要在北京和广东使用。智能卡在系统中的设计如图3 3 所示。 移 ： c o 陀t r u s t s hs c l 。s c l s hs d a s d a s m 2 1 1 0 s h 7 3 6 3 s c l s i mc l k s d a s i mr s t 7 3 s 8 0 10 c= i r d 4 s c l ft d 。f 人 s l mi o s c i f j x d t xe n 7 幽1 i ，o u c i r xe n s c i fr x d i 1 h 卜_ i r d e t o c i f r x d 。n r 一 1 茹f h z 蠢。 图3 3c a s 连接示意图 i r d 4 数据接口为标准s i m 卡接1 ：3 类形，而s m 2 1 1 0 为工2 c 类型。由于s h 7 3 6 3 没有s i m 接口，因此需增加接口转换芯片7 3 s 8 0 1 0 c 来实现s h 7 3 6 3 与i r d 4 之间 的数据通信并给智能卡提供5 v 的电平( 由3 3 v 升压转换而来) 。此外，i r d 4 工 作所需的标准时钟为6 m h z ，是由7 3 s 8 0 1 0 c 外部输入的1 2 m h z 时钟在芯片内部分 频而来，并且i r d 4 的复位信号也由7 3 s 8 0 1 0 c 提供。在整个通信过程中，实际 上是由s h 7 3 6 3 通过1 2 c 接口对7 3 s 8 0 1 0 c 进行操作，实现7 3 s 8 0 1 0 c 对i r d 4 的初 始化设置，当i r d 4 工作之后再通过i o 口与s h 7 3 6 3 的s c i f 即串行通信接口进 行双工通信，这是因为7 3 s 8 0 1 0 c 的i o 与i o u t 可配置为直通模式。 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 3 2 2 后端显示模块 ( 1 ) a u d i oc o d e e 接口电路1 3 l j 设计 s h 7 3 6 3 内置f i f o 的两个音频接口单元( s i u a ，s i u b ) ，支