基于双嵌入式处理器的高清数字电视设计

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　　两个模块的音视频通过HDMI接口连接，HDMI（High-Definition Multimedia Interface）是用在高清多媒体领域的新的音视频接口技术，有很多优点，体现在以下几个方面：

　　①HDMI可以无压缩传送全数字音视频数据，不需经过D/A和A/D两次转换，所以传输没有损失，质量最好。

　　②HDMI传输带宽高达5Gbps，目前只使用2.5Gbps，可以满足720p，1080i等各种分辨率视频信号的传输要求。

　　③相对模拟视频传输有更高的抗干扰能力。

　　④连接简单，使用方便。只用一根电缆即可实现音视频连接和简单数据传输功能。

　　⑤提供HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection）技术，可以保护通过该接口传输的媒体的版权。

　　UART接口是嵌入式系统中常用的通信接口，两个嵌入式CPU，Sti7710和M16C/62都支持UART接口，所以通过它交换命令和数据，实现两个CPU的任务同步和数据交换，为实现单一系统映像提供底层支持。

3 单一系统映像

3.1 系统分析

　　对于双处理器的数字电视系统，单一系统映像指单一的UI系统和单一的数据访问控制。

　　数字电视UI主要包括遥控器操作和OSD显示、系统菜单等。电视与外置机顶盒是用两个遥控器分别控制的，各自有一套独立的OSD和系统菜单，所以需要实现遥控器和OSD、系统菜单的统一。

　　数字电视作为信息终端接收数据广播，维护一个简单的嵌入式数据库，数据库在DVB模块中维护，是实时更新的。在此数据库基础上提供EPG（电子节目导航）、Teletext（图文电视）、Subtitle（字幕）、MHEG（超媒体）等信息服务。用户可以通过这个数据库，方便的管理节目列表、浏览网络信息[8-9]。

两个系统的OSD显示、系统菜单应该作为一套系统整合在其中一个模块上。HDTV是显示设备，DVB的OSD和视频叠加在一起作为图像传给HDTV，HDTV在上面再叠加自己的OSD，传给屏幕显示。所以整个系统的OSD应该整合在HDTV模块上。DVB模块不再生成OSD，也不响应遥控，只响应HDTV通过串行通信接口发送过来的菜单命令，并将需要显示的结果通过串行通信接口传给HDTV的OSD显示。

　　EPG、Teletext、Subtitle、MHEG等数据服务的访问接口同样在HDTV的菜单界面上给出，但是由于它们的数据量比较大，HDTV模块的非易失性存储器比较小，所以不能全部移到HDTV系统存放，仍保存在存储器空间比较大的DVB模块上。当系统需要显示这些数据时，由HDTV模块向DVB模块发出数据请求，DVB模块将数据传送给HDTV的OSD显示，HDTV模块并不需要保存这些数据。

3.2 双处理器通信协议

　　TV模块处理器与DVB模块处理器是并行工作的，二者为了协同工作，需要传递命令、同步状态与交换数据。两个处理器之间的通信和操作通过UART接口实现。根据应用需要，协议从下往上由物理连接层、链路驱动层、传输层和应用层组成。传输层以数据包为单位，包括包发送和包解析两部分功能。数据包基于ASCII码字符传输，格式如图2所示，各字段定义如下。

图2 双处理器通信协议数据包格式

　　Start byte：起始字符，定义为字符"#"；

　　Packet type：包传输的数据类型，"C"表示包传输的为命令，"D"表示数据, "S"表示状态；

　　Packet length：包数据的长度，定义每个包最多可以传送255个字节；

　　Direction：包传输的方向，字符"0"表示由TV向DVB发送命令或数据，字符"1"表示由DVB 向TV发送状态或数据；

　　CRC：简单的CRC-8纠错码，用来保证数据传输的可靠性；

　　End byte：终止字符，定义为ASCII码0x0AH（回车符）。

Data block字段为包的数据块，根据Packet type决定的传输的数据类型的不同，内容根据需要将安装命令、状态和数据这三种情况作不同的约定。

3.3 软件结构

　　HDTV模块分为ATV和DTV两个状态，当HDTV模块处于ATV状态时，将DVB模块关闭，只留HDTV模块工作，整机只实现普通电视的功能。当HDTV模块处于DTV状态时，将DVB模块打开，系统处于双处理器协同工作状态。DVB模块输出音视频信号通过HDMI接口传给HDTV模块播放。

图3双处理器协同工作的软件系统结构

　　系统只使用一个遥控器，遥控键码在ATV和DTV不同状态下由两个模块复用。遥控器命令由HDTV处理器响应，HDTV对遥控器命令作分析，如果是对电视机本身的遥控操作则由电视机作相应操作，如果是对DVB的遥控操作则映射成控制DVB模块的命令，通过通信协议的包发送程序将命令打包传送给DVB模块，DVB处理器的包解析进程从包中提取出命令内容，然后处理器做指定的动作，同时返回相应状态。

　　系统只在HDTV处理器上维护一个OSD系统，当HDTV在DTV状态下，需要显示DVB的数据时，通过通信协议向DVB模块请求显示数据，DVB模块将需要OSD显示的数据也通过通信协议的传给HDTV模块，HDTV模块的包解析程序将数据内容提取出来交给OSD显示。

因此，通过这种方法，在HDTV模块上实现了单一用户界面，在DVB模块上实现了单一数据访问控制。整个系统的软件结构可见图3所示。