MPEG-2信道解复用器的DSP+FPGA设计
时间：09-17
来源：互联网
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3 信道解复用器的原理
信道解复用器位于信道调制前端，它对输入TS流进行处理以适应该信道要求，基于MPEG-2的实时TS流信道解复用器的原理框图如图3所示。系统包括码流输入接口、PCR校正模块、PSI分析和重新生成模块及用户接口等部分。
码流输入接口支持ASI（异步串行接口）和SPI（同步并行接口）两种输入格式。输入信号经过接口电平转换，变为并行TTL电平信号。输入TS流的最大数据率可达120 Mb／s，该系统实现两路独立的TS流输出，它们各自的数据率分别由CLOCK1和CLOCK2时钟决定。其取值范围从1.5 Mb／s到120 Mb／s。
系统中核心部分为2片FPGA和1片DSP，其中1片FPGA主要完成PID过滤和PCR延时补偿，另外1片负责用户接口。而DSP则负责分析TS流，根据用户设定分路，并生成新的PAT及PMT数据包。CLOCK1和CLOCK2来自后端信道调制器的时钟，输入的单路多节目TS流的内容将根据用户的设定被分别分配到TS1和TS2，输出码率分别决定于CLOCK1和CLOCK2。DSP前端和后端的FIFO消除了输入输出码率不同所带来的数据丢失现象。27 MHz的本地时钟用来补偿输入TS流的PCR在系统中所产生的延时。用户接口通过一双口RAM与系统交换相关的设定信息。下面对系统的几个重要部分说明如下：
3.1 码流分析
信道解复用器系统进入正常状态工作前要完成用户参数设定，用户最关心的参数是输入TS流中所含节目类型、PID号、码率等信息。系统首先会对输入的TS进行分析，从中提取出所有的节目信息，并且计算出不同类型数据包的码率。用户根据这些分析结果可以了解到目前输入TS流的所有基本信息。
3.2 用户设定
根据用户的实际需要，输入TS流的节目内容可以分别被指定分配到两个输出通道，并且允许同一个节目同时被分配到两个通道，用户也被允许修改PID号。比如：输入为一个22 Mb／s的TS流，包含3个节目，每个节目又包含多个视频、音频等数据流。假如目前用户有两个输出信道，一个为8?29 Mb／s，另一个为23?56 Mb／s，并且用户打算将输入码流中的节目1分配到信道1，节目2和3分配到信道2。用户则可根据需要做相应的设定，解复用器系统将根据用户的设定来分别为输出TS1和TS2生成新的PAT和PMT并且将相应的视频、音频等数据包分配到相应的通道。用户选择节目时也可以只选择该节目中的部分数据流。比如某个节目包含4个视频流，而用户只对其中的两个视频流感兴趣，那么用户在设定时可以只选择需要的视频流，在系统进入正常工作时，未被选中的数据流将被自动过滤。
3.3 PCR补偿
PCR是TS流的重要部分，它的精度决定了解码端恢复时钟的精度，直接关系到解码器是否能正常的工作。输入TS流中各节目的数据包从进来到出去会在信道解复用器的FIFO内产生一定的延时，如果不对其PCR做相应的延时补偿，其输出TS流的PCR误差将有可能远大于协议所规定的±500 ns的误差范围，从而导致解码不正常。假定某个PCR在T1时刻进入信道解复用器，在T2时刻从解复用器输出，则该时刻的PCR值将被替换为PCR′。
PCR′ = PCR +(T2-T1)
延时补偿运算中所用到的时间标记T1、T2是由本地27 MHz时钟计数所得，由于码流在解复用器内的停留时间并不会太大，所以用本地27MHz记录延时带来的累积误差很小。
3.4 用户接口
对于解复用器后端的信道调制器来说，最关心的是如何从信道解复用器中得到节目信息，以及如何将所选节目分配到TS1和TS2上。这些信息是通过用户接口进行交换的。
考虑到本系统需交换的信息较多，这里采用一容量较大的16位地址的双端口RAM（DPRAM），作为信道调制器和解复用器交换信息的平台。信道解复用器在对输入TS流进行分析后，将所提取的各种节目信息放在双口RAM的相应地址中，以供信道调制器读取和修改。解复用器根据调制器送入的读写信号及相关数据和地址信息，由FPGA电路实现取指和译码，将调制器所需信息从DPRAM的相应地址中取出并送给信道调制器，或将信道调制器修改后的信息从DPRAM的相应地址中取出。
信道解复用器位于信道调制前端，它对输入TS流进行处理以适应该信道要求，基于MPEG-2的实时TS流信道解复用器的原理框图如图3所示。系统包括码流输入接口、PCR校正模块、PSI分析和重新生成模块及用户接口等部分。
码流输入接口支持ASI（异步串行接口）和SPI（同步并行接口）两种输入格式。输入信号经过接口电平转换，变为并行TTL电平信号。输入TS流的最大数据率可达120 Mb／s，该系统实现两路独立的TS流输出，它们各自的数据率分别由CLOCK1和CLOCK2时钟决定。其取值范围从1.5 Mb／s到120 Mb／s。
系统中核心部分为2片FPGA和1片DSP，其中1片FPGA主要完成PID过滤和PCR延时补偿，另外1片负责用户接口。而DSP则负责分析TS流，根据用户设定分路，并生成新的PAT及PMT数据包。CLOCK1和CLOCK2来自后端信道调制器的时钟，输入的单路多节目TS流的内容将根据用户的设定被分别分配到TS1和TS2，输出码率分别决定于CLOCK1和CLOCK2。DSP前端和后端的FIFO消除了输入输出码率不同所带来的数据丢失现象。27 MHz的本地时钟用来补偿输入TS流的PCR在系统中所产生的延时。用户接口通过一双口RAM与系统交换相关的设定信息。下面对系统的几个重要部分说明如下：
3.1 码流分析
信道解复用器系统进入正常状态工作前要完成用户参数设定，用户最关心的参数是输入TS流中所含节目类型、PID号、码率等信息。系统首先会对输入的TS进行分析，从中提取出所有的节目信息，并且计算出不同类型数据包的码率。用户根据这些分析结果可以了解到目前输入TS流的所有基本信息。
3.2 用户设定
根据用户的实际需要，输入TS流的节目内容可以分别被指定分配到两个输出通道，并且允许同一个节目同时被分配到两个通道，用户也被允许修改PID号。比如：输入为一个22 Mb／s的TS流，包含3个节目，每个节目又包含多个视频、音频等数据流。假如目前用户有两个输出信道，一个为8?29 Mb／s，另一个为23?56 Mb／s，并且用户打算将输入码流中的节目1分配到信道1，节目2和3分配到信道2。用户则可根据需要做相应的设定，解复用器系统将根据用户的设定来分别为输出TS1和TS2生成新的PAT和PMT并且将相应的视频、音频等数据包分配到相应的通道。用户选择节目时也可以只选择该节目中的部分数据流。比如某个节目包含4个视频流，而用户只对其中的两个视频流感兴趣，那么用户在设定时可以只选择需要的视频流，在系统进入正常工作时，未被选中的数据流将被自动过滤。
3.3 PCR补偿
PCR是TS流的重要部分，它的精度决定了解码端恢复时钟的精度，直接关系到解码器是否能正常的工作。输入TS流中各节目的数据包从进来到出去会在信道解复用器的FIFO内产生一定的延时，如果不对其PCR做相应的延时补偿，其输出TS流的PCR误差将有可能远大于协议所规定的±500 ns的误差范围，从而导致解码不正常。假定某个PCR在T1时刻进入信道解复用器，在T2时刻从解复用器输出，则该时刻的PCR值将被替换为PCR′。
PCR′ = PCR +(T2-T1)
延时补偿运算中所用到的时间标记T1、T2是由本地27 MHz时钟计数所得，由于码流在解复用器内的停留时间并不会太大，所以用本地27MHz记录延时带来的累积误差很小。
3.4 用户接口
对于解复用器后端的信道调制器来说，最关心的是如何从信道解复用器中得到节目信息，以及如何将所选节目分配到TS1和TS2上。这些信息是通过用户接口进行交换的。
考虑到本系统需交换的信息较多，这里采用一容量较大的16位地址的双端口RAM（DPRAM），作为信道调制器和解复用器交换信息的平台。信道解复用器在对输入TS流进行分析后，将所提取的各种节目信息放在双口RAM的相应地址中，以供信道调制器读取和修改。解复用器根据调制器送入的读写信号及相关数据和地址信息，由FPGA电路实现取指和译码，将调制器所需信息从DPRAM的相应地址中取出并送给信道调制器，或将信道调制器修改后的信息从DPRAM的相应地址中取出。
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