一种面向DVB-C的单片MPEG-2解码方案

进入21世纪,全世界的数字电视发展相当迅速,欧洲的DVB视频广播已经相当成熟,日本和美国也都开始了高清晰度节目播出,并制定了数字电视广播全面代替模拟电视广播的时间表。在我国,由于各省市已有三十多套节目以MPEG-2方式压缩并通过卫星传输,DVB-S已经形成了较为成熟的市场。国内目前有多家厂商自主开发DVB解码套片,生产并销售DVB-S,价格也降到了用户可以承受的水平。反观DVB-C,同样有多家厂商推出样机,但由于功能不能完全满足电视台和用户的需要以及源端设备改造需要较长过程,目前还没有形成明显的市场。

目前,DVB-C除了完成基本的音视频解码还必须增加以下几个功能才能真正被市场接受。第一,提供对CA（条件接收）系统的支持。有线电视台需要通过CA系统来实现对节目的加密和对用户的管理、收费。CA系统要求在接收端,机顶盒应该支持IC-Card接口与SmartCard进行通讯,并且提供标准的DVB数据流解扰模块。第二,实现对TS流的存储。这个功能现在有两个趋势：一种是由机顶盒提供硬盘接口（比如IDE接口）,将TS流存在硬盘里供用户回放,实现数字录像机的功能;另一种是机顶盒提供USB或者1394这一类的高速通用接口,将TS流通过它们存入计算机中,用户再通过计算机进行处理。第三,实现局域网网络接口。这样机顶盒可以接收从局域网传来的TS流,实现局域网上的视频播放。第四,实现Web浏览功能。用户可以通过机顶盒浏览网页,当然这需要现有电视分辨率的适当提高和专门网站的提供。

针对DVB-C机顶盒的这些要求,选择了Fujitsu公司的单片MPEG-2解码方案,这套方案较好地支持了各种接口和功能模块,且成本较低,以下是芯片的简单,然后介绍整套方案的软件和硬件。

1 芯片介绍

MB87L2250是由Fujitsu公司出口的单片机MPEG音频和视频解码器,它同时还有解传输复用功能并且集成了一片32位的RISC处理器。它为数字电视机顶盒提供了一种高性价比、高集成度的解决方案。在芯片设计中,MPEG解码和解复用都由硬件完成,而片内集成的工作频率为54MHz的处理器则主要用于运行客户应用程序,例如实现图形界面。由于MB87L2250采用了2.5帧体系结构,因此仅需要16M位SDRAM用于MPEG解码、OSD菜单以及数据缓存。整个芯片个有发下特点：

*32位RISC微处理器 *1K字节的指令Cache

*2.5帧体系结构 *仅需要16M位SDRAM

*支持32路不同的PID包 *针对PID和Section的硬件过滤器

*红外接收器 *DVB标准解扰

*减少图片内存的内存节省模式

*图文电视的VBI方式插入

*16：9与4：3格式转换

*电影格式转换

*IIC总线

*两个Smart Card接口

*2、4、6或8位OSD

*16个可编程I/O口

*自动时钟恢复



                         图1是MB87L2250的芯片结构图

1.1 32位RISC处理器

这个片内集成的ARC处理器是采有了4层流水线技术的RISC微处理器,它的工作频率为54MHz。ARC内部集成了一个256×32位的指令cache。ARC的存储控制器包括了SRAM和SDRAM控制器,其中SRAM的控制器包括一个可编程的等待状态产生器,用于和相连的不同速率的存储介质保持同步。而MPEG解码器位于辅助地址空间,通过一个主机接口可以访问所有的ARC寄存器和处理器的整个地址空间。这个特性主要用于调试,但是也可以用于基于FLASH系统的第一次启动。芯片还有一种休眠状态,此时ARC的工作频率为13.5MHz。
   
1.2 传输流解复用和系统解码

完成这部分功能的是传输系统解码器（TSD）。通过TSD,主芯片可以接收8位的并行或串行数据流。TSD提供基本的同步和错误检测功能,但它的主要功能是作为PID分析器把唯一的一路PES流从TS流里最大32路PES流中鉴别出来。TSD选出相应的有效数据和系统信息并把它们送给解码缓存。另外,TSD还提供分段（Section）类型数据的分析比较。

TSD中主要包括频道解码器（Channel Decoder）、PCR存储（Program Clock Reference Store）、PID分析器（PID parsing engine）、分段数据过滤器（Section Filter）等。为了支持有线广播的CA系统,TSD还包括一个标准的DVB解扰器。这个解扰器能够在TS层和PES层进行解扰,可以并行处理八路不同的流,因此需要存储八对控制字。解扰器可以自动找到相应的控制字。传输流解复用和系统解码的流程图如图2所示。



1.3 视频解码及输出

整个视频解码和视频显示过程由VD_VUM（Video Unit Management）管理和监控。在它以下主要分为三个部分。其中,视频解码和参考图像的内存分配由VUM_VDM（Video Decoder Manager）管理;图像显示由VUM_VOM（Video Output Manager）控制;B帧图像的缓存管理则由VUM_MIM（Memory Interface Management）负责。

视频输出主要由视频输出接口来完成。视频输出接口从本地SDRAM中读入解压后的视频数据,然后以Y、Cb、Cr格式输出。它同时还提供数字视频输出,数字视频输出的设计是用于直接和视频DAC连接的。这个模块还包括专门的硬件模块来支持OSD（OnScreenDisplay）和以VBI方式插入teletext。视频输出接口中还包括行场同步过滤器,用来支持一些视频格式转换,包括色度信号变换和高清格式转换。