引言

　　中國的地面傳輸數字電視國家標準

　　(《GB20600-2006數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、信道編碼和調制》，以下簡稱DTMB)自從2006年8月公布以來，已經在國內許多城市開始了試驗播出。地面數字電視能夠很好地支持移動接收，車載電視的市場發展潛力非常巨大。由于DTMB融合了多載波與單載波兩種模式，為了更大范圍地適用于國內用戶的需求，市場迫切需要能夠支持上述兩種載波模式的車載數字電視終端方案。

　　本文介紹了一個基于DTMB的車載數字電視解決方案。為滿足市場對全國標支持及低成本的需求，信源解碼部分使用了北京海爾集成電路設計有限公司開發的 “愛國者II號”Hi2016解碼芯片，信源解調部分使用了北京凌訊華業科技有限公司研制的LGS-8G42解調芯片。該方案具有很強的適用性和很高的性價比，相信會對加快中國數字電視產業的發展起到很好的推動作用。

　　DTMB簡介

　　DTMB是一種具有我國自主知識產權的地面數字電視傳輸標準。根據地面數字多媒體電視廣播的服務需求、傳輸條件和信道特征，DTMB傳輸系統采用了創新的TDS－OFDM(時域同步正交頻分復用)調制方式。使用特殊設計的PN序列作為同步信號填充OFDM保護間隔，實現了快速穩健的同步和高效的信道估計，提高了頻譜效率。在抗多信道噪聲、多徑、多普勒衰落、時鐘恢復、傳輸效率等方面優于其它地面數字電視傳輸國際標準，具備良好的性能。DTMB高度靈活的操作模式，使其具有很強的移動接受能力。

　　系統硬件設計

　　硬件電路主要由MPEG-2解碼模塊、解調模塊、視頻顯示模塊和音頻處理模塊等四部分組成。系統硬件原理框圖如圖2所示。

　　DTMB使用的高頻頭與DVB-T系統的高頻頭有很大程度的兼容性，許多支持DVB-T的高頻頭可以在DTMB的接收終端中使用。本方案選用高頻頭的是深圳伯利恒電子科技有限公司的BLH-DBT-702,其接收頻率范圍為V段(162MHz~444MHz)和U段(448MHz~862MHz)，輸出中頻信號36.167MHz，其優點是：體積小，較低的本地相位和噪聲，內置的DC/DC模塊使得外部只需單一5V供電；通過I2C總線設置內部寄存器可完成頻帶選擇和控制。高頻頭將天線接收的廣播信號通過內部增益等電路變換，輸出IF模擬信號，經外圍A/D變換電路轉換為中頻數字信號，送入信道解調芯片。

　　信道解調芯片選用的是凌汛科技的LGS-8G42。該芯片支持單載波和多載波兩種模式，通過對相關寄存器狀態的偵測，完成單載波和多載波模式的判斷及控制，全面支持DTMB標準，適用于戶內、戶外、固定及移動接收的電視終端，是適用于車載電視的理想芯片。LGS-8G42芯片接收數字IF信號，然后將其轉換成基帶信號，經過必要的信道解調及前向糾錯解碼等處理以后，輸出并行或串行的TS流(Transport Stream)數據,同時利用芯片內部自動增益控制模塊輸出的信號來控制高頻頭內部中頻放大器的增益，使輸出中頻信號的功率處在某一特定的范圍內。

　　信源解碼芯片選用的是海爾Hi2016，該芯片內部集成了高性能的CPU和音視頻解碼器，完成TS流的解擾、解復用及MPEG-2音視頻解碼，同時負責控制上層應用軟件。Hi2016的視頻輸出支持CVBS、S-VIDEO、YPbPr、YCbCr等多種模式，設計中采用了YCbCr、4:2:2模式，YUV輸出8bit精度，符合ITU-656標準，可連接液晶顯示屏驅動電路的ITU-656接口。Hi2016的音頻解碼器支持音頻PCM數據輸出，通過外加音頻A/D轉換芯片HT82V731將數字音頻信號轉換為模擬信號，再經過放大電路驅動車載電視自帶的小音箱。為了便于能夠利用車內音響設備得到更好的音響效果,在本方案中內置了立體聲FM射頻輸出電路，用戶可選擇啟動該功能，通過車載FM收音機接收電視伴音。

　　LCD驅動電路中采用了芯片MST720，它內置有MCU、TCON、Scaling Engine、ITU-656接口，實現了與解碼芯片視頻輸出的對接。考慮到車載電視的尺寸與合適的性能價格比，液晶屏選用了7英寸模擬屏。

　　面板操作與紅外遙控采用了液晶驅動芯片主控的方式。MST720接收的紅外信號分為兩類，一類是對LCD的控制信號，另一類是對Hi2016的控制信號。當紅外信號為后者時，則采用MST720的GPIO端口進行模擬，然后送入Hi2016的紅外數據采集接口，完成數字電視相關操作。

　　系統軟件設計

　　依照軟件工程的思想，本系統采用自上向下的分層設計方法，保證了系統架構清晰、可移植性強，同時，又采用了功能模塊化設計，使得程序模塊有較強的獨立性，有利于代碼的編寫、閱讀和維護。基于硬件平臺之上的五個軟件層通過編程接口逐級調用，完成相應的功能。其中硬件平臺只向操作系統與驅動程序提供編程接口；同樣操作系統只向設備驅動程序、應用服務程序和應用程序提供編程接口；應用服務程序只有應用程序才能調用。

　　操作系統層

　　本方案的系統軟件采用了mC/OS-II，這是一個源代碼公開的實時嵌入式內核，它提供了任務調度、任務管理、時間管理、內存管理和任務間的通信與同步等功能，能夠滿足實時系統的基本要求。絕大部分mC/OS-II的源碼是用移植性很強的ANSI C寫的，和微處理器硬件相關的部分使用匯編語言編寫，并且壓到了最低限度，使得mC/OS-II便于移植到其它微處理器上。mC/OS-II系統由多個相對獨立的目標模塊組成，并提供了清晰的接口，用戶可以根據需要選擇適當模塊來裁剪和配置系統，從而減少產品中的mC/OS-II所需的存儲空間。

　　設備驅動程序層

　　設備驅動層位于操作系統層之上，完成對硬件設備進行通訊和控制的功能，Hi2016的軟件包中提供了一套驅動程序集，包括解復用驅動、音視頻驅動、圖形界面驅動、FLASH驅動、DMA驅動等，本課題重點實現了I2C驅動、信道解調驅動、高頻頭驅動、SPI驅動、FM(調頻)驅動和液晶驅動模塊。

　　本方案中采用的信道解調芯片LGS-8G42和高頻頭BLH-702均為I2C器件，可以利用Hi2016的兩個GPIO端口來模擬I2C總線，用軟件控制I/O口，構建虛擬I2C總線操作平臺，從而完成對解調芯片和高頻頭的寄存器設置及流程控制。

　　調頻發射芯片BH1418是一個帶有SPI串行數據接口的芯片，由于它只需實現單向傳輸，可以利用Hi2016的三個GPIO端口模擬SPI總線，進行發射頻率的設置。

　　液晶驅動芯片的需要設置的寄存器比較多，芯片供應商提供了功能完善的軟件包及調試工具，可以實時監控芯片工作狀態，修改寄存器的數值，方便了驅動程序的開發。

　　應用服務程序層

　　應用服務程序層，包括數據庫管理、FLASH管理和Tuner管理等模塊。數據庫管理模塊負責管理軟件系統中使用的數據庫，例如頻點信息、節目信息和系統信息等等，它向上層軟件提供通用的接口函數來實現數據訪問，可以進行數據的添加、修改、刪除以及查找和排序等操作。FLASH管理模塊直接服務于數據庫管理模塊，它的任務是將數據庫中的數據按照一定的格式先存儲在緩存區，然后再存儲到主存儲區。Tuner管理模塊根據應用程序層發送來的消息，完成對Tuner的相關操作，確保Tuner能夠穩定工作，并反饋執行的狀態和結果。

　　應用程序層

　　應用程序層，包括節目搜索、節目播放、以及條件接收(擴展)、電子節目指南(擴展)等應用模塊，響應于最上層的用戶接口層，由用戶接口層發送消息來進行驅動，同時也通過消息將命令傳送至下層Tuner管理層，調用Tuner的驅動模塊驅動Tuner，Tuner管理層根據管理機制決定是否向Tuner發送鎖定命令，當成功鎖定頻點后，Tuner管理層將鎖定狀態通過事件回調機制同樣是由消息傳至解復用模塊，然后再進行數據通道和過濾器的申請，完成音視頻流的分離和播放，并調用數據庫管理模塊存儲節目信息。

　　人機交互程序層

　　人機交互層，簡稱USIF，是用戶與接收終端進行交互的通道，主要完成消息和事件的受理，與操作系統的消息不同，這里提到的消息指USIF內部根據系統消息產生的內部消息。USIF任務接收到其它任務通過操作系統發送來的消息后，將其內容按照一定格式打包，通過消息傳遞路徑發送給窗口和控件，然后由消息處理函數分析收到的消息，產生特定的事件類型，交給事件處理函數處理。
基于mC/OS-II的分層軟件平臺，各模塊之間采用消息隊列進行通訊，能夠很好滿足車載數字電視的基本功能，同時還提供了條件接受、電子節目指南等接口，便于擴展功能的應用。

　　結語

　　本方案采用LGS-8G42和Hi2016構建的標清車載接收終端，實現了數字電視地面多媒體廣播DTMB在車載環境下的應用，目前已經通過實驗室和車載環境的測試，移動狀態下的接收性能穩定良好，其低功耗、低成本、高性能的特點有助于車載數字電視的普及。展望未來，為了適應更高的客戶需求，以車載數字電視平臺為核心，集無線通信、導航、視聽娛樂等服務于一體，將是汽車數碼產品的發展趨勢。