便攜式設(shè)備的移動(dòng)電視功能實(shí)現(xiàn)方案

精品文檔-下載后可編輯便攜式設(shè)備的移動(dòng)電視功能實(shí)現(xiàn)方案移動(dòng)電視俗稱(chēng)手機(jī)電視。它以數(shù)字技術(shù)為支撐，通過(guò)地面或衛(wèi)星電視信號(hào)廣播、地面設(shè)備接收的方式播放和接收電視節(jié)目，目前多通過(guò)手機(jī)、多媒體播放器、車(chē)載、USB接收器等終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)電視信號(hào)接收。它的特點(diǎn)是在處于移動(dòng)狀態(tài)的交通工具上保持電視信號(hào)的穩(wěn)定和清晰。移動(dòng)電視可以采用無(wú)線(xiàn)數(shù)字廣播電視網(wǎng)（DMB），也可以采用蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，甚至Wi-Fi、WiMax等。在我國(guó)，多采用DMB和蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)（GPRS或CDMA）。現(xiàn)在移動(dòng)電視還增加了由我國(guó)自主研發(fā)的CMMB數(shù)字移動(dòng)電視技術(shù)，在2022年奧運(yùn)會(huì)期間已經(jīng)提供了相關(guān)業(yè)務(wù)，系統(tǒng)采用衛(wèi)星和地面網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的"天地一體、星網(wǎng)結(jié)合、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、全國(guó)漫游"方式，實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍移動(dòng)多媒體廣播電視信號(hào)的有效覆蓋。（CMMB）利用大功率S波段衛(wèi)星覆蓋全國(guó)100%國(guó)土、利用S/U波段增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器覆蓋衛(wèi)星信號(hào)較弱區(qū)（利用UHF地面發(fā)射覆蓋城市樓房密集區(qū)）、利用無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建回傳通道，實(shí)現(xiàn)交互，形成單向廣播和雙向互動(dòng)相結(jié)合、中央和地方相結(jié)合的全程全網(wǎng)、無(wú)縫覆蓋的系統(tǒng)。

本文以聯(lián)陽(yáng)科技（ITE）AT9050系列芯片為例，討論如何具體在手機(jī)、個(gè)人導(dǎo)航儀（PND）或便攜式媒體播放器（PMP）上實(shí)現(xiàn)DVB-T數(shù)字電視接收功能。

什么是模擬電視與數(shù)字電視？

電視節(jié)目廣播依傳送媒介主要有三種：衛(wèi)星電視（Satellite）、有線(xiàn)電視（Cable）與無(wú)線(xiàn)電視（Terrestrial）。無(wú)線(xiàn)電視（Terrestrial）在支持移動(dòng)接收的可行性與成本效益，因此在下文將主要討論無(wú)線(xiàn)電視。

平時(shí)我們收看到的電視節(jié)目是使用模擬信號(hào)傳送聲音圖像的模擬電視，而數(shù)字電視從節(jié)目的采集、錄制播出、傳輸?shù)浇邮?，全部采用?shù)字編碼技術(shù)。有了數(shù)字電視以后，觀(guān)眾不僅能看到DVD般清晰的圖像，享受到家庭影院般的音響效果，電視頻道從幾十套增加到幾百套，聽(tīng)上數(shù)字廣播，還能自行選擇多樣化、化、個(gè)性化的多媒體服務(wù)。

傳統(tǒng)的模擬電視系統(tǒng)請(qǐng)參考圖1.攝影機(jī)取得的原始畫(huà)像經(jīng)轉(zhuǎn)換（光學(xué)影像-RGB-YUV-Composite）后，通過(guò)電視發(fā)射塔，對(duì)大眾廣播。用戶(hù)由天線(xiàn)收取無(wú)線(xiàn)信號(hào)，由電視上呈現(xiàn)原始畫(huà)像。此外，模擬電視依其影音格式與調(diào)變方式有NTSC、PAL與SECAM三種主要制式。

數(shù)字電視是采用數(shù)字信號(hào)來(lái)表示電視圖像信息，在電視信號(hào)的采集、記錄、處理、存儲(chǔ)、播出、傳輸和接收過(guò)程中使用數(shù)字技術(shù)的系統(tǒng)。我們現(xiàn)在在電視機(jī)上所收看到的是模擬信號(hào)的節(jié)目，而數(shù)字電視信號(hào)則是電視節(jié)目通過(guò)有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星或無(wú)線(xiàn)發(fā)射傳輸?shù)接脩?hù)家中，通過(guò)機(jī)頂盒由電視機(jī)或電視顯示器接收的信號(hào)。

數(shù)字電視與模擬電視有很大不同，數(shù)字電視的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在技術(shù)層面上。，頻道增加了，有條件的可開(kāi)通四五百套節(jié)目。第二，圖像更清晰，音質(zhì)更高，觀(guān)眾可以通過(guò)機(jī)頂盒在普通電視機(jī)上欣賞到DVD視頻效果、CD音頻效果的標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視節(jié)目。第三，功能巨大豐富，數(shù)字電視除了提供現(xiàn)有的電視廣播節(jié)目外，還能提供許多新業(yè)務(wù)。數(shù)字電視節(jié)目吸引人的兩點(diǎn)是：，化、對(duì)象化。數(shù)字電視可開(kāi)設(shè)獨(dú)立的、的、全天的頻道，像電影、汽車(chē)、房產(chǎn)、MTV、體育等頻道。第二，數(shù)字電視頻道不插播廣告。

數(shù)字電視頻道可同時(shí)傳送多個(gè)影音節(jié)目，由一多任務(wù)器（Multiplex）復(fù)合多路節(jié)目成一個(gè)TransportStream,再經(jīng)ChannelCoding與調(diào)變后發(fā)送出去。在接收端的電視要具備解調(diào)數(shù)字電視電波與MPEG碼流譯碼能力，方能將數(shù)字節(jié)目呈現(xiàn)在電視屏幕上。傳統(tǒng)的模擬電視機(jī)可藉由機(jī)頂盒（SetTopBox）來(lái)收看數(shù)字電視。

目前，全世界的地面無(wú)線(xiàn)數(shù)字電視系統(tǒng)有四種不同規(guī)范，分別是DVB-T（歐盟主導(dǎo)）、ATSC（美國(guó)主導(dǎo)）、ISDB-T（日本主導(dǎo)）、D-TMB（中國(guó)主導(dǎo)）。在這四種規(guī)范里，目前以DVB-T在全世界范圍的采用率。相關(guān)產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模也被看好。請(qǐng)參考圖3.

由表1可得知，數(shù)字電視擁有壓倒性的優(yōu)勢(shì)。雖然除歐美日及少數(shù)先進(jìn)國(guó)家外，多數(shù)國(guó)家或因經(jīng)濟(jì)或因政治原因，數(shù)字化過(guò)程步履蹣跚，但是關(guān)閉模擬電視改為播放數(shù)字電視已是全世界不可避免的潮流。

表1數(shù)字與模擬電視比較

移動(dòng)電視設(shè)計(jì)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題

在移動(dòng)設(shè)備（如手機(jī)、個(gè)人導(dǎo)航儀（PND）或便攜式媒體播放器（PMP））上實(shí)現(xiàn)電視功能，主要面臨以下幾個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)和問(wèn)題。

1.功耗與散熱

移動(dòng)設(shè)備（車(chē)輛除外）大都以電池供電，低功耗設(shè)計(jì)得以成功的關(guān)鍵之一是延長(zhǎng)電池的續(xù)航能力。典型的產(chǎn)品應(yīng)能以電池供電持續(xù)收看電視3~6小時(shí)以上。散熱與功耗是一體兩面的問(wèn)題，高功耗產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致輕薄短小的移動(dòng)設(shè)備的散熱機(jī)制更加復(fù)雜，成本也難以掌控。一般來(lái)說(shuō)，TV模塊部份的功耗應(yīng)控制在400mW以下。

2.移動(dòng)接收

所謂移動(dòng)接收是指用戶(hù)在交通工具上收看電視。一般希望在高速公路上行車(chē)（至少時(shí)速100公里以上）依然能順暢接收為原則。在無(wú)線(xiàn)接收時(shí)，當(dāng)接收端與發(fā)射端之間有相對(duì)的移動(dòng)時(shí)，會(huì)有多普勒效應(yīng)（Dopplereffect），導(dǎo)致接收頻率的偏移，因此接收設(shè)備必須能補(bǔ)償多普勒效應(yīng)效應(yīng)造成的差異值。

以DVB-T為例，如果信號(hào)采用16QAM編碼（如臺(tái)灣和德國(guó)），具備良好移動(dòng)接收能力的解調(diào)芯片應(yīng)能以單天線(xiàn)支持到時(shí)速120公里以上。如果信號(hào)采用64QAM編碼（如法國(guó)和意大利），則須以雙天線(xiàn)（Diversity）設(shè)計(jì)方能接收良好

3.接收死角

在大多數(shù)國(guó)家，數(shù)字電視還處于開(kāi)播初期，甚至只是先期試播，因此信號(hào)覆蓋率未臻完備。因此，提升接收靈敏度以克服接收死角，是無(wú)線(xiàn)電視設(shè)計(jì)上的重要話(huà)題，特別針對(duì)移動(dòng)市場(chǎng)而言。移動(dòng)設(shè)備只配置了小型天線(xiàn)，而用戶(hù)卻可能身處惡劣接收環(huán)境中（比如一樓或者地下室），因此設(shè)備必須有良好的接收靈敏度，擴(kuò)大設(shè)備區(qū)域可用率，才能吸引更多用戶(hù)。

對(duì)目前調(diào)諧器技術(shù)而言，以DVB-T信號(hào)64QAM,CR:7/8,GI:1/32為例，大致都可支持到-80dBm以上，加上LNA甚至可到-82dBm~-83dBm.

隨著模擬電視關(guān)閉，數(shù)字電視塔可望以更高功率廣播，加上更多轉(zhuǎn)播臺(tái)的建設(shè)，相信未來(lái)接收死角的問(wèn)題將不復(fù)存在。

4.處理器的能力

數(shù)字電視信號(hào)解調(diào)后為MPEG-2或H.264傳輸流。一般的移動(dòng)設(shè)備處理器，除少數(shù)自帶硬解功能外，都無(wú)法以軟解方式完整地解開(kāi)標(biāo)清的節(jié)目?jī)?nèi)容（D1:分辨率720x576,每秒25幀）。有些處理器的軟解方案雖號(hào)稱(chēng)可播放D1,卻是以犧牲分辨率或丟幀來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)屏幕較大或節(jié)目碼率較高時(shí)，往往可明顯看出畫(huà)面質(zhì)量與流暢度大打折扣。

對(duì)支持歐洲D(zhuǎn)VB-TTV解碼的設(shè)備而言，節(jié)目?jī)?nèi)容采用MPEG-2壓縮、分辨率720x576、每秒25幀，則處理傳輸流碼率要能達(dá)到7Mbps以上。

5.電視模塊尺寸

便攜式設(shè)備講究輕薄短小，如果支持電視功能的相關(guān)芯片的集成度不夠高，或者芯片尺寸太大，那么要在有限空間內(nèi)增加電視功能將非常困難。理想上，電視模塊部份的占板面積低于20x25平方毫米。

聯(lián)陽(yáng)科技（ITE）AT9050系列芯片簡(jiǎn)介

AT9050系列芯片是聯(lián)陽(yáng)科技（ITE）于2022年底推出的高集成度DVB-T電視解調(diào)及解碼單芯片（SOC），它也是顆專(zhuān)為便攜式電視設(shè)備量身訂做的DVB-T單芯片產(chǎn)品線(xiàn)。根據(jù)封裝與內(nèi)嵌內(nèi)存的大小，AT9050系列包括AT9056、AT9057、AT9058M與AT9059M,見(jiàn)圖4.

參考圖5:AT9050系列芯片方塊圖。AT9050系列芯片內(nèi)部包含有：（1）聯(lián)陽(yáng)科技一代高性能DVB-T解調(diào)器（DVB-TDemodulator），可支持高速移動(dòng)接收與雙天線(xiàn)分集（Diversitycombining）。（2）MPEG-2解碼硬件，完整支持D1標(biāo)清（分辨率720x576,每秒25幀）視頻解碼，碼率達(dá)7.5Mbps以上。（3）音頻DAC,可直接輸出模擬line-out音頻信號(hào)。（4）視頻處理器：內(nèi)含高效能2D繪圖引擎，Scaler與Deinterlacing;支持各種RGB或YUV輸出，可直接用來(lái)推動(dòng)LCD屏幕，TV編碼器，或攝像頭輸入接口（RGB或CCIR-601/656）。（5）CPU:32位RISCCPU支持MPEG與AC3音頻解碼與處理DVB-T相關(guān)中間層軟件（Middleware），如掃臺(tái)、EPG、TeleText、字幕等。（6）內(nèi)存：AT9058M與AT9059M內(nèi)嵌8MB或16MB內(nèi)存，系統(tǒng)運(yùn)行不須外掛內(nèi)存。

此外，AT9050系列芯片功耗極低，搭載省電型調(diào)諧器，整個(gè)TV模塊耗電約介于300~350mW,因此非常適用于便攜式設(shè)備。表2匯總了AT9050系列產(chǎn)品功能與特性。

表2AT9050系列芯片產(chǎn)品線(xiàn)及產(chǎn)品特色

應(yīng)用聯(lián)陽(yáng)科技AT9050系列芯片硬件參考設(shè)計(jì)

AT9050系列DVB-T芯片與現(xiàn)行廣泛使用的YUV/RGB格式的CMOS傳感器攝像頭在應(yīng)用上的相似度極高，因此若要在在手機(jī)、GPS、PMP等移動(dòng)便攜式設(shè)備上集成數(shù)字電視接收功能，只要用戶(hù)的軟硬件平臺(tái)能支持YUV/RGB格式的攝像頭，就已具備集成數(shù)字電視接收功能的能力。集成的基本概念是讓AT9050系列DVB-TTV的視頻數(shù)據(jù)流走原先的攝像頭流程，然后再加上音頻流處理和I2C（或SPI、UART）的控制功能。用戶(hù)也可以把數(shù)字電視模塊視為是一個(gè)具有音頻輸出的特殊的"攝像頭"來(lái)處理。

下面以一個(gè)典型的設(shè)計(jì)為例，討論如何在便攜式設(shè)備上利用AT9058M/9059M芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)DVB-T功能，電路圖見(jiàn)圖6.根據(jù)這個(gè)參考設(shè)計(jì)，將電路分成幾個(gè)功能塊來(lái)進(jìn)一步分析。

1.系統(tǒng)電源、重置與基準(zhǔn)時(shí)鐘

AT9058M/9059M本身需要三組電源：內(nèi)核（IVDDx）電源1.2V、內(nèi)嵌SDRAM內(nèi)存（MOVDD）電源1.8V與I/O（GOVDDx）電源1.8V~3.3V（配合應(yīng)用處理器選定）?；鶞?zhǔn)時(shí)鐘可由一獨(dú)立的振蕩器產(chǎn)生，也可直接引用調(diào)諧器的時(shí)鐘。AT9050系列基準(zhǔn)時(shí)鐘藉由引腳strapping決定，可彈性選用8.192MHz~36MHz.在電源與基準(zhǔn)時(shí)鐘穩(wěn)定后，將重置引腳拉低10ms,來(lái)重置芯片內(nèi)核。一般來(lái)說(shuō)，電源控制（Poweron/off）與重置引腳（Reset）會(huì)連接到應(yīng)用處理器的GPIO引腳，由軟件控制。

2.調(diào)諧器、LNA和GSM濾波器

AT9050系列芯片可支持多種調(diào)諧器，用戶(hù)可依據(jù)不同調(diào)諧器的性?xún)r(jià)比與功耗來(lái)挑選合適的方案。每一家廠(chǎng)商的調(diào)諧器的電源都不太一樣。需要注意的是，調(diào)諧器對(duì)電源質(zhì)量的純凈度要求極高，因此有獨(dú)立的電源。

如果AT9058M/9059M的基準(zhǔn)時(shí)鐘來(lái)自調(diào)諧器，則調(diào)諧器的重置時(shí)間點(diǎn)要早于A(yíng)T9058M/9059M重置時(shí)間點(diǎn)，以確保AT9058M/9059M重置時(shí)有穩(wěn)定的基準(zhǔn)時(shí)鐘。

有些調(diào)諧器會(huì)提供LNA選項(xiàng)，以提升接收敏感度。加LNA除了會(huì)增加成本與功耗外，也要考慮系統(tǒng)對(duì)鄰頻干擾隔絕能力與接收的信噪比是否受影響。

如果是手機(jī)的設(shè)計(jì)還要考慮是否應(yīng)加入GSM拒波濾波器。GSM手機(jī)的通訊頻率有900MHz與1,800MHz兩個(gè)頻段。調(diào)諧器容易受內(nèi)部或外部電磁干擾而影響性能，預(yù)留隔離罩空間是有必要的。AT9050系列芯片有一組專(zhuān)屬的I2C用來(lái)控制調(diào)諧器。

3.NOR閃存

AT9058M/9059M運(yùn)行前要加載固件，不同組態(tài)的固件大小也不一樣，一般使用2MB或4MB串行NOR閃存就夠了。除了從串行NOR閃存加載固件外，也可選擇從應(yīng)用處理器通過(guò)控制接口加載。不過(guò)，要考慮控制接口效能與傳輸整個(gè)軔件（約2M~4MB）所需時(shí)間是否可接受。

4.控制接口

應(yīng)用處理器可通過(guò)SPI、I2C或UART來(lái)控制AT9058M/9059M.圖6所示的參考設(shè)計(jì)是以I2C為例。I2C是一對(duì)多的控制總線(xiàn)，除了應(yīng)用處理器是主設(shè)備，可以有多個(gè)從設(shè)備在同一總線(xiàn)上。因此，要注意從設(shè)備間彼此干擾的可能性。UART與SPI接口則是一對(duì)一，總線(xiàn)問(wèn)題相對(duì)簡(jiǎn)單。接口傳輸效能是另外要考慮的問(wèn)題。AT9050系列芯片SPI可支持到25Mbps以上，UART為921Kbps,I2C為400Kbps.

5.攝像頭視頻數(shù)據(jù)總線(xiàn)

AT9058M/AT9059M可支持多種視頻數(shù)據(jù)總線(xiàn)格式，如CCIR-601、CCIR-656或RGB.由于便攜設(shè)備的視頻數(shù)據(jù)總線(xiàn)可能被AT9058M/AT9059M與一或多個(gè)攝像頭共享，考慮應(yīng)用處理器驅(qū)動(dòng)軟件的便利，使用相同的視頻數(shù)據(jù)總線(xiàn)格式。如有多個(gè)設(shè)備共享數(shù)據(jù)總線(xiàn)，要特別注意I/O電壓的一致性與輸出引腳負(fù)載問(wèn)題。

一般應(yīng)用處理器的攝像頭視頻數(shù)據(jù)總線(xiàn)會(huì)提供攝像頭工作時(shí)鐘，AT9058M/AT9059M并不需要，所以不必接。AT9050系列芯片視頻輸出具有高度彈性，逐行或交替掃描、不同分辨率、不同幀率等皆可由軟件控制，因此可確保在不同平臺(tái)的攝像頭接口上均能完美整合。

6.音頻信號(hào)

AT9050系列芯片有內(nèi)建音頻DAC,可直接輸出解碼后立體聲的模擬信號(hào)，聲音信號(hào)應(yīng)連接到系統(tǒng)的音頻處理IC。圖6參考設(shè)計(jì)假設(shè)應(yīng)用處理器已自帶音頻處理功能，所以AT9058M/9059M音頻輸出直接連接到應(yīng)用處理器。

7.開(kāi)機(jī)組態(tài)（Strapping）

AT9050系列芯片的有些運(yùn)行組態(tài)是由某些引腳在系統(tǒng)重置時(shí)的電壓位準(zhǔn)決定的，如UR0_RI與UR0_DCD.

8.雙天線(xiàn)分集設(shè)計(jì)

為支持雙天線(xiàn)須加一顆聯(lián)陽(yáng)科技的AF9033與調(diào)諧器。AF9033所需的基準(zhǔn)時(shí)鐘必須由AT9050系列芯片CLK_out提供。AT9050系列芯片還有一組專(zhuān)用I2C用來(lái)控制AF9033.此外，兩支天線(xiàn)（中心點(diǎn)）擺放位置相距至少應(yīng)3