圖1：GX1101和GX6107雙調(diào)諧器方案框架圖

　　該機(jī)頂盒應(yīng)該包含如下功能：雙路DVB-S信號接收，同時播放節(jié)目，實現(xiàn)PIP功能；EPG、字幕、圖文電視、VBI；USB PVR錄制、回放、邊播邊錄、MP3播放、JPEG播放；BT656輸出轉(zhuǎn)HDMI，支持SCART輸出；基本音視頻輸出，SPDIF輸出。
硬件方案設(shè)計
　　GX1101芯片簡介
　　GX1101是基帶信號采樣轉(zhuǎn)換到MPEG-2碼流的衛(wèi)星數(shù)字電視信道接收芯片，主要用于衛(wèi)星傳輸?shù)臄?shù)字電視，數(shù)字語音壓縮編碼的數(shù)字解調(diào)和信道解碼。它完全按照DVB-S標(biāo)準(zhǔn)（ETS300421）設(shè)計，由針對I路和Q路的雙A/D，QPSK解調(diào)，前向糾錯單元（FEC）等部分構(gòu)成。
　　支持對未知信道頻率，符號率及內(nèi)碼碼率的高速掃描模式，在無任何信號信息的情況下，實現(xiàn)全頻段的高速節(jié)目搜索。全數(shù)字化的載波恢復(fù)和定時恢復(fù)設(shè)計，無需外部反饋環(huán)，片上載波環(huán)的跟蹤范圍最大可達(dá)45MHz。FEC的設(shè)計與DVB-S標(biāo)準(zhǔn)兼容，實現(xiàn)完全數(shù)字化。
　　GX6107芯片簡介
　　GX6107是面向DVB-S市場推出的一款高性能低成本機(jī)頂盒SoC芯片，內(nèi)部集成信道ADC，DVB-S信道解調(diào)-解碼器，高性能32位RISC CPU，雙路MPEG2解復(fù)用器，MPEG2視頻解碼器，MPEG2音頻解碼器，去隔行及后處理單元，真彩色的OSD及2D圖形加速，電視編碼，視頻DAC，音頻DAC，USB2.0
HOST接口，以太網(wǎng)MAC接口，GuestBus接口等功能模塊，提供優(yōu)異的整機(jī)功能，性能和BOM成本。
　　真彩色的OSD及2D圖形加速可以提供絢麗的界面效果，支持?jǐn)?shù)據(jù)廣播中的各種瀏覽器需求。專有的視頻處理算法可以完成視頻去隔行和縮放效果，提供視頻逐行輸出。同時靈活的抓屏功能可以提供各種快拍和多畫面瀏覽功能。
　　電視編碼支持所有的PAL和NTSC制式，內(nèi)部集成的四路視頻DAC可以滿足各種視頻輸出需求，包括SCART接口。
硬件方案介紹
　　方案簡介
　　本解決方案外圍配置與主要功能：1. 外圍配置，32MB DDR SDRAM和2MB Nor SPI Flash；2.
支持兩路DVB-S信道獨立工作，可實現(xiàn)兩路節(jié)目PIP；3.視頻，支持AV輸出和SCART輸出，支持SCART擴(kuò)展成雙SCART，支持16：9和4：3切換，支持RGB和CVBS切換；4.音頻，支持SPDIF同軸PCM輸出，支持BT656輸出，外接HDMI發(fā)射器；5. USB接口。

圖2：雙調(diào)諧器實現(xiàn)框架圖

　　雙調(diào)諧器模塊
　　本解決方案支持兩路DVB-S信道同時解調(diào)，經(jīng)過兩路解復(fù)用器和一路視頻解碼器后，既可以實現(xiàn)單信道的PIP，又可以實現(xiàn)雙信道的PIP。兩路調(diào)諧器相互獨立工作。

  

圖3：USB模塊實現(xiàn)框架圖

　　USB模塊
　　GX6107支持USB HOST
2.0。支持速率480Mbps。本方案支持PVR錄制、回放、邊播邊放、JPEG播放、MP3播放。方案中采用2A的保險絲，可支持U盤和大硬盤。支持熱插拔。
 

 

圖4：HDMI接口實現(xiàn)框架圖

　　HDMI模塊
　　GX6107支持BT656輸出，支持720P及向下格式。在本解決方案中，需要外接一個HDMI
發(fā)射器即可實現(xiàn)HDMI輸出。通過BT656輸出8位視頻信號，同時輸出單根SPDIF替代4根I2S信號。用I2C來控制HDMI發(fā)射器的工作狀態(tài)。方案支持HDMI接口熱插拔。
 

圖5：同軸SPDIF輸出實現(xiàn)框架圖

　　SPDIF輸出

　　GX6107的SPDIF模塊支持IEC60958標(biāo)準(zhǔn)的PCM數(shù)字音頻輸出，支持IEC61937標(biāo)準(zhǔn)的AC-3壓縮數(shù)字音頻輸出。本方案支持SPDIF同軸輸出。電路根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)采用簡單有效的分壓，隔直，由主芯片輸出的3.3V峰峰值變到接上負(fù)載后的700mV到1V左右。達(dá)到音響實際接收同軸SPDIF有效電壓。

 

圖6：SCART輸出實現(xiàn)框架圖

　　SCART輸出
　　GX6107支持4路視頻DAC，支持CVBS和RGB信號同時輸出。故本方案支持SCART接口，同時支持SCART的各種模式切換，包括4：3/16：9切換，CVBS/RGB模式切換，由GPIO控制三極管電路完成。同時通過擴(kuò)展，可以實現(xiàn)雙SCART功能。在視頻上，有一階π型低通濾波器，截至頻率為8MHz，符合視頻信號的頻譜特性，同時有效的濾除帶外雜波干擾。音頻上，主芯片輸出PWM波，進(jìn)行濾波后，最大有750rms，經(jīng)過運放放大后，輸出給SCART接口。
軟件方案設(shè)計
　　本方案在軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計上，按照縱向以層次處理的內(nèi)容分層、橫向以資源獨立和功能獨立相結(jié)合分塊的原則，加強層與層、塊與塊之間的獨立性，以提高它們的可移植性并提高衍生方案生成的效率；本方案在功能實現(xiàn)上除包含了諸如EPG、節(jié)目編輯、節(jié)目搜索等基本功能外，還包含可供選擇的諸如PIP、PVR、JPEG、MP3、多畫面等可供配置的多項高級功能，同時本方案還可提供諸如MAC、CI、CA、雙調(diào)諧器等外圍電路和功能的擴(kuò)展需求。下文將從解決方案軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計特色應(yīng)用功能描述兩個方面來介紹該解決方案軟件設(shè)計部分的內(nèi)容。
　　軟件結(jié)構(gòu)
　　本設(shè)計方案中機(jī)頂盒的軟件體系分為如圖7所示幾個層次，各層定義了其專門負(fù)責(zé)處理的內(nèi)容。相鄰層次之間，以接口函數(shù)的形式傳遞數(shù)據(jù)，非直接接觸的層次需要其它層作中間層來傳遞數(shù)據(jù)。在分層良好的軟件結(jié)構(gòu)組織形式下，各模塊僅通過對外接口與其它層之間發(fā)生聯(lián)系，模塊之間的協(xié)助工作以接口封裝和接口參數(shù)傳遞與返回來完成。軟件分層實現(xiàn)了各層的獨立性，有利于系統(tǒng)模塊的移植以及軟件系統(tǒng)的維護(hù)。

圖7：機(jī)頂盒軟件架構(gòu)分層

　　整個軟件可以分為操作系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件幾個模塊。應(yīng)用軟件模塊由下至上細(xì)分為中間層（COM）、應(yīng)用模塊層（APP）、UI適配層（UIAL）、用戶界面層（UI）等四個層次。COM層負(fù)責(zé)對系統(tǒng)軟件模塊所提供的應(yīng)用接口進(jìn)行簡單的封裝，以保證整個軟件方案中應(yīng)用層與系統(tǒng)層的獨立性，為實現(xiàn)應(yīng)用軟件模塊在不同的系統(tǒng)軟件上應(yīng)用提供可移植性基礎(chǔ)。APP層為上層應(yīng)用功能的實現(xiàn)提供通用解決方法，該層建立于中間層之上、位于UI適配層之下。APP層的典型用例如數(shù)據(jù)庫，以下層多個模塊（如Node、Time、flash等）為基礎(chǔ)實現(xiàn)某些特殊功能，為上層應(yīng)用如EPG、節(jié)目搜索、節(jié)目播放等應(yīng)用功能的實現(xiàn)提供如獲取和存儲節(jié)目信息、系統(tǒng)節(jié)點信息等功能。UIAL層建立于應(yīng)用模塊層和中間層之上，該層以功能實現(xiàn)為依據(jù)進(jìn)行接口封裝，為上層應(yīng)用功能的實現(xiàn)提供設(shè)備控制參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)處理、界面繪制等基本功能實現(xiàn)接口。UI層完成與功能實現(xiàn)相關(guān)的界面繪制和界面操作，并調(diào)用下層提供接口完成應(yīng)用功能的實現(xiàn)。層與層之間的調(diào)用關(guān)系如圖8所示，箭頭終點模塊可直接調(diào)用箭頭起點模塊所提供的對外接口。
 

圖8：層間調(diào)用關(guān)系圖

　　軟件整體縱向分為多個獨立的層次，各層內(nèi)又按照不同的規(guī)則分為多個單元模塊。根據(jù)實際使用需求，系統(tǒng)軟件內(nèi)部以設(shè)備資源為層內(nèi)單元劃分依據(jù)（與硬件層分塊類同），應(yīng)用軟件部分以功能模塊為層內(nèi)單元劃分依據(jù)。軟件各層次內(nèi)部單元劃分如圖9所示。

圖9：機(jī)頂盒軟件層內(nèi)單元劃分圖

　　COM層是對系統(tǒng)軟件模塊提供的應(yīng)用接口的簡單封裝，其層內(nèi)分塊有諸如Demux、AV、SmartCard等與設(shè)備資源相關(guān)的模塊，同時又結(jié)合應(yīng)用軟件模塊層內(nèi)以功能為單元分塊的原則，有如EPG、Timer、PSI等與功能實現(xiàn)相關(guān)的模塊。APP根據(jù)某些通用需求而建立的模塊，目前APP層包含有DataBase、Search、BSP、SystemInitialize等塊。UIAL層則基本上依據(jù)功能實現(xiàn)的原則劃分為如AV、Dbase、EPG、Search、Upgrade、TTX等功能塊。UI層內(nèi)則根據(jù)為實現(xiàn)應(yīng)用功能而設(shè)計的功能菜單分為如Main
Menu、Channel List、EPG等菜單模塊。

圖10：中間層塊間調(diào)用關(guān)系圖

　　應(yīng)用軟件模塊的COM層塊內(nèi)部實現(xiàn)與該模塊內(nèi)其它的層塊內(nèi)的實現(xiàn)不同，該層內(nèi)模塊內(nèi)部實現(xiàn)由下至上分為如圖4-4所示API封裝、模塊內(nèi)部處理、對外接口封裝三層。Driver API Oriented部分負(fù)責(zé)對系統(tǒng)軟件模塊提供的對外接口的封裝；Other Module External API部分負(fù)責(zé)對同層其它模塊提供的對外接口的封裝；Module Internal則屬于模塊內(nèi)部處理部分；External API為模塊提供的對外接口；Module Config為模塊配置部分內(nèi)容；External Message為模塊發(fā)出的對外消息。
模塊特色功能描述
　　本方案不僅支持如節(jié)目搜索、節(jié)目播放控制、節(jié)目編輯、節(jié)目指南、節(jié)目預(yù)約、字幕、圖文電視等基本功能，還支持如畫中畫、個人視頻錄像、JPEG瀏覽、MP3播放、多畫面等功能，同時還支持對雙調(diào)諧器、CI、MAC等的擴(kuò)展。
　　1) PVR功能模塊
　　PVR，即個人視頻錄像技術(shù)。PVR功能模塊的實現(xiàn)概括起來講包含了對節(jié)目錄制、節(jié)目回放、時移功能等PVR功能的實現(xiàn)方案；細(xì)節(jié)實現(xiàn)上講包含了對如暫停、快放等特技播放，連跳、跳到指定時間播放等功能的支持；就軟件方案菜單上講，提供了對預(yù)約錄制、一鍵錄制、一鍵PVR瀏覽等功能的支持。整個功能的方案設(shè)計和代碼實現(xiàn)按上節(jié)對應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)和模塊分層所提出的要求分層分模塊實現(xiàn)，目前本方案已在多個客戶方案上進(jìn)行了移植和應(yīng)用。

 

圖11：錄制菜單

　　如圖11為PVR錄制實現(xiàn)菜單，該菜單支持預(yù)約錄制和立即錄制。當(dāng)Time OnOff開關(guān)選擇On選項時，編輯好預(yù)約配置選項后，按紅色鍵即可建立與用戶設(shè)置參數(shù)對應(yīng)的PVR預(yù)約錄制事件；當(dāng)Time OnOff開關(guān)選擇Off選項時，按紅色鍵則立即開始節(jié)目錄制。同時該方案還為用戶提供第二種錄制方式，即一鍵立即錄制功能和一鍵預(yù)約功能。第二種具體實現(xiàn)過程為：按PVR立即錄制按鍵，立即開始對當(dāng)前播放節(jié)目的錄制；按Timer按鍵，在Timer設(shè)置菜單中實現(xiàn)對PVR預(yù)約錄制事件的建立。第二種實現(xiàn)方式下，PVR預(yù)約錄制事件的建立菜單如圖12所示。方式一針對PVR錄制功能定制，方式二則可用于所有與預(yù)約相關(guān)的事件建立，用戶可根據(jù)具體需求選擇。

 

圖12：PVR預(yù)約錄制事件建立第二種方式

　　該方案既支持由菜單進(jìn)入對如MP3、JPEG、PVR等文件的瀏覽界面，同時還針對PVR文件的瀏覽提供了一鍵支持功能，即按PVR瀏覽快捷按鍵，進(jìn)入PVR文件瀏覽界面。目前方案支持對MPG、VOB、DAT等視頻文件的播放，MPG文件為目前方案錄制節(jié)目生成文件后綴。PVR文件瀏覽界面如圖13所示。

 

圖13：PVR文件預(yù)覽與編輯界面

 

　　從PVR節(jié)目瀏覽界面可進(jìn)入全屏PVR回放界面，功能菜單如圖14所示。本方案支持如多倍速、暫停、跳放等特技播放功能。時移功能即邊錄邊放功能，其功能菜單界面與普通回放同。

圖14：PVR回放界面

　　2） PIP功能模塊
　　PIP即畫中畫功能，使用該功能，用戶在大畫面收看某一節(jié)目的同時可以在通過小畫面瀏覽所有不影響大畫面節(jié)目播放的節(jié)目。該模塊有三個應(yīng)用特點：
　　a)大小畫面有其自身的節(jié)目列表，不使用同一節(jié)目列表。大畫面節(jié)目列表完全獨立于小畫面節(jié)目列表；小畫面節(jié)目列表依賴大畫面節(jié)目列表，但小畫面節(jié)目列表對大畫面節(jié)目列表沒有任何限制。其應(yīng)用界面如圖15所示.

圖15：PIP畫面節(jié)目列表菜單界面

　　b) 該方案支持大小畫面交換以及小畫面的自由縮放和自由移動位置功能。大小畫面的節(jié)目是可以互相交換的，即大畫面播放原小畫面上播放的節(jié)目，而小畫面上播放原大畫面上的節(jié)目。小畫面的位置移動功能和自由縮放功能則支持用戶根據(jù)個人需求和喜好來調(diào)節(jié)小畫面的大小和位置，其應(yīng)用見圖16所示，綠色外框提示小畫面處于大小或位置可自由調(diào)節(jié)狀態(tài)。同時本方案還支持對畫外畫功能的擴(kuò)展，畫外畫是用于定義大小畫面不重疊而同時播放兩個視頻的雙畫面功能。

 

圖16：PIP小畫面位置大小控制操作界面

　　3）雙調(diào)諧器模塊
　　GX6107芯片內(nèi)部集成一個QPSK模塊，集成兩路DEMUX，可在基礎(chǔ)解決方案上采取擴(kuò)充調(diào)諧器+GX1101的方式提供對兩路調(diào)諧器的支持。在解決方案上，雙調(diào)諧器擴(kuò)展方案的采用，可在一定程度上提高PIP功能和PVR功能應(yīng)用的靈活性和實用性。
　　a)本方案支持PVR錄制狀態(tài)切臺。雙調(diào)諧器模塊的擴(kuò)充允許用戶在錄制節(jié)目的過程中的過程中收看更多的節(jié)目，而不是局限于單調(diào)諧器條件，將用戶限制在當(dāng)前錄制節(jié)目所在頻點下切臺；同時雙調(diào)諧器擴(kuò)展方案下，系統(tǒng)可實現(xiàn)兩條完整的由下行數(shù)據(jù)到IQ信號，到TS流，再到視音頻數(shù)據(jù)的處理流程，這保證了兩路TS流處理的獨立性，從而為無相互干擾的兩路節(jié)目錄制提供支持。
　　b)本方案支持PIP大小畫面使用各自的節(jié)目列表切臺。與雙調(diào)諧器擴(kuò)展方案對PVR功能所帶來的性能擴(kuò)充效能和原因一致，雙調(diào)諧器模塊的擴(kuò)充允許用戶在以PIP模式工作的過程中，能夠播放更多的節(jié)目，為PIP的應(yīng)用提供了更多的節(jié)目選擇空間和節(jié)目瀏覽空間。同時雙調(diào)諧器的擴(kuò)展，也為PVR、PIP等特色功能在應(yīng)用實現(xiàn)上提供了更多技術(shù)上的優(yōu)化和提升空間。
　　c)外掛調(diào)諧器+GX1101芯片的雙調(diào)諧器解決方案，結(jié)合雙CI，可為用戶節(jié)目收看提供更廣闊的收視空間。

 

圖17：雙調(diào)諧器方案節(jié)目搜索界面

　　圖17是本方案為雙調(diào)諧器的擴(kuò)充而提供的節(jié)目搜索設(shè)置界面，該界面提供對調(diào)諧器編號的選擇，如選擇調(diào)諧器2則表示搜索經(jīng)第二路調(diào)諧器的下行信號，如為調(diào)諧器1則表示搜索經(jīng)第一路調(diào)諧器的下行信號。本方案以調(diào)諧器編號參數(shù)來區(qū)分節(jié)目是與調(diào)諧器1或者調(diào)諧器2相關(guān)的節(jié)目信號，節(jié)目列表中也可以看到該與雙調(diào)諧器相關(guān)的節(jié)目信息提示，可參看圖15。
　　本方案還包括對如CI、MP3、JPEG、多畫面、MAC等功能的支持和擴(kuò)展，相關(guān)功能具體實現(xiàn)可參看公司方案，在此不做詳述。
本文小結(jié)
　　綜上所述，基于GX6107和GX1101所設(shè)計的雙調(diào)諧器數(shù)字衛(wèi)星電視機(jī)頂盒方案，不但具有優(yōu)越的靈敏度、門限及抗干擾性能，硬件上支持PVR錄制，PIP雙畫面，由MAC引申的諸多應(yīng)用功能，CA以及CI；軟件方案上更具有可靠的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性，可移植性及兼容性，無論從功、性能還是成本角度都提供了市場上最具競爭力的整套解決方案。