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(hào)接收，同時(shí)播放節(jié)目，實(shí)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(jì)
　　GX1101芯片簡(jiǎn)介
　　GX1101是基帶信號(hào)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(yǔ)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(jì)，由針對(duì)I路和Q路的雙A/D，QPSK解調(diào)，前向糾錯(cuò)單元（FEC）等部分構(gòu)成。
　　支持對(duì)未知信道頻率，符號(hào)率及內(nèi)碼碼率的高速掃描模式，在無(wú)任何信號(hào)信息的情況下，實(shí)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(shí)恢復(fù)設(shè)計(jì)，無(wú)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(jì)與DVB-S標(biāo)準(zhǔn)兼容，實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化。
　　GX6107芯片簡(jiǎn)介
　　GX6107是面向DVB-S市場(chǎng)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(shí)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(jiǎn)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(dú)立工作，可實(shí)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(shí)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(shí)解調(diào)，經(jīng)過(guò)兩路解復(fù)用器和一路視頻解碼器后，既可以實(shí)現(xiàn)單信道的PIP，又可以實(shí)現(xiàn)雙信道的PIP。兩路調(diào)諧器相互獨(dú)立工作。

  

圖3：USB模塊實(shí)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(xiǎn)絲，可支持U盤和大硬盤。支持熱插拔。
 

 

圖4：HDMI接口實(shí)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(gè)HDMI
發(fā)射器即可實(shí)現(xiàn)HDMI輸出。通過(guò)BT656輸出8位視頻信號(hào)，同時(shí)輸出單根SPDIF替代4根I2S信號(hào)。用I2C來(lái)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(shí)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(jiǎn)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(shí)際接收同軸SPDIF有效電壓。

 

圖6：SCART輸出實(shí)現(xiàn)框架圖

　　SCART輸出
　　GX6107支持4路視頻DAC，支持CVBS和RGB信號(hào)同時(shí)輸出。故本方案支持SCART接口，同時(shí)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(shí)通過(guò)擴(kuò)展，可以實(shí)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(hào)的頻譜特性，同時(shí)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(guò)運(yùn)放放大后，輸出給SCART接口。
軟件方案設(shè)計(jì)
　　本方案在軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，按照縱向以層次處理的內(nèi)容分層、橫向以資源獨(dú)立和功能獨(dú)立相結(jié)合分塊的原則，加強(qiáng)層與層、塊與塊之間的獨(dú)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(shí)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(xiàng)高級(jí)功能，同時(shí)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(jì)特色應(yīng)用功能描述兩個(gè)方面來(lái)介紹該解決方案軟件設(shè)計(jì)部分的內(nèi)容。
　　軟件結(jié)構(gòu)
　　本設(shè)計(jì)方案中機(jī)頂盒的軟件體系分為如圖7所示幾個(gè)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(lái)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(guò)對(duì)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(lái)完成。軟件分層實(shí)現(xiàn)了各層的獨(dú)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(gè)軟件可以分為操作系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件幾個(gè)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(gè)層次。COM層負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)軟件模塊所提供的應(yīng)用接口進(jìn)行簡(jiǎn)單的封裝，以保證整個(gè)軟件方案中應(yīng)用層與系統(tǒng)層的獨(dú)立性，為實(shí)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(shí)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(kù)，以下層多個(gè)模塊（如Node、Time、flash等）為基礎(chǔ)實(shí)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(shí)現(xiàn)提供如獲取和存儲(chǔ)節(jié)目信息、系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)為依據(jù)進(jìn)行接口封裝，為上層應(yīng)用功能的實(shí)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(shí)現(xiàn)接口。UI層完成與功能實(shí)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(shí)現(xiàn)。層與層之間的調(diào)用關(guān)系如圖8所示，箭頭終點(diǎn)模塊可直接調(diào)用箭頭起點(diǎn)模塊所提供的對(duì)外接口。
 

圖8：層間調(diào)用關(guān)系圖

　　軟件整體縱向分為多個(gè)獨(dú)立的層次，各層內(nèi)又按照不同的規(guī)則分為多個(gè)單元模塊。根據(jù)實(shí)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?jiǎng)澐忠罁?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?jiǎng)澐忠罁?jù)。軟件各層次內(nèi)部單元?jiǎng)澐秩鐖D9所示。

圖9：機(jī)頂盒軟件層內(nèi)單元?jiǎng)澐謭D

　　COM層是對(duì)系統(tǒng)軟件模塊提供的應(yīng)用接口的簡(jiǎn)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能而設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)與該模塊內(nèi)其它的層塊內(nèi)的實(shí)現(xiàn)不同，該層內(nèi)模塊內(nèi)部實(shí)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(duì)外接口封裝三層。Driver API Oriented部分負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)軟件模塊提供的對(duì)外接口的封裝；Other Module External API部分負(fù)責(zé)對(duì)同層其它模塊提供的對(duì)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(duì)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(duì)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(gè)人視頻錄像、JPEG瀏覽、MP3播放、多畫面等功能，同時(shí)還支持對(duì)雙調(diào)諧器、CI、MAC等的擴(kuò)展。
　　1) PVR功能模塊
　　PVR，即個(gè)人視頻錄像技術(shù)。PVR功能模塊的實(shí)現(xiàn)概括起來(lái)講包含了對(duì)節(jié)目錄制、節(jié)目回放、時(shí)移功能等PVR功能的實(shí)現(xiàn)方案；細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)上講包含了對(duì)如暫停、快放等特技播放，連跳、跳到指定時(shí)間播放等功能的支持；就軟件方案菜單上講，提供了對(duì)預(yù)約錄制、一鍵錄制、一鍵PVR瀏覽等功能的支持。整個(gè)功能的方案設(shè)計(jì)和代碼實(shí)現(xiàn)按上節(jié)對(duì)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(shí)現(xiàn)，目前本方案已在多個(gè)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(shí)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(xiàng)時(shí)，編輯好預(yù)約配置選項(xiàng)后，按紅色鍵即可建立與用戶設(shè)置參數(shù)對(duì)應(yīng)的PVR預(yù)約錄制事件；當(dāng)Time OnOff開關(guān)選擇Off選項(xiàng)時(shí)，按紅色鍵則立即開始節(jié)目錄制。同時(shí)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(shí)現(xiàn)過(guò)程為：按PVR立即錄制按鍵，立即開始對(duì)當(dāng)前播放節(jié)目的錄制；按Timer按鍵，在Timer設(shè)置菜單中實(shí)現(xiàn)對(duì)PVR預(yù)約錄制事件的建立。第二種實(shí)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(duì)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(duì)如MP3、JPEG、PVR等文件的瀏覽界面，同時(shí)還針對(duì)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(duì)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(shí)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(shí)可以在通過(guò)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(gè)應(yīng)用特點(diǎn)：
　　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(dú)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(duì)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(dòng)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(dòng)功能和自由縮放功能則支持用戶根據(jù)個(gè)人需求和喜好來(lái)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(shí)本方案還支持對(duì)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(shí)播放兩個(gè)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(gè)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(duì)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(shí)用性。
　　a)本方案支持PVR錄制狀態(tài)切臺(tái)。雙調(diào)諧器模塊的擴(kuò)充允許用戶在錄制節(jié)目的過(guò)程中的過(guò)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(diǎn)下切臺(tái)；同時(shí)雙調(diào)諧器擴(kuò)展方案下，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)兩條完整的由下行數(shù)據(jù)到IQ信號(hào)，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(dú)立性，從而為無(wú)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(tái)。與雙調(diào)諧器擴(kuò)展方案對(duì)PVR功能所帶來(lái)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(guò)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(shí)雙調(diào)諧器的擴(kuò)展，也為PVR、PIP等特色功能在應(yīng)用實(shí)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(duì)調(diào)諧器編號(hào)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(hào)，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(hào)。本方案以調(diào)諧器編號(hào)參數(shù)來(lái)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(hào)，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(duì)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(shí)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(jì)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(wú)論從功、性能還是成本角度都提供了市場(chǎng)上最具競(jìng)爭(zhēng)力的整套解決方案。