基于地面高清機(jī)頂盒的PVR系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

0 引言
2006年8月18日，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會正式發(fā)布了我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》標(biāo)準(zhǔn)(簡稱“中國數(shù)字電視地面傳輸標(biāo)準(zhǔn)”)。該標(biāo)準(zhǔn)支持高清晰度電視(HDTV)、標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV)和多媒體數(shù)據(jù)廣播(MMDB)等多種業(yè)務(wù)，滿足大范圍固定覆蓋和移動接收的需要。地面高清數(shù)字廣播系統(tǒng)于2008年7月投入使用，已成功進(jìn)行了北京奧運(yùn)會的全程直播，并將直播2010年上海世博會。針對地面高清市場的各類產(chǎn)品及技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，而PVR功能則是相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)中的難點(diǎn)和亮點(diǎn)。
PVR的全稱是Personal Video Recorder(個人視頻錄像機(jī))，但其實(shí)際功能超出了名稱的表述。PVR的突出特點(diǎn)是以硬盤為存儲媒介，建立本地的海量緩沖區(qū)和節(jié)目存儲庫，利用數(shù)字化處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對節(jié)目的控制和管理。數(shù)字化和存儲技術(shù)是PVR技術(shù)的核心，PVR技術(shù)和數(shù)字機(jī)頂盒結(jié)合而產(chǎn)生的PVR機(jī)頂盒，將兩種先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，將電視生活向前推進(jìn)了一步。PVR數(shù)字機(jī)頂盒應(yīng)用于數(shù)字電視系統(tǒng)，相對于模擬PVR，它把數(shù)字化放在前端，而不是在機(jī)頂盒客戶端上來進(jìn)行數(shù)字編碼，使得節(jié)目更清晰、終端成本更低、節(jié)目控制更方便。．PVR機(jī)頂盒把硬盤錄放技術(shù)和電子節(jié)目指南(Electronic Program Guide，EPG)相結(jié)合，將節(jié)目的內(nèi)容和節(jié)目的信息相關(guān)聯(lián)，方便節(jié)目的查詢和管理，亦可根據(jù)節(jié)目單進(jìn)行預(yù)約錄像，操作簡單方便。PVR技術(shù)和數(shù)字機(jī)頂盒的結(jié)合是電視節(jié)目播放技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。
本文研究在嵌入式系統(tǒng)下ADTB-T高清電視信號以及標(biāo)清電視信號的PVR功能的實(shí)現(xiàn)。論文主要針對高清電視信號特有的高碼率TS流傳輸和處理與嵌入式系統(tǒng)的相對緊張的系統(tǒng)資源這一矛盾進(jìn)行研究，通過軟硬件的配合實(shí)現(xiàn)PVR的各項(xiàng)基本功能，并在此基礎(chǔ)上，通過緩存技術(shù)，實(shí)現(xiàn)錄制與播放的無縫連接，同時充分利用ADBT-T信號提供的EPG信息，方便用戶預(yù)約錄制，并提供人性化的界面設(shè)計，提高用戶友好度。

1 硬件架構(gòu)
本系統(tǒng)基于Sigma Designs公司的EM8622平臺進(jìn)行開發(fā)，使用主頻為202MHz的ARM7中央處理器、128MBDDR內(nèi)存、以及8MB FLAsH芯片，配合上海高清HD2910國際融合芯片，可以支持地面高清數(shù)字信號以及標(biāo)清模擬信號的兼容播放與無損錄制，同時配合時鐘板和地面廣播信號配套EPG，可以實(shí)現(xiàn)電視節(jié)目的定時錄制、自動開機(jī)預(yù)約錄制以及斷電續(xù)錄功能。硬件框架圖如下圖1所示：

如圖，射頻信號由天線接收后送至HD2910TUNER(調(diào)諧器)板解調(diào)為MPEG2格式的TS(Transport Stream)流，經(jīng)RISC架構(gòu)的2D圖形引擎處理后傳輸至DEMUX(解復(fù)用)芯片，經(jīng)解復(fù)用后分為APES流(打包的音頻基本碼流)和VPES流(打包的視頻基本碼流)。此時根據(jù)錄制模式的不同，數(shù)據(jù)的走向也不同，具體分類如下：
(1)只播模式：通道1開，通道2、通道3關(guān)。APES／VPES流輸送到DECODER(解碼芯片)解碼后生成音／視頻數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行音／視頻輸出。
(2)只錄模式：通道2開，通道1、通道3關(guān)。為了保證錄制文件碼率的穩(wěn)定，將APES／VPES流經(jīng)過PCI總線送至系統(tǒng)緩存，緩沖3至5s后再經(jīng)PCI總線分別保存為音／視頻硬盤文件。
(3)邊播邊錄模式：通道1、通道2開，通道3關(guān)。打開通道1，APES／VPES流經(jīng)DECODER解碼后輸出至音／視頻終端，同時打開通道2，將PES流數(shù)據(jù)經(jīng)系統(tǒng)緩存后保存至硬盤。