基于Trident SoC数模电视一体机的设计与实现

论文摘要

本文结合一款数字模拟电视接收一体机的开发过程，介绍了数字电视产品设计中涉及到的基本原理和技术，详细说明了关键模块的设计和实现方法，并从总体上阐述了数字电视接收终端设计的一般过程。数模一体机的设计开发是一项比较复杂的系统工程，涉及到软硬件系统设计和调试中方方面面的问题，本文重点对一体机应用软件开发进行了分析和探讨。全文共分5部分。首先概述了数字电视在国内外的发展状况以及适合于我国市场的产品形态。从总体上介绍了数字电视系统中涉及到的基本概念、主要标准和关键技术，阐述了数字电视的技术优势。第2部分给出了基于Trident的HiDTV片上系统构建数字模拟一体机的硬件方案。同时分析了一体机软件的总体架构，并给出了操作系统选型、功能划分、存储规划等软件系统设计方案。接下来在第3部分分别对一体机中的关键模块（如OSD、驱动、节目搜索、EPG、CA移植等）的设计和实现过程进行了详细描述。第4部分介绍了开发环境的搭建以及主要调试工具的使用。本文最后就一体机的设计与开发作了简要总结。本论文针对基于Trident多媒体SoC芯片的数字／模拟电视一体机的实现进行了研究，论文中解决了许多数模一体机设计过程中的关键技术，通过论文的研究我们总结出了一系列嵌入式系统研究的经验和要点，为今后类似的开发提供了高参考性的设计案例。在平台选型方面，分析了数字电视接收机的原理，并对Trident HiDTV的功能进行了分析，在此基础上给出了数模一体机的硬件总体方案。通过分析嵌入式设备对操作系统的特殊要求，并比较了Linux主要版本间的特性差异，本文采用了Monta Vista作为嵌入式操作系统平台。在此基础上，本文提出数模一体机的软件体系架构，并对应用软件进行了功能模块划分。考虑到一体机交互性应用的特定同时存在着大量数字码流分析处理等处理功能，作者对主要功能模块进行了任务划分，充分利用Monta Vista Linux多任务实时操作系统的调度优势。存储空间的规划是嵌入式系统设计中至关重要的部分，系统的启动和软件加载也决定着产品的性能，因此本文精心设计了一个Bootloader方案。本文重点对数字电视中几个重要的应用模块进行了分析研究。电视的屏幕操作软件（OSD）必须构建在一个功能强大且高效的GUI系统之上，因此我们对Nano GTK+的体系结构作了深入分析，并设计出在其之上运行的OSD软件框架。电视机核心需要对大量的器件进行管理和操作，不同于传统的驱动开发方法，我们采用虚拟驱动层的概念，很好地解决了系统软件对频繁更换的外围器件进行管理的问题，保证了上层应用程序的可移植性。在充分分析了DVB SI的应用原理之后，本文给出了较为通用的详细设计，涉及数字电视的核心功能，如节目搜索、节目管理、电子节目指南等，并对主要模块给出了示意代码。在分析了一个典型的CA系统体系结构之后，作者给出了一体机上实现CA系统移植的一般过程以及需要注意的事项。一体机的设计与实现，适应了当前国内从模拟有线电视到数字有线电视的整体转换需求，对于大规模推广数字电视具有重要意义。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 数字电视及其关键技术
• 1.1 数字电视及其发展状况
• 1.2 数字电视系统概览
• 1.3 数字电视标准及DVB-C
• 1.4 关键技术
• 1.4.1 MPEG-2视频编码
• 1.4.2 数据的调制与解调技术
• 1.4.3 条件接收（CA）技术
• 1.4.4 复用与解复用技术
• 第二章 一体机总体设计方案
• 2.1 一体机硬件总体方案
• 2.1.1 数字电视接收机原理
• 2.1.2 Trident HiDTV及其主要功能
• 2.1.3 基于HiDTV的一体机硬件方案
• 2.2 软件系统架构
• 2.2.1 操作系统选型
• 2.2.2 功能模块划分
• 2.2.3 存储空间分配
• 2.2.4 系统启动与加载
• 第三章 关键模块的设计与实现
• 3.1 GUI与OSD系统设计
• 3.1.1 GUI体系结构
• 3.1.2 Nano-X与GTK+
• 3.1.3 GTK+应用程序基本框架
• 3.1.4 一体机OSD设计
• 3.2 驱动设计与虚拟驱动层
• 3.2.1 Linux下驱动程序的设计
• 3.2.2 虚拟驱动层
• 3.3 数字电视基本功能设计
• 3.3.1 PSI/SI与TS
• 3.3.2 数字搜台的设计
• 3.3.3 EPG的设计
• 3.4 CA移植
• 3.4.1 CA系统的原理以及在接收机上的实现
• 3.4.2 CA移植的主要内容
• 3.4.3 解扰功能的实现
• 第四章 开发调试环境
• 4.1 开发调试环境的搭建
• 4.2 使用Chip Debugger图像质量调试工具
• 4.3 映像文件制作与Flash工具使用
• 第五章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表