作者：華東師范大學信息學院 彭雁 鄭正奇 陳明華

        基于數字媒體處理器芯片EM8620L的IP機頂盒的電路，外圍電路簡單，實用性強，可實現各種高質量的視頻、音頻輸出，并通過網絡支持視頻點播。

        IPTV是利用寬帶網基礎設施，以家用電視機（或計算機）作為顯示設備、集互聯網、多媒體、通信等多種技術于一體，通過互聯網絡協議（IP）向家庭提供包括數字電視在內多種交互式數字媒體服務的新技術。機頂盒分為兩大類，一類是通過接收數字編碼的電視信號（來自衛星或有線電視網，使用MPEG壓縮方式），獲得更清晰，更穩定的圖像和聲音質量，這種機頂盒一般稱為電視機頂盒。另外一類機頂盒內部包含操作系統和互聯網瀏覽軟件，通過電話網或有線電視網連接互聯網，使用電視機作為顯示器，從而實現沒有電腦的上網，這種機頂盒叫做網絡機頂盒，本文就是介紹的就是這種IPTV機頂盒。

IPTV機頂盒特點

        （1）高質量的音視頻輸出。采用高清技術視頻解碼格式和杜比數字技術音頻解碼輸出，用戶就可以在家里體驗到多聲道數字立體聲和清晰逼真的節目帶來的震撼。

        （2）節目錄制。要求機頂盒帶有硬盤，在機頂盒中實現相應的軟件功能，還需要機頂盒端支持兩路傳輸流的解調：一路用于節目收看，一路用于節目錄制。

        （3）多媒體文件的儲存和播放。儲存多媒體文件要求機頂盒帶有硬盤。并支持相應的標準外接接口。為了瀏覽或播放儲存的多媒體文件，機頂盒還需要相應的軟件功能支持，例如圖片瀏覽器、視頻播放器、MP3播放器等。
        （4）視頻點播（video on demand）。基于雙向平臺的視頻點播業務，將充分滿足用戶的個性化節目需求。視頻點播將使節目資源得到最大限度的開發和利用，不同的節目將被合理地分配給不同需求的用戶，實現交互功能，要求機頂盒具有雙向功能，可以采用以太網形式，通過ADSL或其他方式回傳信息。

EM8620L芯片

        本課題采用的主處理芯片是sigma design公司生產的EM8620L，它具有以下特性：MPEG解碼，可以同時解碼兩路MPEG視頻流；WMV9解碼；支持多種DVD/媒體格式，包括音頻、JPEG、MP3和MPEG－4 AVI文件；音頻解碼和I/O，內嵌基于DSP的音頻解碼器，支持DVD音頻、杜比數字5.1聲道、MPEG－4AAC、窗式媒體音頻、16位線性PCM等；視頻處理和顯示，最多可以處理五個獨立的視頻或圖像位面，支持2維圖像加速，支持數字輸出、模擬輸出和分量模擬輸出；比特流的多路分解；PCI和外設總線，PCI總線是工作在33或66MHz的32位總線，外設總線接口可編程為多種模式，包括通用模式，接外部設備ISA－like總線，接硬盤的IDE總線和接flash ROM的存儲器總線模式；系統內存，支持32位、166MHz的（DDR）SDRAM，最多可掛64MB；嵌入式的支持ARM－4T RISC指令集的CPU，支持獨立的直接映射指令和數據緩存。

        設計

        硬件系統設計

        IPTV機頂盒硬件框圖如圖1所示。

        本課題采用數字媒體處理器芯片EM8620L，內存接64M（DDR）SDRAM，前端有前面板控制器，接收紅外信號遙控輸入。該系統視頻支持高清輸出，也可以模擬方式輸出。音頻方面通過DA轉換，可轉為模擬音頻輸出，并可通過PCI總線連接以太網或無線局域網支持視頻點播功能。

        前面板控制器采用的是NEC公司生產的UPD16311芯片，該芯片是一塊支持FIP或者VFD顯示的芯片，該芯片支持兩種顯示模式：12段16位或者20段8位。與EM8620L的連接非常簡單，為串行方式（CLK，STB，Din，Dout）。

        紅外線輸入部分采用的是NEC公司的RC5協議格式的接收芯片IRDC367，采用異步串行方式工作。該芯片采用低功耗功率高效率COMS技術的微處理器開發的紅外線譯碼IC，它可以接收NEC 6121/2格式的紅外線編碼IC。

        音頻方面EM8620L自帶了音頻DSP處理器，因此本課題中沒有外接外部codec解碼芯片。接口方面主處理芯片支持IIS總線也可通過S/PDIF光纖輸出。在本課題中采用IIS總線形式，外界國家半導體公司生產的LM4921DAC芯片輸出模擬音頻信號。

        視頻方面EM8620L內建了3路12位視頻DAC，因此不用再外接DAC，較清輸出分辨率最高可達1920×1080i。在網絡接口方面，因為IPTV的數據量還是比較大的，而且目前的寬帶網絡也比較普及了，因此采用了比較常用且實用的以太網接口。在本課題中主處理芯片EM8620L通過PCI總線，通過物理層（PHY）芯片與網絡處理模塊中的MAC配對，通過RJ4 5與10/100T的以太網相接，完全可以滿足IPTV的帶寬要求。

軟件模塊設計

        本課題軟件部分是基于Espial公司的EVO平臺的設計。其中的底層視頻播放部分的核心軟件模塊是基于EVO平臺的。模塊調用流程如圖2所示。圖3為本課題的一個用戶應用軟件設計流程圖。

        其中初始化各種選項包括初始化視頻、音頻和顯示選項。之后是創建用戶API例程并，為其分配內存空間，解碼鏈控制（decoding chain control）打開并設置是各種解碼器源，如果失敗就跳到Clean up結束。如果所有設置均正確，就進入死循環，等待鍵盤輸入并執行相應的操作，包括媒體播放的暫停、搜索、快進等基本操作，設置音量，設置制式（NTSC或PAL制式），設置輸出模式，設置流監視、OSD和比特率，改變屏幕大小，增減像素值讀取并顯示每個流的類型和語言等操作。

        本文介紹了IPTV機頂盒的關鍵技術及特點，設計了基于數字媒體處理器芯片EM8620L的IP機頂盒的電路，外圍電路簡單，實用性強，可實現各種高質量的視頻、音頻輸出，并通過網絡支持視頻點播，如果時間及條件許可，可以通過外設總線接口外掛硬盤，實現節目錄制，多媒體文件存儲播放等功能，隨著寬頻網絡和數字電視的普及和發展，IPTV市場將越來越開放，IPTV機頂盒將在功能上進一步擴展和完善，得到更加廣泛的應用。