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基于通用DSP实现HDTV机顶盒的研究与设计

张涛  
【摘要】:近几十年来,电视系统经历了从模拟黑白电视,模拟彩色电视到数字电视的变化。数字电视是现代数字信号处理理论与先进的超大规模集成电路设计技术相融合的产物,与模拟电视相比具有很多优点,代替模拟电视是必然的趋势。高清晰度电视可以给人们带来更高级的视听享受,只用通过数字方式才可以经济、有效的予以实现。 作为消费电子产品,HDTV接收机顶盒与千家万户相联系,与其相关的研究具有重要的社会效益,并将带来巨大的经济效益。作者提出基于通用DSP实现完全可编程的HDTV机顶盒的新思路,并实现了通用DSP加专用芯片的有线接收HDTV机顶盒方案。论文的工作为通用DSP进入数字电视领域开辟了新的道路,也是朝着完全采用DSP实现HDTV接收机顶盒这一方向努力的第一步。 本方案以TI公司的TMS320C6701 DSP为核心,实现有线接收的数字HDTV机顶盒。通用DSP‘C6701作为系统核心完成系统控制、解复用、音频解码、视频解码控制等任务。由于受目前DSP能力的限制(即使更高性能的DSP,如TMS320C64xx),尚不能完成实时HDTV视频解码任务,因此采用一片专用芯片实现;前端亦采用专用芯片实现。 软件的核心部分在于AC-3解码,论文对AC-3音频编解码算法进行了深入研究,用C语言实现了AC-3解码算法,并成功地移植到TMS320C6701硬件平台,对运算密集的IMDCT等部分进行了手工汇编优化。此外软件中也成功地移植了视频解码器的底层程序。 基于DSP/BIOS提出一种DMA与CPU协同的多任务调度策略,解决了码流输入、解复用、视频解码控制、音频解码、音频输出等多任务调度这个关键问题。并调试成功前端控制与实时视频解码、实时音频解码两个子系统。目前已经研究开发完成了前端控制、码流输入、解复用、AC-3音频解码及输出、视频解码控制等软件模块。 随着DSP技术的发展,DSP将可以实现更多的功能,如视频解码,信道解码,信道解调,从而实现全软件实现的数字HDTV机顶盒。由于DSP软件的兼容性,本方案开发的前端控制、码流输入、解复用、音频解码、音频输出等软件模块可在将来实现的系统中沿用。


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