基于地面高清機頂盒的PVR系統設計與開發

0 引言
2006年8月18日，國家標準化管理委員會正式發布了我國具有自主知識產權的《數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、信道編碼和調制》標準(簡稱“中國數字電視地面傳輸標準”)。該標準支持高清晰度電視(HDTV)、標準清晰度電視(SDTV)和多媒體數據廣播(MMDB)等多種業務，滿足大范圍固定覆蓋和移動接收的需要。地面高清數字廣播系統于2008年7月投入使用，已成功進行了北京奧運會的全程直播，并將直播2010年上海世博會。針對地面高清市場的各類產品及技術應運而生，而PVR功能則是相關產品技術中的難點和亮點。
PVR的全稱是Personal Video Recorder(個人視頻錄像機)，但其實際功能超出了名稱的表述。PVR的突出特點是以硬盤為存儲媒介，建立本地的海量緩沖區和節目存儲庫，利用數字化處理技術，實現對節目的控制和管理。數字化和存儲技術是PVR技術的核心，PVR技術和數字機頂盒結合而產生的PVR機頂盒，將兩種先進技術相結合，將電視生活向前推進了一步。PVR數字機頂盒應用于數字電視系統，相對于模擬PVR，它把數字化放在前端，而不是在機頂盒客戶端上來進行數字編碼，使得節目更清晰、終端成本更低、節目控制更方便。．PVR機頂盒把硬盤錄放技術和電子節目指南(Electronic Program Guide，EPG)相結合，將節目的內容和節目的信息相關聯，方便節目的查詢和管理，亦可根據節目單進行預約錄像，操作簡單方便。PVR技術和數字機頂盒的結合是電視節目播放技術發展的必然趨勢。
本文研究在嵌入式系統下ADTB-T高清電視信號以及標清電視信號的PVR功能的實現。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的相對緊張的系統資源這一矛盾進行研究，通過軟硬件的配合實現PVR的各項基本功能，并在此基礎上，通過緩存技術，實現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，方便用戶預約錄制，并提供人性化的界面設計，提高用戶友好度。

1 硬件架構
本系統基于Sigma Designs公司的EM8622平臺進行開發，使用主頻為202MHz的ARM7中央處理器、128MBDDR內存、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字信號以及標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，可以實現電視節目的定時錄制、自動開機預約錄制以及斷電續錄功能。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(調諧器)板解調為MPEG2格式的TS(Transport Stream)流，經RISC架構的2D圖形引擎處理后傳輸至DEMUX(解復用)芯片，經解復用后分為APES流(打包的音頻基本碼流)和VPES流(打包的視頻基本碼流)。此時根據錄制模式的不同，數據的走向也不同，具體分類如下：
(1)只播模式：通道1開，通道2、通道3關。APES／VPES流輸送到DECODER(解碼芯片)解碼后生成音／視頻數據，分別進行音／視頻輸出。
(2)只錄模式：通道2開，通道1、通道3關。為了保證錄制文件碼率的穩定，將APES／VPES流經過PCI總線送至系統緩存，緩沖3至5s后再經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。打開通道1，APES／VPES流經DECODER解碼后輸出至音／視頻終端，同時打開通道2，將PES流數據經系統緩存后保存至硬盤。