數模一體化液晶電視機設計與實現

摘要：介紹以晨星半導體公司的解碼芯片MSD209為核心，設計了一款數模一體化液晶電視機，詳細介紹該一體機的整機結構，各個模塊電路的工作原理，以及整機軟件的設計與實現。

關鍵詞：數模一體機；中頻解調；模塊化設計

引言

數模一體機可以同時接收模擬和數字廣播電視信號。筆者參與研發的數模一體機采用晨星半導體公司解碼芯片MSD209為核心，不需要外接機頂盒，只需要一條電視天線輸入就可以同時接收數字和模擬電視信號。由于解碼芯片內部包括對模擬和數字信號的解碼，解碼芯片的集成度比較高，外圍元件比較少，機器操作界面簡單明了。下面介紹該一體機的整機結構設計思路，希望對今后設計數模一體化液晶電視機有一定借鑒。

整機電路結構設計

整機電路設計

整機電路結構如圖1所示。整機具有高清Full HD超薄LED背光顯示屏，能夠實現4：3和16：9信號自動識別功能；符合節能標準，待機功率小于1W；感應按鍵，自由操控，科技時尚；動態Gamma控制、膚色調整、黑電平延伸等，使圖像層次分明、色彩鮮艷、時刻保持清晰視像：能夠接收模擬信號制式和數字信號制式；內置數字多媒體播放器，可支持H.264、MPEG4等多種音視頻格式。該機型具有3路AV輸入，2路YPbPr輸入，1路VGA輸入，3路HDMI輸入，2路USB輸入，1路AV輸出，1路耳機輸出。伴音功放采用晨星半導體公司MSH9000，伴音功率8W×2：DDR采用512Mbit 2片：FLASH采用4Mbit；HDMI切換IC采用3選l通道設計的IC。

中頻解調設計

模擬中頻解調設計

電視機接收到模擬電視信號經過數模一體化高頻頭將模擬高頻信號轉換為模擬中頻信號，再分別經過圖像和伴音聲表面波濾波器后，將信號輸入模擬中頻解調芯片，進行圖像和伴音解調，經中頻放大器分離出模擬CVBS全電視信號。

對于不同地區的模擬信號，通過數模一體化高頻頭轉換為模擬中頻信號頻率也不相同，PAL／SECAM制式的模擬中頻信號頻率為38／38.9MHz，NTSC制式的模擬中頻信號頻率為45.75MHz。設計不同地區的數模一體機時，將圖像和伴音聲表面波濾波器，以及模擬中頻解調芯片更換成與PAL／SECAM／NTSC制式相對應的元件，這大大減少了開發時間，提高了工作效率。

數字中頻解調設計

電視機接收到數字信號經過數模一體化高頻頭將數字高頻信號轉換為數字中頻信號，輸入到數字中頻解調芯片內，進行子帶解調、取樣率變換、整形和校正后，輸出并行TS數字碼流，如圖2、圖3所示。

對于不同地區的數字信號，通過數模一體化高頻頭轉換為數字中頻信號頻率也不相同、ATSC制式的數字中頻信號頻率為44MHz，DVB-T制式的數字中頻信號頻率為45.75MHz。設計不同地區的數模一體機時，將數字中頻解調芯片更換成與ATSC／DVB-T制式相對應的解調芯片。

解碼模塊設計

數字中頻信號TS流經過視頻緩存控制器后，通過解量化器、運動矢量算法設計，數字解碼，最終得到10bit數字RGB信號。數字解碼部分，由于數字信號的不同，解碼方式也不相同，數字解碼形式有MPGE2、MPEG4、H.264、AC3等，通過軟件切換調用，實現不同數字信號的解碼，如圖4、圖5所示。

為了支持PC和視頻兩路輸入，芯片內設有一個3路10bit高精密視頻ADC，上限可達165MHz；支持HDMI1.3的高速信號輸入；多制式3D視頻解碼器，用于NTSC、PAL、SECAM制式；HDTV同步分離器、運動自適應解交織引擎：用以消除抖動效應的新型掃描變換裝置SRC；內設USB單端主控器，適應USB2.0版本格式；另外，最終實現10bit LVDS全高清信號輸出到LED液晶顯示屏。

伴音模塊設計

從MSD209輸出1V音頻信號，經過AZ4558音頻放大器提升3.3倍后，輸出給MSH9000，再經過功放放大，經過喇叭產生聲音，如圖6。

其中R1／R2=3.3、R3／R4=3.3，是左右聲道音頻放大器的放大倍數，MSH9000的放大倍數通過軟件(軟件接口為G0，G1)調節，從15db到31db，分四級。

MSH9000有兩個音頻聲道，每個通道均可提供10w輸出功率，芯片內的音頻功放運行在D類工作狀態，所以功放的功率很高，即使在播放音樂時，也不必使用散熱器，其輸出能與80hm阻抗的揚聲器匹配。MSH9000還能有效抑制咔咔聲和劈啪聲，即使在低功率1W輸出的條件下，也能播放高品質的音樂，其失真度THD小于1％。

整機軟件設計

整機軟件開發是基于8051內嵌MCU硬件架構體系，利用PC開發平臺進行設計和開發。為了使系統軟件更易于為人們所理解、設計、開發、測試和維護，整個軟件開發采用模塊化思想進行設計開發。整個軟件的運行基于時間驅動，調用相應模塊函數、實現各種電視接收、圖像和聲音處理以及顯示等功能、架構見圖7，流程見圖8。

小結

本方案采用全球化的設計理念，將各部分電路設計成為模塊化、標準化電路，硬件和軟件在簡單修改后，就可以適應不同地區數字和模擬信號，減少了重新規劃和設計的工作，相比一些舊的處理方案大大縮短了開發周期，提高了工作效率，為今后開發全球數模一體化液晶電視機起到一定借鑒意義。