基于ATSC便攜式液晶數(shù)模一體機應(yīng)用設(shè)計

肖 勇，鄧家先，徐永恒，鄧振波

（海南大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，海南 ?？?570228）

0 引言

隨著數(shù)字地面電視廣播在世界范圍內(nèi)高速發(fā)展，很多國家都在積極地開發(fā)本國的數(shù)字地面廣播[1]。目前，世界上有三大制式的地面數(shù)字電視節(jié)目，美國的美國高級電視業(yè)務(wù)顧問委員會（ATSC，Advanced Television Systems Committee），歐洲的數(shù)字視頻廣播（DVB，Digital Video Broadcasting），日本的（ISDB，Integrated Services Digital Broadcasting），這里主要是針對地面廣播領(lǐng)域設(shè)計與實現(xiàn)了一款符合美國ATSC制式要求的便攜式液晶電視接收機，此款機能夠很方便的在廚房，庭院，車庫，臥室或其它能夠接收地面廣播的地方收看數(shù)字電視節(jié)目[2]。

1 整機特點和功能

此電視接收機方案相對于其他的同類產(chǎn)品來說有很強的性能和價格優(yōu)勢，產(chǎn)品主芯片由兩塊 IC組成，一塊是ARK1839A，它是一款高集成度的視頻顯示控制系統(tǒng)級芯片；另一塊是LGDT1111T，這兩塊芯片通過UART（異步串口）通訊。此產(chǎn)品能夠接收模擬（美國NTSC制式）和數(shù)字（美國ATSC制式）電視信號，支持無線（AIR）和有線（CABLE）信號的接收；支持3種以上的語言（英語、法語、西班牙語等），有兩路輸入通道（TV和 AV），一路輸出（耳機），畫面比例轉(zhuǎn)換功能（16：9，4：3），EPG（電子節(jié)目導(dǎo)航），CCD（數(shù)字字幕），V-CHIP（美國電視節(jié)目分級標(biāo)準(zhǔn)），自動搜臺提示，有密碼鎖功能，支持美國立體聲。

2 工作原理

如圖 1所示為便攜式系統(tǒng)框圖所示，高頻信號（ATSC制或NTSC制）經(jīng)由天線進(jìn)入TDVW_104F模數(shù)一體化高頻頭（Tuner）處理后輸出中頻IF信號，分2路：

①如果是數(shù)字中頻信號（DIF），則進(jìn)入 LG1111T解調(diào)和解碼，輸出視頻亮色分離（Y/C）信號送入ARK1839A芯片處理后輸出模擬RGB信號和行場同步信號驅(qū)動模擬液晶屏顯示重建后的圖像，（ATSC—AUDIO）音頻信號送入復(fù)用器HCF4052，最后經(jīng)過功率放大器G1450驅(qū)動揚聲器發(fā)聲。

②如果是經(jīng)高頻頭內(nèi)部解調(diào)器解調(diào)后的模擬彩色全電視信號（TV-CVBS）則進(jìn)入 ARK1839A解碼，最后輸出模擬RGB信號和行場同步信號驅(qū)動模擬液晶屏板顯示，N制音頻信號經(jīng)由 HCF4052,再到功率放大器 G1450，驅(qū)動揚聲器發(fā)聲，輸出重建后的聲音。

圖1 便攜式一體機系統(tǒng)框

一體機主要由幾個模塊組成：高頻和中頻通道；信道解調(diào)和信源解碼部分；IR接收模塊；下面針對這些模塊進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

2.1 高頻和中頻通道：

該方案采用的是LG電子公司的型號為TDVW-104F的數(shù)模一體化三頻段頻率合成式高頻頭。TDVW-104F采用I2C總線技術(shù)，軟件可通過 I2C總線（SDA串行數(shù)據(jù)線，SCL串行時鐘線）向調(diào)諧器傳送5個字節(jié)的控制信息，準(zhǔn)確的調(diào)諧出所需要的頻點信號。

如圖2所示為頻率合成式高頻頭組成框圖，在頻道調(diào)諧時，軟件向調(diào)諧器接口電路傳送波段數(shù)據(jù)和分頻比數(shù)據(jù)等控制信息，于是高頻頭內(nèi)的可編程分頻器等電路對本振電路的振蕩頻率進(jìn)行分頻，再與一個穩(wěn)定度極高的基準(zhǔn)頻率在鑒相器內(nèi)進(jìn)行比較。若兩者有頻率和相位誤差時，則立即產(chǎn)生一個相位誤差電壓去控制本振頻率，直到兩者相位相等，此時的本振頻率即被精確鎖定在所收看的頻道上。從天線輸入的射頻信號（VHFL頻段：54～88 MHz、VHFH頻段：174～216 MHz、UHF頻段：470～806 MHz）首先經(jīng)過輸入濾波電路，然后再通過高頻放大，混頻，輸出中頻信號（包括圖像中頻和伴音中頻信號）。ATSC和NTSC中頻信號通過相應(yīng)的中頻帶通濾波器，再經(jīng)過中頻放大，最后利用 SAW 聲表面濾波器選則所要的頻道。

圖2 頻率合成式高頻頭組成框

如表1所示 為TDVW_H104F高頻調(diào)諧器（Tuner）的控制數(shù)據(jù)。其中，字節(jié)1是器件的地址；字節(jié)2和字節(jié)3用于設(shè)置分頻比；字節(jié)3,4,5為控制數(shù)據(jù)；MA1，MA0用于調(diào)諧部分電壓控制；T1/ATSS，ATP2，ATP1，ATP0用于 RF AGC的起控點；RS2，RS1,RS0用于設(shè)置參考時鐘的分頻比；CP1，CP2用于設(shè)置PLL鎖相環(huán)的電荷泵；P5，BS4，BS3，BS2，BS1用于設(shè)置不同頻段的轉(zhuǎn)換；T3，T2，T0/XLO用于設(shè)置高頻頭的XTAL時鐘輸出；ATC用于選擇不同的帶通濾波器；STBY用于待機模式的控制，當(dāng)設(shè)置為1時，高頻頭即進(jìn)入待機模式，而當(dāng)設(shè)置為0時，則正常工作。

表1 TDVW_H104F高頻調(diào)諧器的控制數(shù)據(jù)

2.2 信道解調(diào)和信源解碼模塊

數(shù)字部分解調(diào)[4]和解碼由高頻調(diào)諧器和LGDT1111T共同完成，其中高頻調(diào)諧器完成高頻信號的選頻，放大，混頻；LGDT1111T內(nèi)部解調(diào)器完成8-VSB殘留邊帶信道調(diào)制的解調(diào)并輸出TS碼流.再由內(nèi)部解碼模塊對MPEG-2格式碼流解碼，輸出Y/C信號，最后進(jìn)入ARK1839A由視頻解碼矩陣還原出RGB信號。

模擬解調(diào)部分由內(nèi)置高頻頭內(nèi)的解調(diào)器對 QAM 調(diào)制信號完成解調(diào)，輸出模擬CVBS信號，進(jìn)入ARK1839A由視頻解碼矩陣還原出RGB信號。

2.3 IR接收模塊以及控制電路

如圖3所示，遙控系統(tǒng)組成中的控制芯片（ARK1839A）就對脈沖編碼信號進(jìn)行譯碼，識別，根據(jù)譯碼的結(jié)果，按固定程序輸出相應(yīng)的控制信號（如調(diào)諧，頻道轉(zhuǎn)換，音量，亮度，色飽和度，對比度等控制電壓），控制電視機的相應(yīng)電路，完成相應(yīng)操作。

圖3 程序主流程

3 IIC總線的應(yīng)用

該總線是一雙線串行總線（串行數(shù)據(jù)線 SDA和串行時鐘線SCL），它提供了一小型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為總線上的電路共享公共的總線，連接到總線上的器件間可以相互傳遞信息[3]。每個器件都有唯一的地址識別，而且都可以作為一個發(fā)送器或者接收器（由器件的功能決定）。器件在執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸時要分主機和從機，主機是初始化總線的數(shù)據(jù)傳輸并產(chǎn)生允許傳輸?shù)臅r鐘信號的器件，此時，任何被尋址的器件都被認(rèn)為是從機。該方案以ARK1839A作為主機，通過I2C總線傳遞數(shù)據(jù)給掛在總線上的 IC進(jìn)行讀寫，(這些 IC包括 TUNER (TDVW_H104F)，LCD驅(qū)動器，存儲器(FLASH,E2PROM)和本機鍵盤接口等等),然后 IC做出回應(yīng)，執(zhí)行并響應(yīng)相應(yīng)的動作。I2C器件的應(yīng)用大大減少了電路間的連線，減小了電路板的尺寸，降低了硬件的成本，并提高了系統(tǒng)的可靠性。

4 液晶面板驅(qū)動芯片的軟件結(jié)構(gòu)介紹

硬件上電以后[5]，主機編程接口對底層硬件進(jìn)行檢測并配置其工作在正常狀態(tài)，然后將存儲在 flash中的代碼加載到SDRAM中，接著加載軟件系統(tǒng)進(jìn)入軟件入口執(zhí)行代碼，如圖4所示。

圖4 遙控系統(tǒng)的組成

①首先進(jìn)入程序入口函數(shù) main（），對系統(tǒng)相應(yīng)的器件初始化，比如：單片機 8052初始化；液晶屏參數(shù)初始化；電源模塊初始化；紅外模塊初始化;OSD靜態(tài)參數(shù)初始化)。

②然后，系統(tǒng)進(jìn)入無限循環(huán)檢測和采集系統(tǒng)的最外層和底層模塊的輸入以及驅(qū)動這些模塊響應(yīng)事件。

③事件的控制框架流程是：獲取輸入，處理輸入，響應(yīng)輸入；例如：來自遙控器或者本機按鍵的命令被獲取后，由系統(tǒng)作相應(yīng)處理并由底層硬件響應(yīng)。

5 結(jié)語

這里設(shè)計是專門針對北美市場而設(shè)計研發(fā)的一款7寸便攜式LCD電視機[6]，操作方便，實用性強，性價比高，目前已處于生產(chǎn)階段。相對于國內(nèi)，這種小屏幕的液晶電視在國外比較流行。數(shù)字電視系統(tǒng)逐漸取代模擬電視系統(tǒng)已成為必然的趨勢，并朝著多功能，多媒體方向發(fā)展，后續(xù)的產(chǎn)品開發(fā)可在支持高速移動接收和網(wǎng)絡(luò)IPTV[7]等方面進(jìn)行功能擴展。

[1] 俞斯樂. 電視原理[M]. 第6版.北京:國防工業(yè)出版社,2008.

[2] 李建,吳久清,陳寧. 大屏幕液晶數(shù)模一體電視機的設(shè)計實踐[J].電視技術(shù),2009,33(11):50-53.

[3] 孫學(xué)群.數(shù)字電視軟硬件體系分析及系統(tǒng)設(shè)計的研究[D].成都:電子科技大學(xué),2005.

[4] 林德志.美國 ATSC制式大屏幕液晶電視硬件設(shè)計[D].廈門:廈門大學(xué),2008.

[5] 李興旺,周亮.數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中 LDPC編碼器及實現(xiàn)[J].通信技術(shù),2010,43(05):1-3.

[6] Advanced Television Systems Committee. ATSC Standard A/54 Guide to the Use of the ATSC Digital Television Standard[EB/OL].(2003-12-11)[2011-01-12]. http://www.atsc.org/cms/standards/a_54a_with_corr_1.pdf.

[7] 曾愛華，劉捷.冼進(jìn). IPTV系統(tǒng)架構(gòu)與主要技術(shù)[J].通信技術(shù),2010,43(03):171-173,176.