USB数字电视接收棒的设计与实现
0 引 言
近年来，电视数字化的发展十分迅速，我国于2007年8月正式实施自主开发的国家地面数字电视广播DMB-TH标准，基于DMB-TH标准的便携产品成为数字电视技术及产业发展的热点，市场潜力巨大。USB 2．0标准于2004年4月推出，增加了高速模式，将USB接口的速度提高到了480 Mb／s，是原来全速模式速度的40倍，拓展了USB接口的应用范围，使得通过USB接口传输高速率的标清乃至高清数字电视变为可能。
本文所研究与设计的USB数字电视接收棒正是基于USB 2．0以及DMB-TH标准的便携式设备，它可实现在笔记本电脑，台式机等带USB接口的设备上对数字电视的接收，并通过相应的上层播放软件实时的播放数字电视节目。
1 系统总体设计方案
1．1 系统框架
USB数字电视接收棒系统主要有以下4个模块构成，如图1为系统的原理图。
(1)高频头：负责将天线接收到的高频信号转换为基带信号，并将信号传输至信道解调器。
(2)信道解调器：完成自动增益控制、PN帧头捕获、信道估计与均衡、自动侦测与锁频、FFT变换等，将基带信号转换成TS码流输出，并将TS码流输至USB传输控制芯片。
(3)USB传输控制模块：该模块作为主控模块，加载相应的驱动程序后，通过I2C总线完成对高频头和信道解调器的初始化和后续控制，并将TS码流传输至PC机端。
(4)PC机端应用软件：实现对TS码流的接收，并通过播放器实时播放节目。
1．2 硬件资源
硬件方面，由于USB数字电视接收棒是一种体积小，功耗低，移动性好的便携式设备，且针对的是国标DMB-TH，所以选择的芯片也必须在这些方面特别考虑。经过研究，高频头选择Analog Device公司的AD-MTV102，信道解调芯片选择凌汛公司的LGS-8GL5芯片，它们都支持DMB-TH标准，USB传输控制芯片选择 Cypress公司的CY7C68013芯片，由这三块芯片搭建的硬件系统只需要USB接口的5 V电压就可以满足其功耗要求，且体积小巧(普通U盘大小)，便于携带，完全满足系统的设计要求。
1．3 软件资源
软件方面，PC机端应用程序的核心部分是实时播放器，需要播放的是TS码流，这是MPEG-2标准定义的一种码流。本方案采用基于DirectShow技术搭建的媒体播放器。DirectShow是DirectX家族中的成员，它为在Windows平台上处理各种格式的多媒体文件的回放、音视频采集等高性能要求的多媒体应用提供了完整的解决方案，重要的是它很好地支持了MPEG-2标准，它使应用程序开发人员从复杂的数据传输、硬件差异、同步性等工作解脱出来，总体应用框架和底层工作由DirectShow来完成，大大加快了开发进度。
2 硬件驱动程序的设计
硬件驱动程序是系统设计中很关键的一个部分，它直接关系到各硬件芯片是否能正常稳定的工作。硬件的驱动是由主控芯片来完成，在本方案中将uSB传输控制芯片CY7C68013作为主控芯片，它内置增强型的8051内核，通过I2C总线来控制前端的高频头和信道解调芯片，完成对前端的驱动。
硬件驱动程序设计主要是根据硬件电路的设计特点来编写CY7C68013的固件程序。固件程序可以处理来自系统的USB标准请求，完成各种数据的交换工作和事物处理。CypreSS公司提供了固件程序框架，用户可在此框架上增加自己的功能代码以完成相应功能。整个硬件驱动流程图如图2所示。
(1)设定USB芯片的工作方式为Slave FIFO，Au-to In模式，利用端点2(设为1 024×4 b大小)进行传输。在这种模式下USB芯片内的数据传输不需要8051内核的干预，利用CY7C68013特有的量子FIFO自动完成数据的传输，这样可以保证数据的传输速率不受到8051内核的频率限制而达到一个较高的速度，满足USB 2．0高速传输的要求。
(2)打开I2C总线，初始化高频头，延迟1 s后设定高频头的扫描频率，这里延迟1 s是为了保证高频头在初始化后能正常稳定的工作，是芯片在技术上的要求。
(3)初始化信道解调器，并将其设定为自动模式，使其自动检测信号参数并将信息反馈给高频头，协调两块芯片之间的某些参数(如增益等)，使两者配合工作。
