莫 輝，郭 斌，陳 羽

（康佳集團，廣東 深圳 518053）

1 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和消費者家庭寬帶接入的普及，因特網(wǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)代家庭生活娛樂的重要組成部分。電視機除了要求高水平的圖像聲音質(zhì)量以外，與因特網(wǎng)連接的網(wǎng)絡功能、更多先進的接口和更強大的附加功能已經(jīng)成為不可缺少的元素，并被越來越多的追求時尚和年輕的消費者所關注，電視的互聯(lián)網(wǎng)功能已經(jīng)成為當前平板電視的主流。本文介紹了一個基于C2 Microsystems公司的CC1100芯片的網(wǎng)絡功能實現(xiàn)模塊，搭配一個電視前端芯片即可實現(xiàn)完整的網(wǎng)絡電視方案。

2 硬件系統(tǒng)設計介紹

2.1 芯片介紹

CC1100內(nèi)部框圖如圖1，它是一顆高性能集成芯片，功能非常豐富，它將目前流行的媒體播放和網(wǎng)絡功能整合為一體，可以很大程度地滿足用戶對多媒體和網(wǎng)絡下載方面的需求，實現(xiàn)產(chǎn)品的差異化。其內(nèi)部包括了CPU、Media Processor、Audio Processing Subsystem，其中的Media Processor能夠支持目前網(wǎng)絡流行的大部分視頻格式， 如 rmvb，H.264，wmv，MPEG-2/4，divx，xvid，flv，且能提供模擬或數(shù)字視頻輸出接口，Audio Processing Subsystem能夠提供S/PDIF和I2S數(shù)字音頻接口。同時芯片集成了USB，PCIE，SATA控制器，方便用戶擴展各種應用接口。

網(wǎng)絡電視還需要一個前端芯片進行圖像和聲音處理，本文前端處理芯片采用MSTAR公司的MSD209，它內(nèi)置雙8051MCU、全制式彩色解碼器、聲音處理模塊、視頻縮放處理器等；支持串、并行TS流接收、MPEG-2視頻解碼、MPEG-2音頻解碼、MPEG-4視頻解碼、H.264視頻解碼、Realvideo 解碼、ADC、3D-Deinterlace、Scaler、雙8/10-bit LVDS接口、3路模擬RGB輸入等，內(nèi)置3路HDMI，功能強大。

圖1 CC1100內(nèi)部框圖

2.2 方案說明

2.2.1 連接關系

如圖2為本方案硬件系統(tǒng)框圖，CC1100需外掛2顆DDR2、SPI Flash、Nandflash和網(wǎng)口驅(qū)動芯片等外圍器件。在與MSD209連接方面，CC1100通過輸出固定720p分辨力的 YPbPr信號給 MSD209，MSD209經(jīng) ADC，SCALER然后進行顯示。音頻方面，因為CC1100只能輸出數(shù)字音頻，而209不僅能接收模擬音頻還可以接收數(shù)字音頻，所以兩者之間通過S/PDIF進行連接，這樣可以省下一顆音頻DAC，降低方案成本；MSD209與CC1100之間通過UART串口進行通信，當用戶通過遙控器操作網(wǎng)絡功能時，首先MSD209接收紅外遙控信號，時行紅外解碼后轉(zhuǎn)成特定串口命令通知CC1100進行處理 （詳細串口通信協(xié)議見下文軟件系統(tǒng)介紹）。

圖2 系統(tǒng)框圖

2.2.2 工作原理

網(wǎng)絡功能模塊以CC1100為核心，配合相關的外圍電路模塊完成視頻下載與在線播放、音頻下載與在線播放、網(wǎng)絡相冊與新聞資訊等網(wǎng)絡相關功能。

其中外圍電路SPI FALSH模塊存儲CC1100的BOOT程序，里面包含了相關的配置信息；SD CARD模塊存儲了CC1100的主程序，通過BOOT引導后讀取；DDR模塊用于數(shù)據(jù)交換臨時存儲；RTC模塊通過I2C和CC1100通信，由CC1100設定時間，到特定時間后發(fā)送一中斷信號給CC1100，從而調(diào)用相應程序，實現(xiàn)相關實時功能；PCIE-CLOCK模塊提供一個高頻時鐘信號給CC1100和PHY+MAC模塊；PHY+MAC模塊通過RJ45接口連以太網(wǎng)，把接收到的信號作相應的處理，再傳送到CC1100，從而使CC1100能夠?qū)崿F(xiàn)相關網(wǎng)絡功能，下載的網(wǎng)絡資源存儲在外接的USB存儲設備；CC1100在播放、瀏覽網(wǎng)絡（或外接USB存儲設備）資源時，輸出YPbPr信號給電視功能模塊MSD209，從而再驅(qū)動液晶顯示屏顯示圖像，輸出S/PDIF信號給MSD209，再通過功放驅(qū)動揚聲器或耳機發(fā)聲。

2.3 關鍵技術

2.3.1 USB切換（圖3）

圖3 USB端口切換示意圖

因為CC1100有強大的網(wǎng)絡功能，但最大只能播放分辨力為720p的視頻，面對現(xiàn)在越來越多的全高清視頻碼流，CC1100顯得無能為力，而MSD209沒有網(wǎng)絡功能，但在高清多媒體解碼能力方面比CC1100強，可以支持1080p的視頻播放，為了讓用戶體驗到全高清視頻帶來的樂趣，目前通常的做法是MSD209和CC1100各自配備自己的USB端口，網(wǎng)絡下載用1100的USB端口，當播放視頻碼流時則用209的USB端口。但這種方式給用戶操作帶來了不便，因此本方案利用一個USB切換開關，實現(xiàn)了一個USB端口兩個系統(tǒng)共用，無須用戶插拔USB存儲設備，改善用戶了體驗。當用戶進行下載時將USB端口切換到1100網(wǎng)絡功能模塊，當用戶進行流媒體播放時，MSD209通過I/O口切換開關，將USB端口連接到MSD209，供MSD209進行解碼播放。

2.3.2 網(wǎng)絡模塊復位（圖4）

圖4 網(wǎng)絡模塊復位

因為網(wǎng)絡電視需要后臺下載功能，但網(wǎng)絡模塊因系統(tǒng)復雜容易出現(xiàn)工作異常，所以在進行后臺下載的時候有可能網(wǎng)絡模塊死機而用戶不知道，造成用戶浪費大量時間。所以本文介紹了一種新的復位方式，如上圖所示，兩個系統(tǒng)上電時分別在各自的復位電路復位進入正常工作狀態(tài)，隨后CC1100即通過串口每隔一段時間向MSD209發(fā)送固定信息（心跳包），表明1100工作正常，一但MSD209在規(guī)定時間內(nèi)接收不到心跳包即表明1100工作異常，MSD209延遲一段時間再作檢測，若多次檢測仍然檢測不到心跳包，則MSD209自動通過一個I/O口復位CC1100，使CC1100重新進入正常工作狀態(tài)。

2.3.3 以太網(wǎng)收發(fā)芯片

本方案的另一個關鍵點是以太網(wǎng)收發(fā)芯片，本文選用realtek公司的RTL8103，它能提供10/100 Mbit/s的網(wǎng)絡傳輸能力，該芯片集成了PHY和MAC，簡化了用戶設計難度，RTL8103和CC1100之間通過PCI-E接口進行傳輸，PCI-E所需的125 MHz參考時鐘由時鐘產(chǎn)生芯片PI6C557產(chǎn)生，為保證時鐘信號的穩(wěn)定和精確，對PI6C557的電源和地要進行嚴格的濾波處理，同時該芯片應位于CC1100和RTL8103的中間位置，避免走線距離不等造成兩個系統(tǒng)的時鐘產(chǎn)生相位差。

3 軟件系統(tǒng)設計介紹

3.1 整體概述

圖5為軟件程序結(jié)構框圖，軟件系統(tǒng)由MSD209和CC1100兩套程序組成。

圖5 程序結(jié)構方框圖

其中MSD209部分的CPU采用Twin-turbo 8051 MCU，軟件為單線程，采用分時式操作系統(tǒng)的設計思想，每個模塊分時占用系統(tǒng)資源，模擬多線程，使得每個模塊都可以“實時”地運行。各模塊之間的接口參數(shù)一般采用全局變量，相當于在內(nèi)存中分配給每個模塊以固定的數(shù)據(jù)區(qū)，每個模塊在運行時無須開辟臨時數(shù)據(jù)區(qū)，方便數(shù)據(jù)交換而不影響單獨的模塊實時運行。硬件一級互連采用I2C總線，包括MCU、存儲器等，其他的控制接口采用普通I/O或PWM端口。

CC1100部分的CPU采用的是MIPS架構的MCU，主頻300 MHz，軟件采用多進程，是架構在Linux操作系統(tǒng)之上的一套軟件。軟件架構上采用分層思想，以提高軟件的復用性和可維護性。軟件設計采用模塊化的結(jié)構，便于擴展和維護。

3.2 軟件設計介紹

以MSD209程序為主，控制整個系統(tǒng)的電源管理、電視基本功能的實現(xiàn)和USB視頻文件的播放；CC1100程序負責網(wǎng)絡模塊的運行，相關功能的實現(xiàn)，USB圖片、音頻文件的播放。用戶對網(wǎng)絡模塊的操作先由MSD209接收后轉(zhuǎn)發(fā)給CC1100。兩程序間通過串口通信的方式發(fā)送指令、傳送數(shù)據(jù)。串口通信協(xié)議如表1所示。

表1 串口通信協(xié)議參數(shù)設置

頭碼為0xE7，尾碼為0x7E，各占一個字節(jié)。對頭碼的檢測需要分為兩步：1）取第一個字節(jié)的前3位，若為111時轉(zhuǎn)入2），否則丟棄。2）取第一個字節(jié)的后5位，若為00111時通過確認，否則作其他處理。

長度字段占1個字節(jié)，用來表示串口命令總長度(單位byte)，包含頭碼、長度、指令、數(shù)據(jù)、檢驗和和尾碼。Len值不固定。

指令字段占2個字節(jié)，高字節(jié)保留，指令需要的參數(shù)由后續(xù)的數(shù)據(jù)字段傳送。

數(shù)據(jù)字段與“指令”字段的命令配合使用，其長度根據(jù)指令的需要變化。

校驗和字段的數(shù)值表示“長度”、“指令”、“數(shù)據(jù)”3個字段中值為1的位的個數(shù)。

例：E7060700057E表示Virtual_Key 1。

下面分別介紹MSD209和CC1100的軟件簡要設計思路：

1）MSD209軟件：架構方面是基于51單片機的系統(tǒng)架構開發(fā)，主要包括了待機電源管理模塊和主程序模塊。主程序模塊中還包括聲音解碼、視頻解碼、流媒體解碼等相對獨立的模塊。

軟件流程方面：兩個主要模塊均為單線程。其中主程序通過分時復用的方式對各任務進行處理。此外主程序還通過消息機制控制聲音解碼、視頻解碼等模塊的工作。

2）CC1100軟件：采用模塊化思想，對底層模塊進行封裝，盡量減小與應用層代碼的耦合度，以便后期移植和擴展。底層模塊設計采用分層思想，把驅(qū)動層、系統(tǒng)層和應用層分開，使整個代碼結(jié)構更加清晰，便于維護。

4 小結(jié)

目前網(wǎng)絡功能逐漸成為平板電視的標準配置，該功能也受到了廣大消費者的喜愛和接受。本文介紹的基于CC1100+MSD209網(wǎng)絡液晶電視方案，能實現(xiàn)視頻下載與在線播放、音頻下載與在線播放、網(wǎng)絡相冊與新聞資訊等網(wǎng)絡相關功能，同時方案簡單可靠，成本合理，是電視網(wǎng)絡化時代一個比較成功的方案。