硅片TUNER在PC-TV上的应用

硅片 TUNER在 PC-TV上的应用摘要 ： 本文介绍一款 USB接口的 A+D电视接收盒的设计， 该设计采用小尺寸的硅片 TUNER与 EM2880芯片方案有机组合，实现了一款小巧便携的 USB电视接收盒，此电视盒安装极为方便， 只要将所配的 USB 电缆直接插到台式或笔记本电脑上的 USB 口即告完成， 笔记本电脑可以籍此成为一台集移动电视，移动录像机和 VCD/DVD 节目制作功能为一体的数字视频设备。关键词： PC-TV USB接口 模块功能1 引言在电脑上收看和录制电视节目是对用电视机看电视、 用录像机录制电视节目方式的一种有效补充， 可以在没有电视机的办公室等环境下收看到重要的新闻事件、 精彩赛事等， 可以实现用笔记本电脑的移动收看，可以直接录制成数据格式的文件，便于编辑、保存、重放、传播。在电脑上收看电视的设备称为电脑电视接收器，简称 PC-TV。 PC-TV按照与电脑的接口不同分为 PCI 接收卡、 USB接收盒、 Card Bus 接收卡等几类，按照接收信号的不同分为模拟电视接收器、数字电视接收器、模拟 +数字电视（简称 A+D）接收器这三类。 PCI 接口卡只能安装在台式机里使用， Card Bus 接口的设备要求笔记本电脑上有 Card Bus 接口，所以限制了这两类卡的使用， USB接收盒是最方便使用的，因而适用性最强。 A+D电视接收器既可以接收模拟电视也可以接收数字电视，比单一模式的电视接收器功能更强。2 系统方案系统框图如下：天线 或有线电视 电缆连接到 TV_CABLE处， 将电视射频信号引入硅片调谐器 XC3028芯片中。模拟电视射频信号经 TUNER解调后，输出 CVBS视频信号送 TI 公司的视频解码器芯片TVP5150AM,解码成数字视频信号送 EM2880的数字视频接口；同时 TUNER输出 SIF 格式的音频信号送 EMP202芯片 AC_97解码成数字音频，送到 EM2880的音频接口。 EM2880对模拟电视的视频和音频数据进行处理，经 USB接口传送给计算机。DVB-T数字电视射频信号经 TUNER解调后， 输出解调信号经 ZARLINK公司的 MT352芯片进行解码，输出 TS流送 EM2880处理，经 USB接口传送给计算机。计算机通过 USB驱动程序获得电视视频和音频数据流，通过 WINDVR软件 进行播放或录制。3 主要模块功能硅片 TUNER 硅片 TUNER选用 XCEIVE公司的 XC3028芯片，芯片功能框图如下：XC3028支持 42-862MHZ 频带范围的全球有线电视信号和地面广播电视信号的调谐，具备频道选择、解调功能，不需要外接 SAW滤波器，不需要手工调节。它将所选频道转换成中频信号（ IF ） , 内部高精度 A/D 对 IF 信号进行采样，转换成数字信号。对于信号源是模拟电视标准的信号，视频信号被解调，输出基带组合视频（ CVBS） , 同时伴音被过滤出来输出为二次中频（ SIF） 。在 DTV模式下， 数字电视信号用标准 的高抑制通道滤波器过滤 出来， 并转换成一种用户可编程的输出频率，经过 D/A 转换， DTV信号被高性能平滑低通滤波，经可变增益放大器输出。MT352 DTV解调器选用 ZARLINK公司的 MT352芯片。MT352是一款第三代 COFDM（编码正交频分复用）电视解调器 ，符合 ETS 300 744 规定的 DVB标准，可以用于 6， 7， 8MHZ的频道带宽，支持 2K 或 8K 模式，适应于各种传输模式。芯片包括一个高性能 10bits A/D 转换器，能够直接接收 36.17 或 43， 75MHZ的中频信号，自动产生适合 6， 7， 8MHZ OFDM信号的采样率。芯片内置一个处理器实现解调算法，输出标准 MPEG TS流。芯片配置控制接口很简单，是 2 线 I2C 总线接口。对于 DVB-C 有线电视网络信号， DTV解调器选用 ZARLINK公司的？芯片 。EM2880 PC-TV的核心芯片是视频捕获芯片，选用了 EMPIA公司的 EM2880芯片。EM2880 USB VIDEO CAPTURE芯片是 EMPIA技术公司的高集成度 VLSI 芯片，是一款通过USB2.0 接口做视频捕获的高性价比解决方案。通常， USB视频子系统包含 USB视频捕获芯片、视频源和音频源。从框图中可以看出， EM2880芯片中包括 7 个模块：视频接口视频管道音频接口码流缓冲串行接口引擎I2C 接口视频接口模块 接收来自外部视频源的视频数据，支持多种视频源： 8 位视频输入口、支持拜耳 RGB格式、交织和非交织视频、带外同步场 ID 的 CCIR-601 4:2:2 YUV 、嵌入同步和场 ID 的 CCIR-656 YUV 格式。从视频源中提取的视频时钟 VCLK和参考信号 VREF,HREF用于选通输入的视频数据，支持 CCIR-656 协议。从输入视频中选择一个矩形视频子块送到下一个模块：视频管道。视频管道模块 提供下列操作：黑对准伽玛校正RGB增益和偏置缺陷象素补偿8 位拜耳到 24 位 RGB的上采样色彩空间转换至 YUV 象素累计下缩放锐度增强对比度、亮度、饱和度调整UV偏差调整输出整形图像压缩经过上述处理，压缩和得视频信号送码流缓冲模块。音频接口模块 包含一个 AC97控制器和一个 I2S SLAVE功能块 , 同时只有一个功能块能工作，可通过 EEPROM来配置使用哪个功能块。AC97控制器与外部 AC97 编解码器接口，接口类型是 4 线 AC97链路，支持的音频采样率有 48K,44.1K,32K,16K,8K 。I2S SLAVE 与外部 I2S MASTER接口，接口类型是 3 线 I2S 总线。 MASTER是典型的立体声译码器，支持音频采样率 48K,44.1K,32K 。音频接口块将串行音频输入转换成 PCM16格式，存储到码流缓冲模块中。码流缓冲模块 存储最后的音频和视频数据， 在收到请求后把数据发给串行接口引擎 SIE.码流缓冲模块可以支持 24MB/S的反异步视频传输和 0.2MB/S 反异步音频传输。串行接口引擎 可分为 2 个子模块： 前端的 SIE 控制器和后端的 USB端点逻辑。 SIE 控制器管理 USB数据包及交互， 端点逻辑实现视频捕获所需要的端点规定的逻辑。 SIE 通过 UTMI总线与 USB2.0PHY 通信。支持模拟和数字 TV,有一个数字电视专用的 TS流接口，支持 8 位并行 TS流输入、 1 位串行 TS流输入、与 DVB-T 或 ATSC解调器接口。EM2880符合 USB电源管理标准，当 USB总线持续 3MS空闲时，芯片自动进入挂起模式，同时关闭所有内部时钟，并发送关电信号给其它外部器件。USB 2.0 PHY包含 12MH全速收发器， 480MHZ高速收发器， PLL,UTMI 控制器。收发器符合 USB2.0 电学规定。 PLL 支持全片的时钟。 UTMI控制器与 SIE 通信， PHY设计做了低功耗优化，因而可以被 SIE 挂起以节电。EM2880使用 I2C 串行总线与 NTSC译码器通信， 串口包含 SCL和 SDA信号， 都是双向 OC口，外部需要加上拉电阻。VIDEO DECODER 视频译码器选用 TI 公司的 TVP5150芯片。TVP5150芯片是超低功率 NTSC/PAL/SECAM视频译码器， 可将输入 NTSC/PAL/SECAM视频信号转换成 8 位 ITU-R BT.656 格式的视频信号输出，可以得到分离的同步信号。该芯片通过 I2C 总线编程。芯片的功能是将模拟视频转换成 YCbCr 4:2:2 的数字组合视频，输入格式支持 CVBS和 S-VIDEO，采用方式为 ITU-R BT.601( 从 14.31818-MHZ 晶振产生的 27MHZ)，输出格式是 8 位 4： 2： 2 或带嵌入同步的 8 位 ITU-R BT.656 。芯片内部框图如下：芯片包含以下主要模块：弹性同步检测带模拟处理器的 ADC 4 线自适应梳状滤波器的 Y/C 分离色度处理器亮度处理器视频时钟、定时处理器和节电控制输出格式化I2C 接口VBI 数据处理器CVBS和 S-VIDEO的微版本检测AUDIO DECODER 音频译码器选用 EMPIA公司的 EMP202芯片。EMP202是 2 通道 20 位 DAC和 20 位 ADC全双工 AC’ 97 2.2 兼容的立体声音频编解码器，可提供 2 对音量可独立调节的立体声输出， 一路单声道输出，一路耳机输出。在本系统中， 来自 TUNER的音频从 VIDEO-IN 口输入 EMP202芯片， 经芯片译码后， 数字音频信号从 PCM in 口输出给 EM2880的音频源接口。4 总结本 USB TV接收盒是在 EM2880数字 +模拟 TV 视频捕获方案的基础上组合了 XCEIVE3028 A+D TUNER和其它音视频编解码器而设计的，具有功能全、体积小、功耗低的特点，配合相应的软件可实现具备移动电视、录像机和 VCD/DVD 节目制作功能为一体的迷你型数字视频设备。参 考 文 献[1] http://www.ieee802.org/16 / [2] 3GPP RP-040461, Proposed Study Item on Evolved UTRA and UTRAN. [3] 3GPP TR 25.913 V730, Requirements for Evolved UTRA (E-UTRA) and Evolved UTRAN (E-UTRAN). [4] 3GPP TR 25.814 V120, Physical Layer Aspects for Evolved UTRA. [5] 3GPP TR 23.882 V100, 3GPP System Architecture Evolution: Report on Technical Options and Conclusions. [6]XC3028 Single-Chip Multi-Standard Tuner+ VIF/SIF for Analog and Digital TV,First Release Datasheet Revision1.1,December 2004,Xceive Corporation [7]MT352 COFDM Demodulator datasheet, July 2004, ZARLINK Semiconductor [8]EM2880 USB Video Caputure Device,support DVB-T/ATSC and NTSC/PAL/SECAM, hardware specification,2004,EMPIA Technology [9]EMP202 Single-Chip Dual-Channel AC’ 97 Audio Codec for PC Audio Systems,2003, EMPIA Technology [10]TVP5150A/TVP5150AM1 Ultralow Power NTSC/PAL/SECAM Video Decoder With Robust Sync Detector, Data Manual, May 2004, TEXAS INSTRUMENTS