基于数字信号处理器的标准清晰度电视实时传送复用器实现
王金础 方向忠 余松煜
摘 要:提出了一种采用数字信号处理器(DSP)的标准清晰度电视(SDTV)实时复用器的实现方案.系统以TI通用定点DSP TMS320C50为主处理器,配合少量可编程逻辑器件(PLD),在硬件和软件设计上充分利用DSP的特点,实现了将音频、视频和辅助数据实时复用成符合MPEG2系统层传输规范的码流.系统还具有RS编码功能和E2接口,具备加扰扩展功能.由于系统规范主要由DSP软件实现,因而能通过修改软件以适合不同的应用场合.系统具有完备的调试电路,良好的可维护性. WANG Jin-chu FANG Xiang-zhong YU Song-yu Abstract:An implementation of SDTV real-time multiplexer using digital signal processor(DSP) was introduced.The system uses the general fix poi nt DSP TMS320C50 of TI as main processor,PLD as coprocessor.Taking advantage of hardware and software designing with DSP,it can multiplex audio,video and auxili ary data according with the MPEG2 transport stream packet layer in real time.The multiplexer can output RS coded stream and has E2 interface.It has extended fun ction of data scrambling.Since it is realized by software of DSP mainly,the syst em can fit many different situations by modifying software conveniently.Also,the maintainability of this system is good with full on-board test circuit. 目前视频数字化技术席卷全球,符合MPEG2 MP@ML标准的标准清晰度电视(Standard Digital Television,SDTV)正在迅速普及,尤其以欧洲的数字信号处理器(Digital Video Broadca sting,DVB)计划为先导.DVB的卫星和电缆SDTV标准已经欧洲通信标准组织和ITU通过. 1 MPEG2传送层规范[1] MPEG2标准规定两种码流可以输出到信道,即基于可变长度打包的节目流(Program Stream,P S)和基于固定长度(188 bytes)打包的传送流(Transport Stream,TS).考虑到SDTV系统最终将用于地面开路广播,传输为有噪声信道,因此一般都采用TS流,而基于固定长度打包的TS流具有诸多优点[2]. 2 实时复用器的硬件实现 一个节目可以由多路基本码流合成,包括音频、视频和辅助数据等,一个节目也可以有多路音视频或多路辅助数据.复用器的功能就是按照MPEG2系统层规范,按照一定的复用策略将其交织复用成单一的系统码流.在复用过程中,插入时间标记,系统控制信息以及纠错编码或传输加扰等. |
图1 复用器硬件框图 串行的视频、音频和辅助数据首先经过电平转换(ECL或LVDS电平转化为TTL)并经可编程逻辑 器件(Programable Logic Device,PLD)进行串并转换后,将数据写入各自的先入先出(First In First Output,FIFO)缓存.PLD在并串转换的同时检测视频和音频PES头,在设计技巧上 充分利用FIFO的9 bit特性,由于DSP为16 bit,所以9 bit操作并不增加DSP的额外开销,但 能大大简化DSP找PES头的指令开销.DSP判断取入的数据,当其为一个新的PES包的包头,进 行相应的系统信息插入和包头对齐工作.为解决处理速度问题,在硬件设计上需采用一些技 巧和软件相结合,加快DSP检测的速度.DSP送出的TS包也充分利用9 bit的FIFO.因为解码的 需要,一个TS包必须正好编在一个RS编码帧内,TS包和RS帧必须对齐.如果不传递TS包头信 息,系统在RS编码前必须进行复杂的TS包头检测,为防止误把数据0x47作包头,必须设定一 定的检测规则,连续检测几个0x47,并判断间隔是否都为188(无RS码)或204(带RS码),如果 步距不对,则重新检测.由于TS包存在两种长度,因而在设计PLD时还必须设立控制寄存器进 行包长选择,逻辑比较复杂.充分利用DSP在TS打包时的已知信息,后面可以不必检测,同时 采用特殊的设计方法,省去后续复杂的节目参考时钟(Program Clock Reference,PCR)或搜 寻工作,充分利用DSP在输出TS包时的已知信息进行PCR计数值的插入,控制逻辑就十分简单 . 3 结 论 本复用器采用DSP软件实现复用功能,大大简化了系统设计,增加了系统的适应性.充分利用 9 bit FIFO资源,实现包头信息和标志位的高效传递,避免重复的包头检测逻辑和复杂的PCR域搜寻工作,大大降低了PLD逻辑资源的消耗量,简化了调试.由于整个复用都在DSP的处理之下,采用DSP的联合边界扫描JTAG接口,结合自检环路设计,可以方便地调试输入和输出码流的正确性.基于DSP软件的复用器和基于PLD设计的复用器相比,其成本大幅度降低,可调性和可维护性大大增强,而且由于采用软件为主,对于实现MPEG2系统层众多规范具有更大的灵活性,可以方便地根据应用场合的不同而作调整.在DSP软件设计上,充分利用了DSP的特点加以优化,克服了采用DSP软件处理速度上没有采用PLD硬件快的缺点,根据现场实测,基于C50-PQ80的复用器,其处理能力可以最高达到27 Mb/s,能够满足高清晰度电视(High Definition Television,HDTV)或是多路SDTV及其音频和辅助数据的复用速度.同时,利用DSP软件可以方便的加入数字电视加扰算法.该复用器目前应用于专业级的SDTV编码系统中,使用证明具有运行可靠、体积小、成本低等优点,取得了良好的效益.■ 作者简介:王金础(1972~),男,博士生. 参考文献: [1]ISO/IEC 13818.Generic coding of moving pictures and associated aud io:systems,Recommendation H.222.0[S]. ISO/IEC, 1995,22~32. |
联系客服