| 圖文電視綜合信息服務(wù)系統(tǒng)的核心技術(shù) 中南大學(xué)、湖南計算機(jī)股份有限公司黃深喜 中南大學(xué)樊曉平 長沙電力學(xué)院楊安平 摘要介紹圖文電視綜合信息服務(wù)系統(tǒng)播出端和接收端的核心技術(shù)。播出端利用視頻同步分離和插入、圖文電視、CPLD;接收端利用嵌入式CPU、嵌入式MODEM、CPLD、電視顯示與圖文電視等核心技術(shù)來實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計。 關(guān)鍵詞嵌入式CPUCPLD圖文電視嵌入式MODEMInternetTCP/IP協(xié)議信息服務(wù) 總體概述 隨著信息時代的到來,信息交換量成倍增加,人們對信息的交換手段和獲取途徑提出了更多的要求,各種信息服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。基于圖文電視的綜合信息服務(wù)系統(tǒng)憑其成熟、可靠的技術(shù)和低成本的運(yùn)營費(fèi)用以及有線電視網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及等優(yōu)勢,已經(jīng)占據(jù)家庭信息服務(wù)市場很大份額,其實現(xiàn)的服務(wù)內(nèi)容廣泛,如金融、證券、新聞、體育、文化娛樂、廣告、氣象等。尤其是近幾年國內(nèi)證券、外匯投資等業(yè)務(wù)的迅速增長,促進(jìn)了圖文電視應(yīng)用的快速發(fā)展。 圖1證券、外匯圖文電視信息播出系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖本文從圖文電視的播出端和接收端入手,闡述該類信息服務(wù)系統(tǒng)的核心技術(shù)和相應(yīng)的解決方案。 一、 圖文電視技術(shù)簡介 根據(jù)CCIR 957#報告的定義,圖文電視業(yè)務(wù)是處于電視信號結(jié)構(gòu)中的一種數(shù)字廣播業(yè)務(wù)。它利用電視信號場消隱期（VBI）中某幾行或占用電視信號的全部有效行傳送圖文和數(shù)據(jù)信息。前一種方式不影響本頻道的正程電視節(jié)目,目前已被國內(nèi)信息服務(wù)商廣泛采用;后一種方式需要占用本頻道的全部資源,應(yīng)用較少,但速度是前者的幾十倍到上百倍。圖文電視的發(fā)送和接收端技術(shù)指標(biāo)均應(yīng)遵循國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1429-93《中文圖文電視廣播系統(tǒng)（CCST）技術(shù)規(guī)范》 \[2\]。 國際CCIR組織已將圖文電視系統(tǒng)納入到開放系統(tǒng)互連（OSI）的七層模型中來描述,如表1所列。圖文電視信息服務(wù)系統(tǒng)主要由信息編輯、信息播出、數(shù)據(jù)傳輸和信息接收四個部分組成。 表1圖文電視系統(tǒng)的功能分層 層次〖〗功 能 描 述7應(yīng)用層〖〗顯示、編輯、打印等6表示層〖〗文字、圖形、顯示屬性5會話層〖〗頁尋址、頁連接、頁分類、頁存儲4傳輸層〖〗信息格式、信息控制部分、信息識別、信息數(shù)據(jù)部分3網(wǎng)絡(luò)層〖〗數(shù)據(jù)信息尋址、數(shù)據(jù)格式確定2鏈路層〖〗字節(jié)同步、誤碼控制1物理層〖〗射頻調(diào)制類型;數(shù)據(jù)信號的電平、波形、比特率;用于數(shù)據(jù)通信的電視行數(shù);數(shù)據(jù)初級編碼二、 播出核心技術(shù) 以證券、外匯信息服務(wù)系統(tǒng)為例,圖文電視信息播出系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 在該播出系統(tǒng)中,圖文電視播出卡是系統(tǒng)的一個重要部件。它是一塊PC插卡,其核心模塊為視頻同步分離模塊和CPLD模塊。 視頻同步分離模塊主要由LM1881\[3\]構(gòu)成。LM1881能夠從復(fù)合視頻信號中精確地分離出行同步、垂直同步等信號,并能區(qū)別出電視奇偶場。圖文信息加載電路根據(jù)這些分離出的精確定時,按照《中文圖文電視廣播系統(tǒng)（CCST）技術(shù)規(guī)范》的要求,將播出卡上的雙端口緩存器的數(shù)據(jù)插在設(shè)定的場消隱期中的某幾行或全部有效顯示行。 播出卡上的CPLD采用XILINX公司的XC95108\[4\]或其它公司類似集成度的CPLD。在CPLD中集成了PC總線（ISA或PCI總線）接口、地址解碼電路和圖文信息加載電路。 圖2機(jī)頂盒主要功能模塊框圖三、 接收核心技術(shù) 接收端是裝有圖文電視解碼器的電視機(jī)頂盒或PC插卡�；趫D文電視機(jī)頂盒的主要功能模塊框圖如圖2所示。 在設(shè)計圖文電視機(jī)頂盒時,有幾個核心技術(shù)需要注意,這些核心技術(shù)包括：嵌入式CPU、核心控制邏輯、圖文電視信號接收與解碼、嵌入式MODEM模塊、電視顯示和TCP/IP協(xié)議的實現(xiàn)等。 1. 嵌入式CPU 圖3圖文電視接收與解碼模塊電路原理簡圖嵌入式CPU的選型是至關(guān)重要的。如果選擇的CPU性能太低,則大量的信息來不及處理,圖文信息的顯示就滯后很長,甚至導(dǎo)致死機(jī),使機(jī)器無法使用;如果選擇高性能的CPU,則會增加產(chǎn)品的成本,給用戶帶來不必要的資金投入。選擇合適結(jié)構(gòu)體系的CPU對于軟件開發(fā)來說可以節(jié)省大量的時間和精力。另外,隨著圖文電視播出系統(tǒng)利用的電視信號場消隱期（VBI）中行數(shù)的增加,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)越來越多,這對CPU的性能要求也就越來越高;當(dāng)采用電視信號的全部有效行傳輸數(shù)據(jù)時,對CPU的性能要求達(dá)到最高。 在信息系統(tǒng)運(yùn)營時,通常根據(jù)實際情況折中考慮場逆程資源和CPU的選型。例如,在證券、外匯實時行情信息服務(wù)系統(tǒng)中,運(yùn)營商通常采用3～6行的場逆程資源。在這種情況下,采用Intel公司20MHz、25MHz或40MHz的80C186XL\[5\]即可保證實時數(shù)據(jù)滯后時間小于10s(秒)。 在一款證券專用機(jī)頂盒設(shè)計中,我們采用了80C186XL。該嵌入式CPU內(nèi)部集成了大量有用的外圍功能模塊,如：中斷控制器、定時/計數(shù)器、DMA控制器、DRAM刷新單元和片選控制單元等。這些功能模塊可使產(chǎn)品設(shè)計得非常緊湊,而且更重要的是80C186XL與PC機(jī)的CPU兼容,程序員可充分利用通用PC軟件開發(fā)工具,并借鑒大量的PC軟件開發(fā)經(jīng)驗。 2. 核心控制邏輯 核心控制邏輯模塊可采用復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）XC95108,用VHDL語言在CPLD中設(shè)計地址鎖存器、數(shù)據(jù)收發(fā)器、DRAM控制器、電視顯示控制器和其它接口部件。CPLD的采用可大幅度提高產(chǎn)品的集成度和可靠性,降低產(chǎn)品成本。 3. 圖文電視信號的接收與解碼 圖文電視信息是通過有線電視網(wǎng)傳輸?shù)矫總�家庭的,因此,在接收端需要設(shè)計有線圖文電視接收和解碼電路。在設(shè)計中可采用有線電視高頻頭接收電視射頻（RF）信號。高頻頭將射頻信號轉(zhuǎn)換成視頻（video）信號,然后送到圖文電視解碼芯片SAA5284\[6\]進(jìn)行解碼處理。SAA5284以DMA方式傳輸解碼后的數(shù)據(jù)。本模塊的電路原理簡圖如圖3所示。 4 嵌入式MODEM模塊 圖文電視是以廣播方式傳輸數(shù)據(jù)的,不具備反向傳輸數(shù)據(jù)的功能。在很多應(yīng)用場合需要雙向通信功能,為實現(xiàn)這一功能,電視機(jī)頂盒內(nèi)設(shè)計有一款嵌入式MODEM（RC224ATL）\[7\]。嵌入式MODEM可將電視機(jī)頂盒接入公用電話網(wǎng)（PSTN）。電路通過CPLD實現(xiàn)與MODEM接口;程序通過AT命令操作MODEM。 5. 電視顯示機(jī)頂盒利用電視機(jī)來顯示。國內(nèi)的電視廣播采用的是PAL\ D制式,分辨率為625線,隔行掃描。與CRT監(jiān)視器相比,電視的行頻、幀頻均較窄,閃爍現(xiàn)象明顯,顯示分辨率也很低。在產(chǎn)品設(shè)計時須盡可能克服上述缺點(diǎn)。電視顯示的控制功能是用CPLD實現(xiàn)的。根據(jù)實際使用情況,我們將顯示分辨率設(shè)置為640×256或640×480,顏色設(shè)置為16色,并采用了反閃爍濾波、色度濾波和亮度濾波等措施,這樣用普通電視機(jī)即可實現(xiàn)較好的顯示效果。由于CPLD采用了上述針對電視顯示的補(bǔ)償措施,因此,電視編碼器只須用普通的VCD/DVD編碼器。 6. TCP/IP協(xié)議的實現(xiàn) TCP/IP協(xié)議是信息設(shè)備接入Internet網(wǎng)必須具備的通信協(xié)議,是一系列非常復(fù)雜的協(xié)議族。信息家電上網(wǎng)的目的并非瀏覽網(wǎng)頁,而是以TCP/IP協(xié)議方式借助Internet傳輸一些控制指令和數(shù)據(jù)。在這些應(yīng)用中,不需要信息家電解釋完整的TCP/IP協(xié)議族,只須能夠處理TCP、UDP、IP、PPP等關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。實現(xiàn)這些協(xié)議有兩種方式：一是采用TCP/IP協(xié)議專用集成電路來實現(xiàn),如S\ 7600A;二是采用純軟件的方式來實現(xiàn),這時80C186XL速度要求達(dá)到40MHz,而且對軟件設(shè)計提出了更高的要求。 7. PC圖文電視接收卡 圖文電視接收端的另一種常用實現(xiàn)方式是裝有圖文電視解碼器PC插卡。PC卡的關(guān)鍵電路見圖3的粗黑框內(nèi)部分,主要由高頻頭、圖文電視解碼器SAA5284和CPLD XC95108組成。其中XC95108實現(xiàn)的功能有ISA或PCI總線接口、地址解碼、I2C總線和DMA接口電路。 結(jié)束語 圖文電視的數(shù)據(jù)信號傳輸率為6.9375Mbit/s。數(shù)據(jù)傳輸具有很強(qiáng)的實時性。有線電視網(wǎng)作為一種成本低廉的高速信息通道,已經(jīng)鋪入千家萬戶。利用圖文電視和有線電視網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)綜合或?qū)I(yè)信息服務(wù)。近年來,圖文電視在證券、外匯交易等領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展非常迅速。MES 參考文獻(xiàn) 1鐘海明.圖文電視系統(tǒng)原理與應(yīng)用.北京：人民郵電出版社,1996 2GB/T 14219-93.中文圖文電視廣播（CCST）技術(shù)規(guī)范 3LM1881 Video Sync Separator. National Semiconductor Corporation 4XILINX Inc.XC95108 In\ System Programmable CPLD 5Intel Co.80C186XL/80C188XL Microprocessor User’s Manual 6SAA5284 Multimedia video data sheet.Philips Semiconductors 7Embedded MODEM Family RC224ATL/RC224ATLV Data Sheet. Conexant System Inc. |
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