基于CC1100+MSD209的網(wǎng)絡(luò)液晶電視方案

莫 輝，郭 斌，陳 羽

（康佳集團(tuán)，廣東 深圳 518053）

1 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和消費(fèi)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?yuàn)蕵返闹匾M成部分。電視機(jī)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(luò)功能、更多先進(jìn)的接口和更強(qiáng)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(shí)尚和年輕的消費(fèi)者所關(guān)注，電視的互聯(lián)網(wǎng)功能已經(jīng)成為當(dāng)前平板電視的主流。本文介紹了一個(gè)基于C2 Microsystems公司的CC1100芯片的網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)模塊，搭配一個(gè)電視前端芯片即可實(shí)現(xiàn)完整的網(wǎng)絡(luò)電視方案。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(luò)功能整合為一體，可以很大程度地滿足用戶對(duì)多媒體和網(wǎng)絡(luò)下載方面的需求，實(shí)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(luò)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(shí)芯片集成了USB，PCIE，SATA控制器，方便用戶擴(kuò)展各種應(yīng)用接口。

網(wǎng)絡(luò)電視還需要一個(gè)前端芯片進(jìn)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(qiáng)大。

圖1 CC1100內(nèi)部框圖

2.2 方案說明

2.2.1 連接關(guān)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(dòng)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(hào)給 MSD209，MSD209經(jīng) ADC，SCALER然后進(jìn)行顯示。音頻方面，因?yàn)镃C1100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(jìn)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(jìn)行通信，當(dāng)用戶通過遙控器操作網(wǎng)絡(luò)功能時(shí)，首先MSD209接收紅外遙控信號(hào)，時(shí)行紅外解碼后轉(zhuǎn)成特定串口命令通知CC1100進(jìn)行處理 （詳細(xì)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(luò)功能模塊以CC1100為核心，配合相關(guān)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(luò)相冊(cè)與新聞資訊等網(wǎng)絡(luò)相關(guān)功能。

其中外圍電路SPI FALSH模塊存儲(chǔ)CC1100的BOOT程序，里面包含了相關(guān)的配置信息；SD CARD模塊存儲(chǔ)了CC1100的主程序，通過BOOT引導(dǎo)后讀取；DDR模塊用于數(shù)據(jù)交換臨時(shí)存儲(chǔ)；RTC模塊通過I2C和CC1100通信，由CC1100設(shè)定時(shí)間，到特定時(shí)間后發(fā)送一中斷信號(hào)給CC1100，從而調(diào)用相應(yīng)程序，實(shí)現(xiàn)相關(guān)實(shí)時(shí)功能；PCIE-CLOCK模塊提供一個(gè)高頻時(shí)鐘信號(hào)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(hào)作相應(yīng)的處理，再傳送到CC1100，從而使CC1100能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)功能，下載的網(wǎng)絡(luò)資源存儲(chǔ)在外接的USB存儲(chǔ)設(shè)備；CC1100在播放、瀏覽網(wǎng)絡(luò)（或外接USB存儲(chǔ)設(shè)備）資源時(shí)，輸出YPbPr信號(hào)給電視功能模塊MSD209，從而再驅(qū)動(dòng)液晶顯示屏顯示圖像，輸出S/PDIF信號(hào)給MSD209，再通過功放驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器或耳機(jī)發(fā)聲。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 USB切換（圖3）

圖3 USB端口切換示意圖

因?yàn)镃C1100有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，但最大只能播放分辨力為720p的視頻，面對(duì)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(luò)功能，但在高清多媒體解碼能力方面比CC1100強(qiáng)，可以支持1080p的視頻播放，為了讓用戶體驗(yàn)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(luò)下載用1100的USB端口，當(dāng)播放視頻碼流時(shí)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(gè)USB切換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)USB端口兩個(gè)系統(tǒng)共用，無須用戶插拔USB存儲(chǔ)設(shè)備，改善用戶了體驗(yàn)。當(dāng)用戶進(jìn)行下載時(shí)將USB端口切換到1100網(wǎng)絡(luò)功能模塊，當(dāng)用戶進(jìn)行流媒體播放時(shí)，MSD209通過I/O口切換開關(guān)，將USB端口連接到MSD209，供MSD209進(jìn)行解碼播放。

2.3.2 網(wǎng)絡(luò)模塊復(fù)位（圖4）

圖4 網(wǎng)絡(luò)模塊復(fù)位

因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)電視需要后臺(tái)下載功能，但網(wǎng)絡(luò)模塊因系統(tǒng)復(fù)雜容易出現(xiàn)工作異常，所以在進(jìn)行后臺(tái)下載的時(shí)候有可能網(wǎng)絡(luò)模塊死機(jī)而用戶不知道，造成用戶浪費(fèi)大量時(shí)間。所以本文介紹了一種新的復(fù)位方式，如上圖所示，兩個(gè)系統(tǒng)上電時(shí)分別在各自的復(fù)位電路復(fù)位進(jìn)入正常工作狀態(tài)，隨后CC1100即通過串口每隔一段時(shí)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(shí)間內(nèi)接收不到心跳包即表明1100工作異常，MSD209延遲一段時(shí)間再作檢測(cè)，若多次檢測(cè)仍然檢測(cè)不到心跳包，則MSD209自動(dòng)通過一個(gè)I/O口復(fù)位CC1100，使CC1100重新進(jìn)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(gè)關(guān)鍵點(diǎn)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(luò)傳輸能力，該芯片集成了PHY和MAC，簡(jiǎn)化了用戶設(shè)計(jì)難度，RTL8103和CC1100之間通過PCI-E接口進(jìn)行傳輸，PCI-E所需的125 MHz參考時(shí)鐘由時(shí)鐘產(chǎn)生芯片PI6C557產(chǎn)生，為保證時(shí)鐘信號(hào)的穩(wěn)定和精確，對(duì)PI6C557的電源和地要進(jìn)行嚴(yán)格的濾波處理，同時(shí)該芯片應(yīng)位于CC1100和RTL8103的中間位置，避免走線距離不等造成兩個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘產(chǎn)生相位差。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹

3.1 整體概述

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

圖5 程序結(jié)構(gòu)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(shí)式操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，每個(gè)模塊分時(shí)占用系統(tǒng)資源，模擬多線程，使得每個(gè)模塊都可以“實(shí)時(shí)”地運(yùn)行。各模塊之間的接口參數(shù)一般采用全局變量，相當(dāng)于在內(nèi)存中分配給每個(gè)模塊以固定的數(shù)據(jù)區(qū)，每個(gè)模塊在運(yùn)行時(shí)無須開辟臨時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)，方便數(shù)據(jù)交換而不影響單獨(dú)的模塊實(shí)時(shí)運(yùn)行。硬件一級(jí)互連采用I2C總線，包括MCU、存儲(chǔ)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(gòu)的MCU，主頻300 MHz，軟件采用多進(jìn)程，是架構(gòu)在Linux操作系統(tǒng)之上的一套軟件。軟件架構(gòu)上采用分層思想，以提高軟件的復(fù)用性和可維護(hù)性。軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的結(jié)構(gòu)，便于擴(kuò)展和維護(hù)。

3.2 軟件設(shè)計(jì)介紹

以MSD209程序?yàn)橹鳎刂普麄€(gè)系統(tǒng)的電源管理、電視基本功能的實(shí)現(xiàn)和USB視頻文件的播放；CC1100程序負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)模塊的運(yùn)行，相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)，USB圖片、音頻文件的播放。用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)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(shè)置

頭碼為0xE7，尾碼為0x7E，各占一個(gè)字節(jié)。對(duì)頭碼的檢測(cè)需要分為兩步：1）取第一個(gè)字節(jié)的前3位，若為111時(shí)轉(zhuǎn)入2），否則丟棄。2）取第一個(gè)字節(jié)的后5位，若為00111時(shí)通過確認(rèn)，否則作其他處理。

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

指令字段占2個(gè)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(zhǎng)度根據(jù)指令的需要變化。

校驗(yàn)和字段的數(shù)值表示“長(zhǎng)度”、“指令”、“數(shù)據(jù)”3個(gè)字段中值為1的位的個(gè)數(shù)。

例：E7060700057E表示Virtual_Key 1。

下面分別介紹MSD209和CC1100的軟件簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)思路：

1）MSD209軟件：架構(gòu)方面是基于51單片機(jī)的系統(tǒng)架構(gòu)開發(fā)，主要包括了待機(jī)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(duì)獨(dú)立的模塊。

軟件流程方面：兩個(gè)主要模塊均為單線程。其中主程序通過分時(shí)復(fù)用的方式對(duì)各任務(wù)進(jìn)行處理。此外主程序還通過消息機(jī)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(duì)底層模塊進(jìn)行封裝，盡量減小與應(yīng)用層代碼的耦合度，以便后期移植和擴(kuò)展。底層模塊設(shè)計(jì)采用分層思想，把驅(qū)動(dòng)層、系統(tǒng)層和應(yīng)用層分開，使整個(gè)代碼結(jié)構(gòu)更加清晰，便于維護(hù)。

4 小結(jié)

目前網(wǎng)絡(luò)功能逐漸成為平板電視的標(biāo)準(zhǔn)配置，該功能也受到了廣大消費(fèi)者的喜愛和接受。本文介紹的基于CC1100+MSD209網(wǎng)絡(luò)液晶電視方案，能實(shí)現(xiàn)視頻下載與在線播放、音頻下載與在線播放、網(wǎng)絡(luò)相冊(cè)與新聞資訊等網(wǎng)絡(luò)相關(guān)功能，同時(shí)方案簡(jiǎn)單可靠，成本合理，是電視網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代一個(gè)比較成功的方案。