數(shù)模一體化液晶電視機設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：介紹以晨星半導(dǎo)體公司的解碼芯片MSD209為核心，設(shè)計了一款數(shù)模一體化液晶電視機，詳細介紹該一體機的整機結(jié)構(gòu)，各個模塊電路的工作原理，以及整機軟件的設(shè)計與實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)模一體機；中頻解調(diào)；模塊化設(shè)計

引言

數(shù)模一體機可以同時接收模擬和數(shù)字廣播電視信號。筆者參與研發(fā)的數(shù)模一體機采用晨星半導(dǎo)體公司解碼芯片MSD209為核心，不需要外接機頂盒，只需要一條電視天線輸入就可以同時接收數(shù)字和模擬電視信號。由于解碼芯片內(nèi)部包括對模擬和數(shù)字信號的解碼，解碼芯片的集成度比較高，外圍元件比較少，機器操作界面簡單明了。下面介紹該一體機的整機結(jié)構(gòu)設(shè)計思路，希望對今后設(shè)計數(shù)模一體化液晶電視機有一定借鑒。

整機電路結(jié)構(gòu)設(shè)計

整機電路設(shè)計

整機電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。整機具有高清Full HD超薄LED背光顯示屏，能夠?qū)崿F(xiàn)4：3和16：9信號自動識別功能；符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，待機功率小于1W；感應(yīng)按鍵，自由操控，科技時尚；動態(tài)Gamma控制、膚色調(diào)整、黑電平延伸等，使圖像層次分明、色彩鮮艷、時刻保持清晰視像：能夠接收模擬信號制式和數(shù)字信號制式；內(nèi)置數(shù)字多媒體播放器，可支持H.264、MPEG4等多種音視頻格式。該機型具有3路AV輸入，2路YPbPr輸入，1路VGA輸入，3路HDMI輸入，2路USB輸入，1路AV輸出，1路耳機輸出。伴音功放采用晨星半導(dǎo)體公司MSH9000，伴音功率8W×2：DDR采用512Mbit 2片：FLASH采用4Mbit；HDMI切換IC采用3選l通道設(shè)計的IC。

中頻解調(diào)設(shè)計

模擬中頻解調(diào)設(shè)計

電視機接收到模擬電視信號經(jīng)過數(shù)模一體化高頻頭將模擬高頻信號轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號，再分別經(jīng)過圖像和伴音聲表面波濾波器后，將信號輸入模擬中頻解調(diào)芯片，進行圖像和伴音解調(diào)，經(jīng)中頻放大器分離出模擬CVBS全電視信號。

對于不同地區(qū)的模擬信號，通過數(shù)模一體化高頻頭轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號頻率也不相同，PAL／SECAM制式的模擬中頻信號頻率為38／38.9MHz，NTSC制式的模擬中頻信號頻率為45.75MHz。設(shè)計不同地區(qū)的數(shù)模一體機時，將圖像和伴音聲表面波濾波器，以及模擬中頻解調(diào)芯片更換成與PAL／SECAM／NTSC制式相對應(yīng)的元件，這大大減少了開發(fā)時間，提高了工作效率。

數(shù)字中頻解調(diào)設(shè)計

電視機接收到數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)模一體化高頻頭將數(shù)字高頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號，輸入到數(shù)字中頻解調(diào)芯片內(nèi)，進行子帶解調(diào)、取樣率變換、整形和校正后，輸出并行TS數(shù)字碼流，如圖2、圖3所示。

對于不同地區(qū)的數(shù)字信號，通過數(shù)模一體化高頻頭轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號頻率也不相同、ATSC制式的數(shù)字中頻信號頻率為44MHz，DVB-T制式的數(shù)字中頻信號頻率為45.75MHz。設(shè)計不同地區(qū)的數(shù)模一體機時，將數(shù)字中頻解調(diào)芯片更換成與ATSC／DVB-T制式相對應(yīng)的解調(diào)芯片。

解碼模塊設(shè)計

數(shù)字中頻信號TS流經(jīng)過視頻緩存控制器后，通過解量化器、運動矢量算法設(shè)計，數(shù)字解碼，最終得到10bit數(shù)字RGB信號。數(shù)字解碼部分，由于數(shù)字信號的不同，解碼方式也不相同，數(shù)字解碼形式有MPGE2、MPEG4、H.264、AC3等，通過軟件切換調(diào)用，實現(xiàn)不同數(shù)字信號的解碼，如圖4、圖5所示。

為了支持PC和視頻兩路輸入，芯片內(nèi)設(shè)有一個3路10bit高精密視頻ADC，上限可達165MHz；支持HDMI1.3的高速信號輸入；多制式3D視頻解碼器，用于NTSC、PAL、SECAM制式；HDTV同步分離器、運動自適應(yīng)解交織引擎：用以消除抖動效應(yīng)的新型掃描變換裝置SRC；內(nèi)設(shè)USB單端主控器，適應(yīng)USB2.0版本格式；另外，最終實現(xiàn)10bit LVDS全高清信號輸出到LED液晶顯示屏。

伴音模塊設(shè)計

從MSD209輸出1V音頻信號，經(jīng)過AZ4558音頻放大器提升3.3倍后，輸出給MSH9000，再經(jīng)過功放放大，經(jīng)過喇叭產(chǎn)生聲音，如圖6。

其中R1／R2=3.3、R3／R4=3.3，是左右聲道音頻放大器的放大倍數(shù)，MSH9000的放大倍數(shù)通過軟件(軟件接口為G0，G1)調(diào)節(jié)，從15db到31db，分四級。

MSH9000有兩個音頻聲道，每個通道均可提供10w輸出功率，芯片內(nèi)的音頻功放運行在D類工作狀態(tài)，所以功放的功率很高，即使在播放音樂時，也不必使用散熱器，其輸出能與80hm阻抗的揚聲器匹配。MSH9000還能有效抑制咔咔聲和劈啪聲，即使在低功率1W輸出的條件下，也能播放高品質(zhì)的音樂，其失真度THD小于1％。

整機軟件設(shè)計

整機軟件開發(fā)是基于8051內(nèi)嵌MCU硬件架構(gòu)體系，利用PC開發(fā)平臺進行設(shè)計和開發(fā)。為了使系統(tǒng)軟件更易于為人們所理解、設(shè)計、開發(fā)、測試和維護，整個軟件開發(fā)采用模塊化思想進行設(shè)計開發(fā)。整個軟件的運行基于時間驅(qū)動，調(diào)用相應(yīng)模塊函數(shù)、實現(xiàn)各種電視接收、圖像和聲音處理以及顯示等功能、架構(gòu)見圖7，流程見圖8。

小結(jié)

本方案采用全球化的設(shè)計理念，將各部分電路設(shè)計成為模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化電路，硬件和軟件在簡單修改后，就可以適應(yīng)不同地區(qū)數(shù)字和模擬信號，減少了重新規(guī)劃和設(shè)計的工作，相比一些舊的處理方案大大縮短了開發(fā)周期，提高了工作效率，為今后開發(fā)全球數(shù)模一體化液晶電視機起到一定借鑒意義。