圖1：GX1101和GX6107雙調諧器方案框架圖

　　該機頂盒應該包含如下功能：雙路DVB-S信號接收，同時播放節目，實現PIP功能；EPG、字幕、圖文電視、VBI；USB PVR錄制、回放、邊播邊錄、MP3播放、JPEG播放；BT656輸出轉HDMI，支持SCART輸出；基本音視頻輸出，SPDIF輸出。
硬件方案設計
　　GX1101芯片簡介
　　GX1101是基帶信號采樣轉換到MPEG-2碼流的衛星數字電視信道接收芯片，主要用于衛星傳輸的數字電視，數字語音壓縮編碼的數字解調和信道解碼。它完全按照DVB-S標準（ETS300421）設計，由針對I路和Q路的雙A/D，QPSK解調，前向糾錯單元（FEC）等部分構成。
　　支持對未知信道頻率，符號率及內碼碼率的高速掃描模式，在無任何信號信息的情況下，實現全頻段的高速節目搜索。全數字化的載波恢復和定時恢復設計，無需外部反饋環，片上載波環的跟蹤范圍最大可達45MHz。FEC的設計與DVB-S標準兼容，實現完全數字化。
　　GX6107芯片簡介
　　GX6107是面向DVB-S市場推出的一款高性能低成本機頂盒SoC芯片，內部集成信道ADC，DVB-S信道解調-解碼器，高性能32位RISC CPU，雙路MPEG2解復用器，MPEG2視頻解碼器，MPEG2音頻解碼器，去隔行及后處理單元，真彩色的OSD及2D圖形加速，電視編碼，視頻DAC，音頻DAC，USB2.0
HOST接口，以太網MAC接口，GuestBus接口等功能模塊，提供優異的整機功能，性能和BOM成本。
　　真彩色的OSD及2D圖形加速可以提供絢麗的界面效果，支持數據廣播中的各種瀏覽器需求。專有的視頻處理算法可以完成視頻去隔行和縮放效果，提供視頻逐行輸出。同時靈活的抓屏功能可以提供各種快拍和多畫面瀏覽功能。
　　電視編碼支持所有的PAL和NTSC制式，內部集成的四路視頻DAC可以滿足各種視頻輸出需求，包括SCART接口。
硬件方案介紹
　　方案簡介
　　本解決方案外圍配置與主要功能：1. 外圍配置，32MB DDR SDRAM和2MB Nor SPI Flash；2.
支持兩路DVB-S信道獨立工作，可實現兩路節目PIP；3.視頻，支持AV輸出和SCART輸出，支持SCART擴展成雙SCART，支持16：9和4：3切換，支持RGB和CVBS切換；4.音頻，支持SPDIF同軸PCM輸出，支持BT656輸出，外接HDMI發射器；5. USB接口。

圖2：雙調諧器實現框架圖

　　雙調諧器模塊
　　本解決方案支持兩路DVB-S信道同時解調，經過兩路解復用器和一路視頻解碼器后，既可以實現單信道的PIP，又可以實現雙信道的PIP。兩路調諧器相互獨立工作。

  

圖3：USB模塊實現框架圖

　　USB模塊
　　GX6107支持USB HOST
2.0。支持速率480Mbps。本方案支持PVR錄制、回放、邊播邊放、JPEG播放、MP3播放。方案中采用2A的保險絲，可支持U盤和大硬盤。支持熱插拔。
 

 

圖4：HDMI接口實現框架圖

　　HDMI模塊
　　GX6107支持BT656輸出，支持720P及向下格式。在本解決方案中，需要外接一個HDMI
發射器即可實現HDMI輸出。通過BT656輸出8位視頻信號，同時輸出單根SPDIF替代4根I2S信號。用I2C來控制HDMI發射器的工作狀態。方案支持HDMI接口熱插拔。
 

圖5：同軸SPDIF輸出實現框架圖

　　SPDIF輸出

　　GX6107的SPDIF模塊支持IEC60958標準的PCM數字音頻輸出，支持IEC61937標準的AC-3壓縮數字音頻輸出。本方案支持SPDIF同軸輸出。電路根據標準采用簡單有效的分壓，隔直，由主芯片輸出的3.3V峰峰值變到接上負載后的700mV到1V左右。達到音響實際接收同軸SPDIF有效電壓。

 

圖6：SCART輸出實現框架圖

　　SCART輸出
　　GX6107支持4路視頻DAC，支持CVBS和RGB信號同時輸出。故本方案支持SCART接口，同時支持SCART的各種模式切換，包括4：3/16：9切換，CVBS/RGB模式切換，由GPIO控制三極管電路完成。同時通過擴展，可以實現雙SCART功能。在視頻上，有一階π型低通濾波器，截至頻率為8MHz，符合視頻信號的頻譜特性，同時有效的濾除帶外雜波干擾。音頻上，主芯片輸出PWM波，進行濾波后，最大有750rms，經過運放放大后，輸出給SCART接口。
軟件方案設計
　　本方案在軟件結構設計上，按照縱向以層次處理的內容分層、橫向以資源獨立和功能獨立相結合分塊的原則，加強層與層、塊與塊之間的獨立性，以提高它們的可移植性并提高衍生方案生成的效率；本方案在功能實現上除包含了諸如EPG、節目編輯、節目搜索等基本功能外，還包含可供選擇的諸如PIP、PVR、JPEG、MP3、多畫面等可供配置的多項高級功能，同時本方案還可提供諸如MAC、CI、CA、雙調諧器等外圍電路和功能的擴展需求。下文將從解決方案軟件的結構設計特色應用功能描述兩個方面來介紹該解決方案軟件設計部分的內容。
　　軟件結構
　　本設計方案中機頂盒的軟件體系分為如圖7所示幾個層次，各層定義了其專門負責處理的內容。相鄰層次之間，以接口函數的形式傳遞數據，非直接接觸的層次需要其它層作中間層來傳遞數據。在分層良好的軟件結構組織形式下，各模塊僅通過對外接口與其它層之間發生聯系，模塊之間的協助工作以接口封裝和接口參數傳遞與返回來完成。軟件分層實現了各層的獨立性，有利于系統模塊的移植以及軟件系統的維護。

圖7：機頂盒軟件架構分層

　　整個軟件可以分為操作系統、系統軟件和應用軟件幾個模塊。應用軟件模塊由下至上細分為中間層（COM）、應用模塊層（APP）、UI適配層（UIAL）、用戶界面層（UI）等四個層次。COM層負責對系統軟件模塊所提供的應用接口進行簡單的封裝，以保證整個軟件方案中應用層與系統層的獨立性，為實現應用軟件模塊在不同的系統軟件上應用提供可移植性基礎。APP層為上層應用功能的實現提供通用解決方法，該層建立于中間層之上、位于UI適配層之下。APP層的典型用例如數據庫，以下層多個模塊（如Node、Time、flash等）為基礎實現某些特殊功能，為上層應用如EPG、節目搜索、節目播放等應用功能的實現提供如獲取和存儲節目信息、系統節點信息等功能。UIAL層建立于應用模塊層和中間層之上，該層以功能實現為依據進行接口封裝，為上層應用功能的實現提供設備控制參數設置、數據處理、界面繪制等基本功能實現接口。UI層完成與功能實現相關的界面繪制和界面操作，并調用下層提供接口完成應用功能的實現。層與層之間的調用關系如圖8所示，箭頭終點模塊可直接調用箭頭起點模塊所提供的對外接口。
 

圖8：層間調用關系圖

　　軟件整體縱向分為多個獨立的層次，各層內又按照不同的規則分為多個單元模塊。根據實際使用需求，系統軟件內部以設備資源為層內單元劃分依據（與硬件層分塊類同），應用軟件部分以功能模塊為層內單元劃分依據。軟件各層次內部單元劃分如圖9所示。

圖9：機頂盒軟件層內單元劃分圖

　　COM層是對系統軟件模塊提供的應用接口的簡單封裝，其層內分塊有諸如Demux、AV、SmartCard等與設備資源相關的模塊，同時又結合應用軟件模塊層內以功能為單元分塊的原則，有如EPG、Timer、PSI等與功能實現相關的模塊。APP根據某些通用需求而建立的模塊，目前APP層包含有DataBase、Search、BSP、SystemInitialize等塊。UIAL層則基本上依據功能實現的原則劃分為如AV、Dbase、EPG、Search、Upgrade、TTX等功能塊。UI層內則根據為實現應用功能而設計的功能菜單分為如Main
Menu、Channel List、EPG等菜單模塊。

圖10：中間層塊間調用關系圖

　　應用軟件模塊的COM層塊內部實現與該模塊內其它的層塊內的實現不同，該層內模塊內部實現由下至上分為如圖4-4所示API封裝、模塊內部處理、對外接口封裝三層。Driver API Oriented部分負責對系統軟件模塊提供的對外接口的封裝；Other Module External API部分負責對同層其它模塊提供的對外接口的封裝；Module Internal則屬于模塊內部處理部分；External API為模塊提供的對外接口；Module Config為模塊配置部分內容；External Message為模塊發出的對外消息。
模塊特色功能描述
　　本方案不僅支持如節目搜索、節目播放控制、節目編輯、節目指南、節目預約、字幕、圖文電視等基本功能，還支持如畫中畫、個人視頻錄像、JPEG瀏覽、MP3播放、多畫面等功能，同時還支持對雙調諧器、CI、MAC等的擴展。
　　1) PVR功能模塊
　　PVR，即個人視頻錄像技術。PVR功能模塊的實現概括起來講包含了對節目錄制、節目回放、時移功能等PVR功能的實現方案；細節實現上講包含了對如暫停、快放等特技播放，連跳、跳到指定時間播放等功能的支持；就軟件方案菜單上講，提供了對預約錄制、一鍵錄制、一鍵PVR瀏覽等功能的支持。整個功能的方案設計和代碼實現按上節對應用軟件結構和模塊分層所提出的要求分層分模塊實現，目前本方案已在多個客戶方案上進行了移植和應用。

 

圖11：錄制菜單

　　如圖11為PVR錄制實現菜單，該菜單支持預約錄制和立即錄制。當Time OnOff開關選擇On選項時，編輯好預約配置選項后，按紅色鍵即可建立與用戶設置參數對應的PVR預約錄制事件；當Time OnOff開關選擇Off選項時，按紅色鍵則立即開始節目錄制。同時該方案還為用戶提供第二種錄制方式，即一鍵立即錄制功能和一鍵預約功能。第二種具體實現過程為：按PVR立即錄制按鍵，立即開始對當前播放節目的錄制；按Timer按鍵，在Timer設置菜單中實現對PVR預約錄制事件的建立。第二種實現方式下，PVR預約錄制事件的建立菜單如圖12所示。方式一針對PVR錄制功能定制，方式二則可用于所有與預約相關的事件建立，用戶可根據具體需求選擇。

 

圖12：PVR預約錄制事件建立第二種方式

　　該方案既支持由菜單進入對如MP3、JPEG、PVR等文件的瀏覽界面，同時還針對PVR文件的瀏覽提供了一鍵支持功能，即按PVR瀏覽快捷按鍵，進入PVR文件瀏覽界面。目前方案支持對MPG、VOB、DAT等視頻文件的播放，MPG文件為目前方案錄制節目生成文件后綴。PVR文件瀏覽界面如圖13所示。

 

圖13：PVR文件預覽與編輯界面

 

　　從PVR節目瀏覽界面可進入全屏PVR回放界面，功能菜單如圖14所示。本方案支持如多倍速、暫停、跳放等特技播放功能。時移功能即邊錄邊放功能，其功能菜單界面與普通回放同。

圖14：PVR回放界面

　　2） PIP功能模塊
　　PIP即畫中畫功能，使用該功能，用戶在大畫面收看某一節目的同時可以在通過小畫面瀏覽所有不影響大畫面節目播放的節目。該模塊有三個應用特點：
　　a)大小畫面有其自身的節目列表，不使用同一節目列表。大畫面節目列表完全獨立于小畫面節目列表；小畫面節目列表依賴大畫面節目列表，但小畫面節目列表對大畫面節目列表沒有任何限制。其應用界面如圖15所示.

圖15：PIP畫面節目列表菜單界面

　　b) 該方案支持大小畫面交換以及小畫面的自由縮放和自由移動位置功能。大小畫面的節目是可以互相交換的，即大畫面播放原小畫面上播放的節目，而小畫面上播放原大畫面上的節目。小畫面的位置移動功能和自由縮放功能則支持用戶根據個人需求和喜好來調節小畫面的大小和位置，其應用見圖16所示，綠色外框提示小畫面處于大小或位置可自由調節狀態。同時本方案還支持對畫外畫功能的擴展，畫外畫是用于定義大小畫面不重疊而同時播放兩個視頻的雙畫面功能。

 

圖16：PIP小畫面位置大小控制操作界面

　　3）雙調諧器模塊
　　GX6107芯片內部集成一個QPSK模塊，集成兩路DEMUX，可在基礎解決方案上采取擴充調諧器+GX1101的方式提供對兩路調諧器的支持。在解決方案上，雙調諧器擴展方案的采用，可在一定程度上提高PIP功能和PVR功能應用的靈活性和實用性。
　　a)本方案支持PVR錄制狀態切臺。雙調諧器模塊的擴充允許用戶在錄制節目的過程中的過程中收看更多的節目，而不是局限于單調諧器條件，將用戶限制在當前錄制節目所在頻點下切臺；同時雙調諧器擴展方案下，系統可實現兩條完整的由下行數據到IQ信號，到TS流，再到視音頻數據的處理流程，這保證了兩路TS流處理的獨立性，從而為無相互干擾的兩路節目錄制提供支持。
　　b)本方案支持PIP大小畫面使用各自的節目列表切臺。與雙調諧器擴展方案對PVR功能所帶來的性能擴充效能和原因一致，雙調諧器模塊的擴充允許用戶在以PIP模式工作的過程中，能夠播放更多的節目，為PIP的應用提供了更多的節目選擇空間和節目瀏覽空間。同時雙調諧器的擴展，也為PVR、PIP等特色功能在應用實現上提供了更多技術上的優化和提升空間。
　　c)外掛調諧器+GX1101芯片的雙調諧器解決方案，結合雙CI，可為用戶節目收看提供更廣闊的收視空間。

 

圖17：雙調諧器方案節目搜索界面

　　圖17是本方案為雙調諧器的擴充而提供的節目搜索設置界面，該界面提供對調諧器編號的選擇，如選擇調諧器2則表示搜索經第二路調諧器的下行信號，如為調諧器1則表示搜索經第一路調諧器的下行信號。本方案以調諧器編號參數來區分節目是與調諧器1或者調諧器2相關的節目信號，節目列表中也可以看到該與雙調諧器相關的節目信息提示，可參看圖15。
　　本方案還包括對如CI、MP3、JPEG、多畫面、MAC等功能的支持和擴展，相關功能具體實現可參看公司方案，在此不做詳述。
本文小結
　　綜上所述，基于GX6107和GX1101所設計的雙調諧器數字衛星電視機頂盒方案，不但具有優越的靈敏度、門限及抗干擾性能，硬件上支持PVR錄制，PIP雙畫面，由MAC引申的諸多應用功能，CA以及CI；軟件方案上更具有可靠的穩定性、可擴展性，可移植性及兼容性，無論從功、性能還是成本角度都提供了市場上最具競爭力的整套解決方案。