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基于ARM的CMMB接收终端设计

关键词:"终端 CMMB ARM"

时间:2013-07-17 14:34:43      来源:网络

摘要:文章简要介绍了中国移动多媒体广播系统的体系框架及发展情况。同时结合实际工作,基于ARM微处理器,设计了一套可以切实可用的终端接收系统,包括CMMB模块控制,协议解析,MMI应用。 关键词:CMMB;ARM;模块设计 0 引言     2006年10月24日,国家

摘要:文章简要介绍了中国移动多媒体广播系统的体系框架及发展情况。同时结合实际工作,基于ARM微处理器,设计了一套可以切实可用的终端接收系统,包括CMMB模块控制,协议解析,MMI应用。
关键词:CMMB;ARM;模块设计

0 引言
   
2006年10月24日,国家广播电影电视总局正式颁布了中国移动多媒体广播系统(简称CMMB)广播信道行业标准《GY/T220.1-2006移动多媒体广播第1部分:广播信道帧结构、信道编码和调制》,确定了采用我国自主研发的移动多媒体广播传输技术标准(该技术标准简称STiMi,Satellite-Terrestrial Interactive Multi-service Infrastructure)。目前国际上还没有形成统一的移动多媒体广播技术标准,处于大规模应用的前期,上述标准的及时出台,对我国移动多媒体广播和相关民族工业的发展具有重大意义和促进作用。

1 CMMB现状
1.1 CMMB简介
    CMMB(中国移动数字多媒体广播)是被中国广电总局颁布为行业标准的,拥有自主知识产权的移动多媒体广播标准。它是国内自主研发的第一套面向手机、PDA、MP3、MP4、数码相机、UMPC(超移动性个人电脑)、笔记本电脑等七寸以下小屏幕、移动便携手持式终端以及车载、船载、机载接收机的系统,利用S波信号实现“天地”一体覆盖。
    截止到2010年5月份,全国已有27个省(市)开通了手机电视业务,其业务覆盖多达303个地级以上城市城区,目前手机电视业务可提供6套电视节目:CCTV-1、CCTV-新闻、CCTV-5、精彩电影和两套地方节目。
1.2 CMMB体系构架
    CMMB系统是利用大功率S波段卫星信号覆盖全国范围,利用地面增补转发器同频同时同内容转发卫星信号,补点覆盖卫星信号盲区、利用无线移动通信网络构建回传通道,组成单向广播和双向交互相结合的移动多媒体广播网络。系统架构和组成如图1所示。


    CMMB系统针对我国幅员辽阔、传输环境复杂、东部地区城市密集西部稀疏、用户众多和业务需求多样化的特点,立足我国国情,吸纳成熟先进技术而设计的“天地一体”系统。这一系统可以低成本、快速地实现移动多媒体广播信号在全国的覆盖,促进东西部“数字鸿沟”的弥合。

2 系统框架及其功能说明
    CMMB的终端将是多种多样的。如果众多种类的终端都要自行设计移动电视接收机和软件,将会导致大量重复的工作,并推迟产品上市时间。为加快产品上市速度,降低产品设计风险,可以考虑直接购买商用模块化的接收模块。

    本文介绍的CMMB接收终端方案是基于ADI公司的调谐器ADMTV102和泰合志恒(Telepath)科技有限公司的解调器TP3001B设计了CMMB接收模块方案,图2给出了该模块框图以及系统应用框图。


    系统中各个功能模块说明如下:
    (1) ADMTV102:是一款支持DVB-H、DVB-T、DMB-TH和CMMB等移动电视标准的高集成度CMOS单芯片零中频转换调谐器。它包含双通道的射频输入频带:
    VHF和UHF。ADMTV102的组成包括:低噪声放大器(LNA)、射频可编程增益放大器(RFPGA)、I/Q下变频混频器、带宽可调的低通滤波器、基带可变增益放大器、一个压控振荡器(VCO)和一个小数N分频锁相环(PLL)。片上集成低相位噪声VCO和高分辨率的小数N分频频率合成器,可有效降低移动电视应用中的带内相位噪声。ADMTV102采用小型、无铅的5mm×5mm 32引脚LFCSP封装,非常适合于对功耗要求很高的高集成度双频带移动和便携式应用。


    (2)TP3001B:是8MHz带宽模式的CMMB信道接收器芯片,基于广播行业标准(GY/T220.1-2006移动多媒体广播第一部分:广播信道的帧结构,信道编码和调制》,以及《GY/T220.2-2006移动多媒体广播第二部分:复用》。TP3001B支持4096点FFT的8MHz带宽模式,BPSK/QPSK/16QAM星座映射,LDPC编码(1/2,3/4),片上10-bit ADC和低频DAC用于基带模拟信号输入和Tuner的AGC,是用于便携多媒体设备最好的解决方案。
    (3)ARM微处理器:是整个系统的核心控制部件。整个系统的运行控制由此处理器完成。其上要完成内容的显示,以及同用户的交互。针对CMMB接收终端方案,使用低成本的ARM7TDMI应该就可以应付大部分市场需求。在该处理器上,需要做一个简单而实用的设计,以满足不同客户、不同行业、不同应用的需求。具体体现在以下几个模块的设计:1)CMMB控制模块;2)CMMB应用协议解析:3)用户界面模块(MMI系统)。
后面章节会着重讨论这些设计。


3 设计模块
   
目前嵌入式软件开发的难点在于快速满足客户的需求,并能够针对不同的客户开发有差异的产品,而且要保持成本与功能的平衡。为了能够完成上述的需求,必须有设计优良的,适合特定行业或终端产品形态的完整的开发平台。
    根据对市场的了解和对公司开发产品的认识,这种平台的架构可以简单地通过下图来描述。


    用这样一个系统,可以适应很多平台的设计,甚至在目前很多商业化的平台提供方案中都可以找到类似或相同的设计。而针对CMMB终端这样一个行业应用,不需要这么复杂的设计,因为这样复杂的设计必定会牺牲系统的性能、增加成本、加大复杂度。因此,只需要关注其中几个比较重要的模块来进行比较全面的设计即可以满足行业应用的需要。这几个模块主要是:
    (1)设备管理中的CMMB模块控制部分;
    (2)应用系统中的CMMB协议解析模块;
    (3)应用系统中的MMI部分。
    这三块的设计会影响到整个系统的性能及后继二次开发的能力。现将主要的设计思想陈述如下:
    (1)CMMB模块控制:主要是完成CMMB硬件模块的控制,做到可以兼容不同的CMMB硬件模块,而不仅限于上面介绍到的基于ADMTV102/TP30 01B的CMMB模块。同时,对上层应用提供完备而统一的接口,以便上层软件可以获得更好的设计。
    为了达到目的,CMMB模块控制接口抽象出如下功能函数:
    -InitCmmb()开机初始化CMMB模块硬件设备
    -OpenCmmb()打开CMMB模块,获取数据
    -CtrlCmmb()控制CMMB模块,控制功能可以扩展,根据市场上的模块可以扩展不同的控制命令
    -CloseCmmb()关闭CMMB模块
    -TerminalCmmb()终止CMMB模块
    通过以上的抽象接口,可以使得CMMB控制模块的设计和实现变得独立于特定的CMMB模块,同时,针对不同的CMMB模块只需要实现特定的接口函数即可实现由CMMB模块控制完成对特定模块的控制。
    而针对上层应用,可以提供完备的函数来完成应用对CMMB模块的控制。而针对上面总结的抽象功能函数,只需要做一个简单的封装即可以完成。这里就不再做详细叙述。
    (2)CMMB解析模块:主要按照CMMB系列标准完成对CMMB数据的解析。该模块设计上主要考虑性能上的问题。
    (3)MMI部分:主要完成数据/内容的显示以及和用户的交互。针对CMMB终端这种特殊的应用,可以考虑设计一个小型的GUI系统,完成简单的字体、图标/图片、文字等的显示,同时提供基本的GUI控件,以完成和用户的交互。基本的GUI控件包括static text conlrol、tool box、list、tree、combo box、radio box、window等。

4 CMMB系统的安全性考虑
   
移动多媒体广播网络的可信与安全是关注的核心问题之一,建立一个安全可信的移动多媒体广播网络非常必要。目前,业界已有一些有关建立安全可信的移动多媒体网络的建议方案。一个安全可信的移动多媒体广播网络,不仅可以保护内容供应商的合法权益,保证观众收看到丰富的媒体内容,同时,也关系到移动多媒体广播这个新兴产业是否能生存发展。在移动多媒体网络中有两种比较有代表性的DRM方案:OMA-DRM标准、单向有条件接收即CA。
    单向有条件接收,即CA(Certification Authority)是认证机构的国际通称,简单说就是证书的签发机构,即对数字证书的申请者发放、管理、取消数字证书的机构。CA的作用是检查证书持有者身份的合法性,并签发证书(在证书上签字),以防证书被伪造或篡改。基于DVBCA的单向有条件接收系统在有线数字电视领域中得到了大量的应用,适合于有线数字电视应用场景下的单向认证授权。传统DVB-CA的基本结构如图6所示。


    引入CA认证来进行移动多媒体网络的版权保护是较为可行的,CA认证在传统上一直用于DVB电视广播业务的版权保护模式,而且对直播电视支持很好,具有应用成熟的优势,市场上各类各具特色的CA成熟方案也各有其最为适用的领域。
    软件设计上的安全考虑,主要是在系统设计中加入安全数据和系统Exception记录的机制。安全数据用于验证软件以及授权,保证程序在执行前可以得到验证和保证。而系统运行时的Exception数据也是非常重要的,针对系统分析和debug都是非常有利的工具。而这种设计在某些商业平台中也可以找到。

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