嵌入式Linux下CMMB移动电视接收系统的研究与设计

论文摘要

在多媒体通信技术高速发展的今天，人们需要通过更多的不同的渠道及时地获取各种信息。伴随着时代科技的飞速进步和文化传媒产业的蓬勃发展，以各种新终端、新应用为代表的新媒体正在迅速崛起和逐步壮大。中国移动多媒体广播（China Mobile Multi-mediaBroadcasting，缩写CMMB）是国家广播电影电视总局主导开发的具有自主知识产权的新技术，是广电网参与三网融合（即电信网、广播电视网和互联网融合）的重要平台之一。目前，CMMB移动电视终端主要是基于WinCE、Symbian等商业操作系统，极少数为开源的Linux系统，在嵌入式Linux方面的论文研究也很少，更没有像DVB（Digital VideoBroadcasting）设备那样拥有完善的Linux设备驱动。本文旨在多媒体广播业务不断应用的背景下，对CMMB接收系统关键技术进行了相关的阐述和研究，在嵌入式Linux平台上实现了CMMB信号的条件接收与码流处理，对CMMB在Linux操作系统下的终端应用研究具有一定参考意义。在详细分析CMMB行业标准和接收技术的基础上，提出了接收系统的软硬件方案，并根据数据流向采用模块化的形式完成了接收系统设计与实现。具体的研究内容包括：（1）首先讨论了CMMB标准的相关协议和技术，并根据移动电视系统的原理提出了本文CMMB终端接收系统的整体研究解决方案。（2）在对接收前端系统的关键技术分析的前提下，结合CMMB条件接收系统原理，设计与实现了一个CMMB接收卡模块，给出一种CMMB码流解扰的方法，本文采用的硬解扰配合软件能直接将加密节目变为清流，实现了条件接收的功能。（3）研究与设计CMMB接收芯片在嵌入式Linux平台的驱动和应用程序，本文利用Linux2.6内核字符设备驱动程序设计方法对S3C6410上的SPI驱动和接收芯片驱动进行开发，应用层通过时隙技术控制读取到CMMB数据，最终输出复用帧MFS码流给后端系统。（4）以CMMB协议的相关标准为依据，对接收到的复用帧组织结构进行解析处理，设计实现了CMMB码流数据在嵌入式Linux平台的软解复用，通过对两种模式封装的复用帧解析，提取并组装了电视广播业务的音视频数据。之后研究了CMMB节目的音视频数据在平台上的解码，其中H.264格式视频解码使用S3C6410处理器的硬件多媒体格式编解码器MFC（Multi-Format Codec）模块，相比于软解码器，提高了解码效率，对AAC格式的音频数据采用封装格式转换的方法，直接提供给软解码器解码。最后，本文以S3C6410开发板和CMMB接收模块为硬件平台，移植的嵌入式Linux操作系统为软件平台，对接收系统的程序进行实验调试，实现了本地区CMMB信号流的接收、码流的解复用以及电视节目在平台上的解码播放，验证了本接收系统的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内外移动多媒体广播标准
• 1.2.2 移动电视接收系统的发展现状
• 1.2.3 条件接收系统的发展
• 1.3 本文的研究内容及章节安排
• 第2章 CMMB 系统的相关理论与研究方案
• 2.1 CMMB 标准的相关协议
• 2.1.1 CMMB 广播信道物理层结构
• 2.1.2 CMMB 系统的复用
• 2.1.3 CMMB 系统的数据封装
• 2.2 CMMB 条件接收原理与技术
• 2.2.1 条件接收系统的原理
• 2.2.2 CMMB 条件接收实现技术
• 2.3 CMMB 终端接收系统的研究方案
• 2.3.1 CMMB 终端接收系统原理
• 2.3.2 本文接收系统的总体方案
• 2.4 本章小结
• 第3章 CMMB 信号接收的关键技术实现
• 3.1 系统接收前端及芯片选择
• 3.1.1 接收前端调谐解调器
• 3.1.2 CMMB 芯片的选择
• 3.2 CMMB 条件接收卡的实现
• 3.2.1 U 波段接收天线
• 3.2.2 支持 CA 的接收模块实现
• 3.3 CMMB 码流的 CA 解扰
• 3.3.1 CMMB 码流的软解扰
• 3.3.2 IF206 芯片的硬解扰
• 3.4 本章小结
• 第4章 驱动程序的实现与 CMMB 信号流的接收
• 4.1 S3C6410 上 SPI 驱动的实现
• 4.1.1 Linux 设备驱动程序介绍
• 4.1.2 S3C6410 上的 SPI 驱动
• 4.2 基于 SPI 的 CMMB 芯片驱动实现
• 4.2.1 中间通信层驱动
• 4.2.2 接收芯片的驱动程序设计
• 4.2.3 接收模块中断的实现
• 4.3 CMMB 数据接收的应用程序
• 4.3.1 CMMB 数据流读取过程
• 4.3.2 频点扫描与业务切换实现
• 4.4 本章小结
• 第5章 CMMB 数据的解复用与解码处理研究
• 5.1 引言
• 5.2 CMMB 数据解复用的实现
• 5.2.1 复用帧解析总体设计
• 5.2.2 各个控制信息表的解析
• 5.3 业务音视频数据的解析处理
• 5.3.1 复用子帧头解析
• 5.3.2 子帧视频段解析
• 5.3.3 子帧音频段解析
• 5.4 CMMB 音视频数据的解码播放
• 5.4.1 CMMB 播放原理与架构
• 5.4.2 MFC 硬件解码 H.264
• 5.4.3 AAC 格式转换与解码
• 5.4.4 音视频播放同步控制算法
• 5.5 本章小结
• 第6章 实验结果与分析
• 6.1 实验研究平台介绍
• 6.2 软件开发环境的搭建
• 6.3 接收系统调试过程
• 6.3.1 CMMB 数据接收调试
• 6.3.2 MFS 码流解复用调试
• 6.3.3 视频解码播放调试
• 6.4 实验结果分析
• 6.5 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果