基于PSIP的ATSC数字机顶盒的设计与实现

论文摘要

随着视频压缩技术的深入研究,九十年代初出现了一系列视频压缩标准,其中尤以MPEG-2影响圈较大;同时随着集成电路制造技术的进步,许多芯片厂商相继推出了相应专用芯片,这些都极大地推动了数字电视的发展。美国于1995年通过了ATSC（Advanced Television Systems Committee）数字电视标准。ATSC（美国高级电视业务顾问委员会）是由美国国内外172个电视技术公司组成的,其主要业务之一是制订包括数字式高清晰度电视（HDTV）在内的先进电视系统的技术标准。该委员会于1995年9月15日正式通过ATSC数字电视国家标准。美国于1996年12月24日已决定采用以HDTV为基础的ATSC作为美国国家数字电视DTV标准。美国联邦通信委员会（FCC）决定用9年时间完成模拟电视向数字电视的历史性过渡。2009年美国将全面停止模拟电视的播放,ATSC制数字电视的销量将会大幅度增长,国内许多厂家纷纷瞄准了ATSC标准的数字电视产品的研发,因此对于ATSC数字机顶盒研究对于国内数字机顶盒厂商打入国际先进技术市场有着很强的实用性。本文首先阐述了ATSC传输层基于MPEG-2系统标准定制的传输流（TS）格式以及基于MPEG-2系统标准的传输原理,并且着重讲述了ATSC的核心PSIP（Program and System Information Protocol）的原理,以及通过PSIP解决的一些MPEG-2系统欠缺的问题。可配置实时操作系统eCOS主要是面向嵌入式系统,它能够满足嵌入式系统设计时的要求,本文利用eCOS组件框架设计了一套完整的中间层组件来解析和保存PSIP各表中的节目信息和描述符信息,通过这套组件提供的接口用户可以很方便的为ATSC机顶盒开发商定制相关的应用软件。本文还为ATSC设计了一套应用数据库系统（存储和访问一些扫台节目、用户设定、电子节目指南等信息）,将数据库分为记录管理器和描述符管理器,并且提供了一套通用数据库接口,方便用户管理这两套数据库。另外,为了方便用户定制特有的OSD界面,本文还提出了一套基于OSD控件的图形控件接口概念。最后本文还对ATSC的一些上层应用软件例如电子节目指南系统（EPG）、紧急信息报警系统（EAS）、闭路字幕系统（Close Caption）等的概念和实现方法进行了简单的描述。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 ATSC 介绍
• 1.1.1 ATSC 背景介绍
• 1.1.2 研究ATSC 数字机顶盒的目的和意义
• 1.2 ATSC 数字机顶盒的基本概念
• 1.2.1 数字机顶盒
• 1.2.2 机顶盒体系结构
• 1.2.3 ATSC 数字机顶盒
• 1.3 嵌入式可配置实时操作系统eCOS
• 1.3.1 eCOS 介绍
• 1.3.2 eCOS 的可配置性
• 1.3.3 eCOS 核心组件
• 1.4 论文工作和论文结构
• 1.4.1 本论文的主要工作
• 1.4.2 论文的结构
• 第二章 ATSC 基本原理
• 2.1 传输原理
• 2.1.1 复用的概念
• 2.1.2 TS 基础
• 2.1.3 复用概念的一个实例
• 2.1.4 同步与时序
• 2.1.5 PSI
• 2.2 PSIP 原理
• 2.2.1 “3N”问题的提出
• 2.2.2 “3N”问题的解决方案
• 2.2.3 PSIP 各表
• 2.3 本章小结
• 第三章 ATSC 数字机顶盒总体方案设计
• 3.1. ATSC 数字机顶盒实现的方案论证
• 3.1.1 信源编码与解码实现方式论证
• 3.1.2 信道调制与解调实现方式论证
• 3.2 方案的硬件系统结构
• 3.2.1 前端解调模块设计
• 3.2.2 后端解码模块设计
• 3.2.3 机顶盒解码流程分析
• 3.2.4 机顶盒接收性能
• 3.3 方案的软件架构
• 3.3.1 信号量和消息队列的应用
• 3.3.2 方案的模块化设计
• 3.3.3 系统的软件调试方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于PSIP 的中间层设计
• 4.1. PSIP 解析器
• 4.1.1 PSIP 解析器模块设计
• 4.1.2 PSIP 和各模块之间的关系
• 4.1.3 PSIP 模块提供的接口函数
• 4.2. PSIP 数据库管理器
• 4.2.1 DBB 模块功能
• 4.2.2 DBB 与其它模块的关系
• 4.2.3 DBB 模块提供的接口函数
• 4.2.4 DBB 中的线程管理
• 4.2.5 DBB 的详细工作流程
• 4.3 本章小结
• 第五章 ATSC 应用数据库设计
• 5.1 记录管理器
• 5.1.1 RMGR 的概述
• 5.1.2 RMGR 在FLASH 中的存储结构
• 5.1.3 RMGR 配置
• 5.1.4 RMGR 的操作
• 5.2 描述管理器
• 5.2.1 DMGR 的概述
• 5.2.2 DMGR 在SDRAM 中的存储结构
• 5.2.3 DMGR 的操作
• 5.3 通用数据库接口
• 5.3.1 CDBI 的概述
• 5.3.2 CDBI 的功能
• 5.4 本章小结
• 第六章 OSD 图形接口设计
• 6.1 OSD 控件
• 6.2 图形引擎
• 6.3 GUI 管理器
• 6.4 本章小结
• 第七章 基于PSIP 的ATSC 应用软件设计
• 7.1 电子节目指南
• 7.1.1 EPG 概述
• 7.1.2 EPG 模块设计
• 7.2 闭路字幕系统
• 7.2.1 DTV CC 概述
• 7.2.2 DTV CC 模块设计
• 7.3 EAS
• 7.3.1 EAS 的概述
• 7.3.2 EAS 的设计思想
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录 PSIP 各表结构
• 在学期间的研究成果