基于ATSC便携式液晶数模一体机应用设计

肖 勇，邓家先，徐永恒，邓振波

（海南大学 信息科学技术学院，海南 海口 570228）

0 引言

随着数字地面电视广播在世界范围内高速发展，很多国家都在积极地开发本国的数字地面广播[1]。目前，世界上有三大制式的地面数字电视节目，美国的美国高级电视业务顾问委员会（ATSC，Advanced Television Systems Committee），欧洲的数字视频广播（DVB，Digital Video Broadcasting），日本的（ISDB，Integrated Services Digital Broadcasting），这里主要是针对地面广播领域设计与实现了一款符合美国ATSC制式要求的便携式液晶电视接收机，此款机能够很方便的在厨房，庭院，车库，卧室或其它能够接收地面广播的地方收看数字电视节目[2]。

1 整机特点和功能

此电视接收机方案相对于其他的同类产品来说有很强的性能和价格优势，产品主芯片由两块 IC组成，一块是ARK1839A，它是一款高集成度的视频显示控制系统级芯片；另一块是LGDT1111T，这两块芯片通过UART（异步串口）通讯。此产品能够接收模拟（美国NTSC制式）和数字（美国ATSC制式）电视信号，支持无线（AIR）和有线（CABLE）信号的接收；支持3种以上的语言（英语、法语、西班牙语等），有两路输入通道（TV和 AV），一路输出（耳机），画面比例转换功能（16：9，4：3），EPG（电子节目导航），CCD（数字字幕），V-CHIP（美国电视节目分级标准），自动搜台提示，有密码锁功能，支持美国立体声。

2 工作原理

如图 1所示为便携式系统框图所示，高频信号（ATSC制或NTSC制）经由天线进入TDVW_104F模数一体化高频头（Tuner）处理后输出中频IF信号，分2路：

①如果是数字中频信号（DIF），则进入 LG1111T解调和解码，输出视频亮色分离（Y/C）信号送入ARK1839A芯片处理后输出模拟RGB信号和行场同步信号驱动模拟液晶屏显示重建后的图像，（ATSC—AUDIO）音频信号送入复用器HCF4052，最后经过功率放大器G1450驱动扬声器发声。

②如果是经高频头内部解调器解调后的模拟彩色全电视信号（TV-CVBS）则进入 ARK1839A解码，最后输出模拟RGB信号和行场同步信号驱动模拟液晶屏板显示，N制音频信号经由 HCF4052,再到功率放大器 G1450，驱动扬声器发声，输出重建后的声音。

图1 便携式一体机系统框

一体机主要由几个模块组成：高频和中频通道；信道解调和信源解码部分；IR接收模块；下面针对这些模块进行详细的介绍。

2.1 高频和中频通道：

该方案采用的是LG电子公司的型号为TDVW-104F的数模一体化三频段频率合成式高频头。TDVW-104F采用I2C总线技术，软件可通过 I2C总线（SDA串行数据线，SCL串行时钟线）向调谐器传送5个字节的控制信息，准确的调谐出所需要的频点信号。

如图2所示为频率合成式高频头组成框图，在频道调谐时，软件向调谐器接口电路传送波段数据和分频比数据等控制信息，于是高频头内的可编程分频器等电路对本振电路的振荡频率进行分频，再与一个稳定度极高的基准频率在鉴相器内进行比较。若两者有频率和相位误差时，则立即产生一个相位误差电压去控制本振频率，直到两者相位相等，此时的本振频率即被精确锁定在所收看的频道上。从天线输入的射频信号（VHFL频段：54～88 MHz、VHFH频段：174～216 MHz、UHF频段：470～806 MHz）首先经过输入滤波电路，然后再通过高频放大，混频，输出中频信号（包括图像中频和伴音中频信号）。ATSC和NTSC中频信号通过相应的中频带通滤波器，再经过中频放大，最后利用 SAW 声表面滤波器选则所要的频道。

图2 频率合成式高频头组成框

如表1所示 为TDVW_H104F高频调谐器（Tuner）的控制数据。其中，字节1是器件的地址；字节2和字节3用于设置分频比；字节3,4,5为控制数据；MA1，MA0用于调谐部分电压控制；T1/ATSS，ATP2，ATP1，ATP0用于 RF AGC的起控点；RS2，RS1,RS0用于设置参考时钟的分频比；CP1，CP2用于设置PLL锁相环的电荷泵；P5，BS4，BS3，BS2，BS1用于设置不同频段的转换；T3，T2，T0/XLO用于设置高频头的XTAL时钟输出；ATC用于选择不同的带通滤波器；STBY用于待机模式的控制，当设置为1时，高频头即进入待机模式，而当设置为0时，则正常工作。

表1 TDVW_H104F高频调谐器的控制数据

2.2 信道解调和信源解码模块

数字部分解调[4]和解码由高频调谐器和LGDT1111T共同完成，其中高频调谐器完成高频信号的选频，放大，混频；LGDT1111T内部解调器完成8-VSB残留边带信道调制的解调并输出TS码流.再由内部解码模块对MPEG-2格式码流解码，输出Y/C信号，最后进入ARK1839A由视频解码矩阵还原出RGB信号。

模拟解调部分由内置高频头内的解调器对 QAM 调制信号完成解调，输出模拟CVBS信号，进入ARK1839A由视频解码矩阵还原出RGB信号。

2.3 IR接收模块以及控制电路

如图3所示，遥控系统组成中的控制芯片（ARK1839A）就对脉冲编码信号进行译码，识别，根据译码的结果，按固定程序输出相应的控制信号（如调谐，频道转换，音量，亮度，色饱和度，对比度等控制电压），控制电视机的相应电路，完成相应操作。

图3 程序主流程

3 IIC总线的应用

该总线是一双线串行总线（串行数据线 SDA和串行时钟线SCL），它提供了一小型网络系统，为总线上的电路共享公共的总线，连接到总线上的器件间可以相互传递信息[3]。每个器件都有唯一的地址识别，而且都可以作为一个发送器或者接收器（由器件的功能决定）。器件在执行数据传输时要分主机和从机，主机是初始化总线的数据传输并产生允许传输的时钟信号的器件，此时，任何被寻址的器件都被认为是从机。该方案以ARK1839A作为主机，通过I2C总线传递数据给挂在总线上的 IC进行读写，(这些 IC包括 TUNER (TDVW_H104F)，LCD驱动器，存储器(FLASH,E2PROM)和本机键盘接口等等),然后 IC做出回应，执行并响应相应的动作。I2C器件的应用大大减少了电路间的连线，减小了电路板的尺寸，降低了硬件的成本，并提高了系统的可靠性。

4 液晶面板驱动芯片的软件结构介绍

硬件上电以后[5]，主机编程接口对底层硬件进行检测并配置其工作在正常状态，然后将存储在 flash中的代码加载到SDRAM中，接着加载软件系统进入软件入口执行代码，如图4所示。

图4 遥控系统的组成

①首先进入程序入口函数 main（），对系统相应的器件初始化，比如：单片机 8052初始化；液晶屏参数初始化；电源模块初始化；红外模块初始化;OSD静态参数初始化)。

②然后，系统进入无限循环检测和采集系统的最外层和底层模块的输入以及驱动这些模块响应事件。

③事件的控制框架流程是：获取输入，处理输入，响应输入；例如：来自遥控器或者本机按键的命令被获取后，由系统作相应处理并由底层硬件响应。

5 结语

这里设计是专门针对北美市场而设计研发的一款7寸便携式LCD电视机[6]，操作方便，实用性强，性价比高，目前已处于生产阶段。相对于国内，这种小屏幕的液晶电视在国外比较流行。数字电视系统逐渐取代模拟电视系统已成为必然的趋势，并朝着多功能，多媒体方向发展，后续的产品开发可在支持高速移动接收和网络IPTV[7]等方面进行功能扩展。

[1] 俞斯乐. 电视原理[M]. 第6版.北京:国防工业出版社,2008.

[2] 李建,吴久清,陈宁. 大屏幕液晶数模一体电视机的设计实践[J].电视技术,2009,33(11):50-53.

[3] 孙学群.数字电视软硬件体系分析及系统设计的研究[D].成都:电子科技大学,2005.

[4] 林德志.美国 ATSC制式大屏幕液晶电视硬件设计[D].厦门:厦门大学,2008.

[5] 李兴旺,周亮.数字电视传输系统中 LDPC编码器及实现[J].通信技术,2010,43(05):1-3.

[6] Advanced Television Systems Committee. ATSC Standard A/54 Guide to the Use of the ATSC Digital Television Standard[EB/OL].(2003-12-11)[2011-01-12]. http://www.atsc.org/cms/standards/a_54a_with_corr_1.pdf.

[7] 曾爱华，刘捷.冼进. IPTV系统架构与主要技术[J].通信技术,2010,43(03):171-173,176.