基于CC1100+MSD209的网络液晶电视方案

莫 辉，郭 斌，陈 羽

（康佳集团，广东 深圳 518053）

1 引言

随着互联网的发展和消费者家庭宽带接入的普及，因特网已经成为现代家庭生活娱乐的重要组成部分。电视机除了要求高水平的图像声音质量以外，与因特网连接的网络功能、更多先进的接口和更强大的附加功能已经成为不可缺少的元素，并被越来越多的追求时尚和年轻的消费者所关注，电视的互联网功能已经成为当前平板电视的主流。本文介绍了一个基于C2 Microsystems公司的CC1100芯片的网络功能实现模块，搭配一个电视前端芯片即可实现完整的网络电视方案。

2 硬件系统设计介绍

2.1 芯片介绍

CC1100内部框图如图1，它是一颗高性能集成芯片，功能非常丰富，它将目前流行的媒体播放和网络功能整合为一体，可以很大程度地满足用户对多媒体和网络下载方面的需求，实现产品的差异化。其内部包括了CPU、Media Processor、Audio Processing Subsystem，其中的Media Processor能够支持目前网络流行的大部分视频格式， 如 rmvb，H.264，wmv，MPEG-2/4，divx，xvid，flv，且能提供模拟或数字视频输出接口，Audio Processing Subsystem能够提供S/PDIF和I2S数字音频接口。同时芯片集成了USB，PCIE，SATA控制器，方便用户扩展各种应用接口。

网络电视还需要一个前端芯片进行图像和声音处理，本文前端处理芯片采用MSTAR公司的MSD209，它内置双8051MCU、全制式彩色解码器、声音处理模块、视频缩放处理器等；支持串、并行TS流接收、MPEG-2视频解码、MPEG-2音频解码、MPEG-4视频解码、H.264视频解码、Realvideo 解码、ADC、3D-Deinterlace、Scaler、双8/10-bit LVDS接口、3路模拟RGB输入等，内置3路HDMI，功能强大。

图1 CC1100内部框图

2.2 方案说明

2.2.1 连接关系

如图2为本方案硬件系统框图，CC1100需外挂2颗DDR2、SPI Flash、Nandflash和网口驱动芯片等外围器件。在与MSD209连接方面，CC1100通过输出固定720p分辨力的 YPbPr信号给 MSD209，MSD209经 ADC，SCALER然后进行显示。音频方面，因为CC1100只能输出数字音频，而209不仅能接收模拟音频还可以接收数字音频，所以两者之间通过S/PDIF进行连接，这样可以省下一颗音频DAC，降低方案成本；MSD209与CC1100之间通过UART串口进行通信，当用户通过遥控器操作网络功能时，首先MSD209接收红外遥控信号，时行红外解码后转成特定串口命令通知CC1100进行处理 （详细串口通信协议见下文软件系统介绍）。

图2 系统框图

2.2.2 工作原理

网络功能模块以CC1100为核心，配合相关的外围电路模块完成视频下载与在线播放、音频下载与在线播放、网络相册与新闻资讯等网络相关功能。

其中外围电路SPI FALSH模块存储CC1100的BOOT程序，里面包含了相关的配置信息；SD CARD模块存储了CC1100的主程序，通过BOOT引导后读取；DDR模块用于数据交换临时存储；RTC模块通过I2C和CC1100通信，由CC1100设定时间，到特定时间后发送一中断信号给CC1100，从而调用相应程序，实现相关实时功能；PCIE-CLOCK模块提供一个高频时钟信号给CC1100和PHY+MAC模块；PHY+MAC模块通过RJ45接口连以太网，把接收到的信号作相应的处理，再传送到CC1100，从而使CC1100能够实现相关网络功能，下载的网络资源存储在外接的USB存储设备；CC1100在播放、浏览网络（或外接USB存储设备）资源时，输出YPbPr信号给电视功能模块MSD209，从而再驱动液晶显示屏显示图像，输出S/PDIF信号给MSD209，再通过功放驱动扬声器或耳机发声。

2.3 关键技术

2.3.1 USB切换（图3）

图3 USB端口切换示意图

因为CC1100有强大的网络功能，但最大只能播放分辨力为720p的视频，面对现在越来越多的全高清视频码流，CC1100显得无能为力，而MSD209没有网络功能，但在高清多媒体解码能力方面比CC1100强，可以支持1080p的视频播放，为了让用户体验到全高清视频带来的乐趣，目前通常的做法是MSD209和CC1100各自配备自己的USB端口，网络下载用1100的USB端口，当播放视频码流时则用209的USB端口。但这种方式给用户操作带来了不便，因此本方案利用一个USB切换开关，实现了一个USB端口两个系统共用，无须用户插拔USB存储设备，改善用户了体验。当用户进行下载时将USB端口切换到1100网络功能模块，当用户进行流媒体播放时，MSD209通过I/O口切换开关，将USB端口连接到MSD209，供MSD209进行解码播放。

2.3.2 网络模块复位（图4）

图4 网络模块复位

因为网络电视需要后台下载功能，但网络模块因系统复杂容易出现工作异常，所以在进行后台下载的时候有可能网络模块死机而用户不知道，造成用户浪费大量时间。所以本文介绍了一种新的复位方式，如上图所示，两个系统上电时分别在各自的复位电路复位进入正常工作状态，随后CC1100即通过串口每隔一段时间向MSD209发送固定信息（心跳包），表明1100工作正常，一但MSD209在规定时间内接收不到心跳包即表明1100工作异常，MSD209延迟一段时间再作检测，若多次检测仍然检测不到心跳包，则MSD209自动通过一个I/O口复位CC1100，使CC1100重新进入正常工作状态。

2.3.3 以太网收发芯片

本方案的另一个关键点是以太网收发芯片，本文选用realtek公司的RTL8103，它能提供10/100 Mbit/s的网络传输能力，该芯片集成了PHY和MAC，简化了用户设计难度，RTL8103和CC1100之间通过PCI-E接口进行传输，PCI-E所需的125 MHz参考时钟由时钟产生芯片PI6C557产生，为保证时钟信号的稳定和精确，对PI6C557的电源和地要进行严格的滤波处理，同时该芯片应位于CC1100和RTL8103的中间位置，避免走线距离不等造成两个系统的时钟产生相位差。

3 软件系统设计介绍

3.1 整体概述

图5为软件程序结构框图，软件系统由MSD209和CC1100两套程序组成。

图5 程序结构方框图

其中MSD209部分的CPU采用Twin-turbo 8051 MCU，软件为单线程，采用分时式操作系统的设计思想，每个模块分时占用系统资源，模拟多线程，使得每个模块都可以“实时”地运行。各模块之间的接口参数一般采用全局变量，相当于在内存中分配给每个模块以固定的数据区，每个模块在运行时无须开辟临时数据区，方便数据交换而不影响单独的模块实时运行。硬件一级互连采用I2C总线，包括MCU、存储器等，其他的控制接口采用普通I/O或PWM端口。

CC1100部分的CPU采用的是MIPS架构的MCU，主频300 MHz，软件采用多进程，是架构在Linux操作系统之上的一套软件。软件架构上采用分层思想，以提高软件的复用性和可维护性。软件设计采用模块化的结构，便于扩展和维护。

3.2 软件设计介绍

以MSD209程序为主，控制整个系统的电源管理、电视基本功能的实现和USB视频文件的播放；CC1100程序负责网络模块的运行，相关功能的实现，USB图片、音频文件的播放。用户对网络模块的操作先由MSD209接收后转发给CC1100。两程序间通过串口通信的方式发送指令、传送数据。串口通信协议如表1所示。

表1 串口通信协议参数设置

头码为0xE7，尾码为0x7E，各占一个字节。对头码的检测需要分为两步：1）取第一个字节的前3位，若为111时转入2），否则丢弃。2）取第一个字节的后5位，若为00111时通过确认，否则作其他处理。

长度字段占1个字节，用来表示串口命令总长度(单位byte)，包含头码、长度、指令、数据、检验和和尾码。Len值不固定。

指令字段占2个字节，高字节保留，指令需要的参数由后续的数据字段传送。

数据字段与“指令”字段的命令配合使用，其长度根据指令的需要变化。

校验和字段的数值表示“长度”、“指令”、“数据”3个字段中值为1的位的个数。

例：E7060700057E表示Virtual_Key 1。

下面分别介绍MSD209和CC1100的软件简要设计思路：

1）MSD209软件：架构方面是基于51单片机的系统架构开发，主要包括了待机电源管理模块和主程序模块。主程序模块中还包括声音解码、视频解码、流媒体解码等相对独立的模块。

软件流程方面：两个主要模块均为单线程。其中主程序通过分时复用的方式对各任务进行处理。此外主程序还通过消息机制控制声音解码、视频解码等模块的工作。

2）CC1100软件：采用模块化思想，对底层模块进行封装，尽量减小与应用层代码的耦合度，以便后期移植和扩展。底层模块设计采用分层思想，把驱动层、系统层和应用层分开，使整个代码结构更加清晰，便于维护。

4 小结

目前网络功能逐渐成为平板电视的标准配置，该功能也受到了广大消费者的喜爱和接受。本文介绍的基于CC1100+MSD209网络液晶电视方案，能实现视频下载与在线播放、音频下载与在线播放、网络相册与新闻资讯等网络相关功能，同时方案简单可靠，成本合理，是电视网络化时代一个比较成功的方案。