摘??? 要：本文介紹了mpeg-2傳輸流解復(fù)用的原理，使用內(nèi)嵌arm的fpga芯片epxa10實現(xiàn)了mpeg-2傳輸流的解復(fù)用，并從硬件設(shè)計和軟件結(jié)構(gòu)兩個方面詳細地介紹了設(shè)計思想。
　　關(guān)鍵詞： arm；fpga；mpeg-2；解復(fù)用

引言
　　隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，fpga的容量已經(jīng)達到上百萬門級，從而使fpga成為設(shè)計的選擇之一。altera公司的fpga芯片epxa10應(yīng)用sopc技術(shù)，集高密度邏輯(fpga)、存儲器(sram)及嵌入式處理器(arm)于單片可編程邏輯器件上，實現(xiàn)了risc和fpga的完美結(jié)合。本文使用epxa10芯片，利用片上的arm微處理器對mpeg-2傳輸流進行解碼，得到必要的解碼參數(shù)，實現(xiàn)了將傳輸流分成視頻流和音頻流的解復(fù)用。

epax10器件
簡要介紹
　　altera公司的epxa10器件單片集成了arm硬核，百萬門級的fpga，以及sdram存儲器的接口。它將fpga和arm處理器完美結(jié)合在一起，是一個典型的sopc結(jié)構(gòu)。

　　其中arm處理器是32位的arm922t，工作頻率可以達到200mhz，具有8k的數(shù)據(jù)緩存和8k的指令緩存。通過板上的jtag接口，可以實現(xiàn)斷點調(diào)試功能。

　　片上的百萬門級fpga可用于實現(xiàn)用戶自定義的邏輯。它通過ahb總線和arm處理器相互連接。為了更加靈活的使用，fpga用戶自定義邏輯可以定義為主模塊(master)，在總線通信時處于發(fā)起端；或是定義為從模塊(slave)，在總線通信時處于接收端。fpga器件內(nèi)部有3m大小的存儲器，同時集成了sdram控制器。在fpga開發(fā)板上可以外接128m的sdram，為了便于內(nèi)部fpga和外部sdram大數(shù)據(jù)量的交換，用戶還可以定義自己的dma模塊，用于訪問外部sdram。通過uart、網(wǎng)卡接口、jtag接口，fpga可以很方便地同外部計算機通信、下載程序，及調(diào)試程序等。

mpeg-2傳輸流解復(fù)用原理
mpeg-2傳輸流簡要介紹
　　作為數(shù)字視頻壓縮技術(shù)的國際通用標準，mpeg-2標準于1994年被運動圖像專家組制定出來，分成系統(tǒng)層、視頻壓縮層和音頻壓縮層。系統(tǒng)層主要用來描述音、視頻的數(shù)據(jù)復(fù)用和音、視頻的同步方式。在系統(tǒng)層定義了ts(傳輸流)和ps(節(jié)目流)兩種形式的碼流。ps通常用于相對無錯的環(huán)境，例如dvd中，其長度為2048字節(jié)；ts通常用于相對有錯的環(huán)境，例如數(shù)字電視的地面廣播傳輸中，分組長度規(guī)定為188字節(jié)。ts流和ps流都是由編碼后的基本數(shù)據(jù)流(es)根據(jù)一定的格式打包形成pes包，再加入一些系統(tǒng)信息而構(gòu)成的，碼流形成過程如圖2所示。根據(jù)mpeg-2協(xié)議，在發(fā)送端，基本流的pes打包由音/視頻編碼器完成，復(fù)用器接收編碼端的音、視頻數(shù)據(jù)流以及輔助數(shù)據(jù)流，按照一定的復(fù)用方法將其交織成為單一的ts流。為了實現(xiàn)音、視頻同步，在碼流中還必須加入各種時間的標志和系統(tǒng)的控制信息。接收端和發(fā)送端正好相反。

傳輸流及其psi表
　　傳輸流ts的結(jié)構(gòu)長度為188字節(jié)，分成包頭和包負荷兩部分。包頭主要包括同步字節(jié)和pid以及其他的信息，同步字節(jié)用來指示一個ts包開始(0x47)，pid表示ts包的類型。例如一個節(jié)目里的音頻pes包，在轉(zhuǎn)換成為ts包后會具備同樣的pid，這樣，接收端只需要接收具有此pid的ts包，就可以將該節(jié)目的音頻解出來了。包負荷是包的實際內(nèi)容，根據(jù)具體情況，可以放置pes包或psi包。傳輸流由一個或者多個節(jié)目構(gòu)成，而每一個節(jié)目由視頻流、音頻流、私有信息流以及其他的數(shù)據(jù)包構(gòu)成。

　　psi包在傳輸流解復(fù)用中占據(jù)重要地位，它通過四個表格來定義碼流的結(jié)構(gòu)，分別是節(jié)目關(guān)聯(lián)表(pat)、節(jié)目映射表(pmt)、條件接收表(cat)和網(wǎng)絡(luò)信息表(nit)。其中最為關(guān)鍵的部分是pat表和pmt表。

　　pat表是psi信息的索引表，pid值固定為0。在pat表中列出了該傳輸碼流中所有節(jié)目的pmt表的pid值。如果接收方希望接收其中的一個節(jié)目，即可根據(jù)這個pid值解出對應(yīng)于該節(jié)目的pmt表，從中可以查詢到與該節(jié)目相關(guān)的所有音頻流、視頻流，以及私有信息的pid，在接收時就可以只接收具有這些pid值的包。

　　pat表的pid值為0，根據(jù)pat表可以得到各個節(jié)目對應(yīng)的pid值，如節(jié)目0，pid=122，對應(yīng)nit網(wǎng)絡(luò)信息表；節(jié)目1，pid=60；節(jié)目20，pid=200等。如果希望看節(jié)目20，就根據(jù)200這個pid值得到節(jié)目20對應(yīng)的pmt表，再進一步查到節(jié)目20的視頻、音頻及私有信息包對應(yīng)的pid值，分別為500、510和540。解有這些pid值的傳輸包就可以解出音頻和視頻的pes包，最終解出音頻流和視頻流。cat表的pid值固定為1，用來傳遞加密信息，不在本文的討論范圍內(nèi)。
在mpeg-2系統(tǒng)層解碼時，需要由一個解復(fù)用器按照上述的原理對psi表進行處理，同時將各個音、視頻基本流從傳輸流中分離出來，送入對應(yīng)的解碼器中，所以解復(fù)用器在mpeg-2解碼中占據(jù)重要的地位。

解復(fù)用系統(tǒng)的具體實現(xiàn)
　　本文設(shè)計的是dvb的sdtv系統(tǒng)集成解碼芯片，視頻解碼最高支持mpeg-2的mp@ml，分辨率為720×576，實時解碼；音頻解碼滿足ac-3標準。

　　從前面的部分可知，解復(fù)用器需要承擔(dān)將數(shù)據(jù)分流的工作，所以數(shù)據(jù)處理量相當大，很多解復(fù)用器都采