专利名称：数字视频广播卡的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种计算机扩展卡，特别涉及一种数字视频广播卡。
数字视频广播卡是数字视频服务器的硬件平台，任何一台微机或服务器配备了此卡及相应的软件就可构成一台能提供实时数字视频业务的视频服务器。该卡能在要求相对宽松的硬件平台微机或服务器上最大限度地提升视频服务器的I/O潜能，并保证其性能的稳定可靠。是未来广播电视系统数字化必需的设备。数字视频广播卡一方面可用于MPEG-2、DVB码流发生器的开发。基于该卡的信号发生器可作为HDTV(高清晰度电视)、机顶盒等视频解码设备理想的前端。另一方面可用于数字视频系统中视频服务器的开发。提供VOD(视频点播)、NVOD等多项业务。此外，还可用于对MPEG-2、DVB等标准的研究。
本发明的一个目的是提供一种数字视频广播卡。其实现了视频服务器至调制器的无隙接口，使视频服务器能方便地嵌入到整个数字视频系统中。
本发明的另一个目的是提供一种数字视频广播卡，其实现在实时操作系统下提供实时数字视频业务。
数字视频广播卡基于PCI总线提供应用层软件接口(API)。完全符合“数字视频广播设备标准”，备有ASI(异步串口)、SPI(同步并口)两种标准接口，不但实现了视频服务器至调制器的无隙接口，使视频服务器能方便地嵌入到整个数字视频系统中去，而且也为高性能计算机与广电领域间架起了桥梁，使广电技术得到极大提升。该卡功能完备，具有CBR(恒比特率)、VBR(变比特率)两种输出码率类型，能适应不同调制器对输入数据的要求。数字视频广播卡软硬件相协调的设计理念突破了在非实时操作系统下提供实时数字视频业务的难题。并且具备良好性能，一方面移植性好，可基于任何操作系统，如WINDOWS NT、UNIX、LINUX等，并且无需触动操作系统的内核建立自己的文件系统。另一方面适应性强，可工作于任何机器平台微机或服务器。该卡在P5/166机器上都可保证稳定的工作性能。
下面参照附图描述本发明的数字视频广播卡。
图1为本发明的数字视频广播卡的结构。
图2为本发明的数字视频广播卡的操作时序。
数字视频广播卡是一种基于微机、服务器平台，将处理后的数据按MPEG-2、DVB格式实时传输的一种板卡，是广电领域数字系统的关键配套设备。其系统结构及各部分的关联关系如图1所示，主要包括PCI接口单元1、数据存储单元2、系统状态监控单元3、ASI单元4、SPI单元5和系统主控单元6。视频服务器内存中的数据，在PCI接口单元1的控制下以DMA方式传输到板卡上的数据存储单元2，数据存储单元2中的数据在系统主控单元6的控制下，按一定传输规则分别送至ASI单元4和SPI单元5，这两个单元将数据按各自协议编码处理后，生成标准的输出信号。在整个数据传输过程中，系统主控单元6用大规模可编程控制逻辑芯片实现了传输协议所需的各种控制信号及复杂的数据流控算法，具体传输协议如图2所示。
ASI单元4是传输速率恒定时，不同数据速率的串行编码传输系统。
SPI单元5是同步并口单元，并行传输可变数据率系统的接口。数据传输与数据流的字节时钟同步，该数据流是MPEG传送流。传送链路利用LVDS技术和25针的连接器。该单元主要由FIFO、可编程逻辑实现，其中控制逻辑部分容纳于系统主控单元6中，信号定义格式如图3所示。
在整个数据传输过程中，系统主控单元6采用大规模可编程控制逻辑芯片(FLEX10K30)实现了传输协议所需的各种控制信号及复杂的数据流控算法，具体传输协议如图2所示。
任何微机或服务器在非实时操作系统上要传输实时业务，依靠自身软件时钟是远远达不到精度要求的，为此我们专门设计了采用外部时钟方案，系统中无论是硬件还是软件都以此时钟为基准。外部时钟信号如图4中S1所示，它是一个固定周期为T的脉冲，其作用有三个
作为数据请求脉冲发送给PCI接口单元1，PCI接口单元1将此脉冲以中断方式通知给主机，主机如有数据待传，便依次以相应的数据应答板卡的数据申请； 脉冲的上升沿用作统计在此脉冲与上个脉冲时间段内来自PCI总线的数据量。即系统主控单元6在发出数据请求脉冲的同时，还要侦听总线传输的数据情况，确定在本次数据周期T内获得的数据量。
脉冲的上升沿还被用作启动数据存储单元2的数据传输。其传输形式是建立在“数据均衡流控算法”基础上的。所谓“数据均衡流控算法”就是本周期获得的数据量(N)以包为单位(188Byte)，在下个周期(T)内将被以近似等时间间隔(T/N)从数据存储单元2取出，送往下一级ASI单元4和SPI单元5。这样不但确保了数据的实时传输，而且还平滑了数据流量。数据存储单元2实际上做了一次数据数据传输缓存。
图2所示的时序具体说明了整个数据传输流程(T＝t1-t0＝t2-t1＝t3-t2，脉冲周期恒定，如图中信号S1)1. t＝t0时刻，主机通过中断方式查询到板卡上有数据请求，在主机内存中尚有数据待传的情况下，设数据量为A，便以DMA方式应答此次数据请求，如图中信号S22. t＝t1时刻，板卡作业有三●数据请求。
●板卡开始侦听在t1-t0时段从PCI总线获得的数据量，侦听结果为A，如图中信号S3●板卡按“数据均衡流控算法”，以近乎等时间间隔方式将在t1-t0时段从PCI总线获得的数据量A打包发送，每包188Byte，如图中信号S43. t为其它时刻时，板卡具体作业情况与t＝t1时刻同。
因为时钟是实时的，中断也是实时的，且其具有最高优先级，所以整个系统的运行状态就是一个实时系统，在此系统中我们就可运行诸如MPEG-2数据流传输这种实时业务。又因为软硬件拥有共同的时间基准及硬件数据传输规则，就可预先知道每个数据Byte离开板卡的时间，这样通过软件就可对MPEG-2 TS中PCR时间参量进行预先补偿，使板卡输出的数据完全符合MPEG-2、DVB标准。
权利要求
1.一种数字视频广播卡，其中包括周边元件扩展接口(PCI)单元(1)、数据存储单元(2)、状态监控单元(3)、异步串口(ASI)单元(4)以及同步并口单元(5)，其特征在于，作为数据请求脉冲发送给PCI接口单元(1)，PCI接口单元(1)将此脉冲以中断方式通知给主机，主机如有数据待传，便依次以相应的数据应答板卡的数据申请；在脉冲的上升沿用作统计在此脉冲与上个脉冲时间段内来自PCI总线的数据量，即系统主控单元(6)在发出数据请求脉冲的同时，还要侦听总线传输的数据情况，确定在本次数据周期T内获得的数据量；脉冲还被用作启动数据存储单元(2)的数据传输。
2.根据权利要求1所述的数字视频广播卡，其特征在于，传输形式是建立在“数据均衡流控算法”基础上，所述“数据均衡流控算法”就是本周期获得的数据量(N)以数字视频标准规定的数据包为单位(例如，188Byte)，在下个周期(T)内将被以近似等时间间隔(T/N)从数据存储单元(2)取出，送往下一级异步串口单元(4)和同步并口单元(5)。
全文摘要
一种数字视频广播卡。其实现了视频服务器至调制器的无隙接口,使视频服务器能方便地嵌入到整个数字视频系统中。其中包括:周边元件扩展接口(PCI)单元(1)、数据存储单元(2)、状态监控单元(3)、异步串口(ASI)单元(4)以及同步并口单元(5),作为数据请求脉冲发送给PCI接口单元(1),PCI接口单元(1)将此脉冲以中断方式通知给主机,主机如有数据待传,便依次以相应的数据应答板卡的数据申请。
文档编号G06F13/32GK1361482SQ0013675
公开日2002年7月31日 申请日期2000年12月28日 优先权日2000年12月28日
发明者杨晓君 申请人:中国科学院计算技术研究所