針對傳統數字視頻廣播系統碼流分析儀價格昂貴、使用不方便的問題，本文提出一種性價比較好的補充設計方案，它以通用的FPGA和RTOS為基礎、基于嵌入式硬件平臺來實現碼流分析功能。文中還闡述了碼流采集、碼流分析和信息顯示等多項關鍵技術。

　　碼流分析儀可用作數字電視設備的調試工具，如檢測MPEG編碼器、復用器、調制解調器等設備的輸入輸出碼流是否符合MPEG-2/數字電視廣播(DVB)標準等。作為標準檢驗設備，碼流分析儀是整個數字電視系統的不可缺少的重要設備。實際使用中的數字電視集成系統是一項龐大、復雜的系統工程，從前端到后端，無論哪個環節出了差錯，都將導致整個系統的癱瘓，為了迅速有效地找出故障源，需要在各測試點使用碼流分析儀。如圖1所示，可以在測試點1-4插入碼流分析儀，組成對傳輸(TS)碼流互聯層的監控、測試和報警。



　　國外碼流分析儀的研究工作開展比較早，在MPEG-2標準制定的同時，就有碼流分析儀問世，惠普、WG、RS和泰克等公司都推出了各自的碼流分析儀。這幾家公司的產品各有特點，而其核心都是基于PC硬件平臺。雖然性能較穩定，但產品價格均比較昂貴，操作不便。隨著應用范圍和規模的擴大，在一個應用場合下，可能會需要對較多的測試點進行長時間的實時碼流分析、監控、系統信息采集和報警管理工作，昂貴的基于PC的測試設備顯然無法滿足這種要求。

　　為了解決這一缺陷，國內外主要生產廠商都轉向選擇在便攜式工控機上開發。便攜式工控機雖然沒有復雜的外設連線，但是也存在設備體積較大和硬件成本昂貴，功能受限于PC硬件和操作系統平臺穩定性等問題。另外，市場上還有一種手持式的測試儀，有較好的移動性，但是也無法滿足以較低的成本完成實時監控的要求。針對中國目前的應用現狀和發展狀況，我們提出以通用的FPGA和RTOS為基礎、基于嵌入式硬件平臺的設計方法，該模塊可以實現穩定和長期的可靠工作，具有很好的性價比，可以在現實應用場合廣泛應用。

　　碼流分析功能設計

　　功能設計將完全符合以下標準：MPEG-2；ISO/IEC 13818-2(System)；DVB；ETS 300 468( DVB SI)；EN 50083-9(DVB SPI，ASI)；ETR 154(Implementation guidelines for MPEG2 systems)；ETR 290(Measurement Guidelines)；ETR 211( DVB SI Recommendation)。

　　作為一種測試儀器，無論是軟件還是硬件都要保證穩定可靠。同時考慮采用網絡通信技術，容許用戶通過任何一臺計算機的網絡瀏覽器訪問圖形化的用戶界面，將碼流分析結果以最直觀的方式顯示給用戶。嵌入式測試設備的設計目標根據實際需要提出，設計目的是TS碼流系統監測設備，在操作和使用的問題上要方便，故障的監測和定位要快速準確，模塊化的設計要求結構緊湊，接口簡單。針對這種需要，設計目標至少要實現以下功能：

　　1．對碼流數據進行同步字節提取和包序錯誤檢查，并進一步對數據根據ETR290標準進行三個優先級別的語法錯誤的檢查；對數據流進行實時監測，及時紀錄出錯的時間和錯誤的情況；同時還可根據用戶的需要制訂硬件觸發模式，選擇不同的監測項目。

　　2．實時統計各路PID的當前帶寬占用情況，當前的TS包的總數量和傳輸碼率。

　　3．將TS包中的PSI/SI信息提取并拼接成段,分析段頭部的信息并存儲在特定的數據結構中。

　　4．提取TS流中的PCR信息，計算其傳輸的間隔，同時作PCR抖動的分析，出現錯誤及時報錯。

　　5．從PES 段中提取PES頭信息以及各路視音頻的基本信息。

　　6．分析視音頻數據，根據TS流中的PCR、PTS和視音頻數據來分析其解碼時各路視音頻傳輸流標準目標解碼器中緩沖器模型的情況，當緩沖器出現排空和上溢的錯誤時及時報錯。

　　這些功能將滿足運營環境的現場監測要求。實際應用中這些分析的結果需要以某種方式提交給用戶觀察。因此，以下的信息顯示是必須的。

　　1．基本信息：主要向用戶提供關于TS流的最基本的信息，如TS流的傳輸速率、同步錯誤、TS包長度、視音頻比例、PSI表的簡要信息等。

　　2．實時監測：本界面按照DVB ETR290標準規定的3級檢錯內容而設計。

　　3．節目信息：顯示描述一個節目內容的PMT、SDT和EIT的具體信息。

　　4．帶寬信息：基于PID的帶寬統計信息。

　　5．復用結構：TS流中最基本的節目復用信息。

　　6．PSI/SI信息：將2進制形式的PSI/SI信息翻譯成文字，以樹的形式顯示，TS流的層次結構一目了然。

　　7．PCR分析：分析PCR傳送的間隔和抖動。

　　硬件結構

　　如圖2所示，本設計方案選用Altera公司的FPGA――根據實際的設計容量可以選擇具體的型號和系列。這里我們將討論輸入輸出、過濾邏輯和控制系統的設計思想。