淺析解碼器終端的節(jié)能降耗

吳凱　楊軍　陳擁軍

摘要：本文系統(tǒng)的介紹了解碼器終端的節(jié)能降耗的設(shè)計(jì)方案，針對(duì)不同功能模塊，通過(guò)對(duì)模塊電源的控制，改變CPU和GPU工作頻率的高低，F(xiàn)PGA緩存和邏輯資源的有效分配等，實(shí)現(xiàn)解碼器終端的綠色設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：綠色設(shè)計(jì)模塊節(jié)能低功耗

引言

隨著電子產(chǎn)品的日益發(fā)展，綠色制造越來(lái)越被提倡，中國(guó)正在推進(jìn)“中國(guó)制造2025”綠色制造重大戰(zhàn)略項(xiàng)目部署。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間工作的電子產(chǎn)品，如何能夠使電子產(chǎn)品正常工作的情況下且工作功耗越來(lái)越低，是我們?cè)诋a(chǎn)品開發(fā)的過(guò)程中，不可忽視的一環(huán)。解碼器終端主要應(yīng)用于廣電行業(yè)的播控系統(tǒng)，接收有線/地面/衛(wèi)星的信號(hào)并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，通常是24小時(shí)不斷電工作，且機(jī)器本身功耗較大，正常工作時(shí)，一般在40W左右。所以如果能讓解碼器做到節(jié)能，將會(huì)大大減少用電開支和輻射損耗。

1解碼器終端的綠色設(shè)計(jì)思路

解碼器終端的系統(tǒng)構(gòu)架由一個(gè)信源接收解調(diào)模塊，一個(gè)流處理模塊和一個(gè)解碼解密模塊構(gòu)成。信源接收模塊負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星鍋蓋、地面覆蓋、有線線纜傳輸來(lái)的電視廣播信號(hào)，經(jīng)過(guò)解調(diào)為TS流信號(hào)，送人流處理模塊。流處理模塊則主要負(fù)責(zé)進(jìn)行TS流的分配和復(fù)用，TS流轉(zhuǎn)換為IP信號(hào)，ASI信號(hào)，并傳輸?shù)较乱患?jí)設(shè)備。解碼解密模塊則將流處理模塊送來(lái)的TS流進(jìn)行解碼和解密，回傳解密后的TS流給流媒體中心，并且產(chǎn)生可觀看的音視頻信號(hào)。解碼器節(jié)能，就要從這3個(gè)模塊人手。

2技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

2.1信源接收解調(diào)模塊節(jié)能

信源接收解調(diào)模塊分為2個(gè)小模塊，分別為衛(wèi)星信號(hào)解調(diào)模塊，有線地面信號(hào)解調(diào)模塊。兩個(gè)模塊分別單獨(dú)供電，由解碼解密模塊通過(guò)2個(gè)通用GPIO口控制供電的關(guān)斷。解密解碼模塊通過(guò)I2C接口去讀TUNER的狀態(tài)，如果檢測(cè)到已經(jīng)鎖頻，則代表有信號(hào)輸入，此時(shí)對(duì)DEMOD進(jìn)行供電工作。如果沒有檢測(cè)到鎖頻，則帶代表沒有信號(hào)輸入，則此時(shí)對(duì)DEMOD不供電。以避免當(dāng)只有一種信號(hào)輸入或沒有信號(hào)輸入時(shí)，造成的空轉(zhuǎn)浪費(fèi)。

2.2流處理模塊節(jié)能

流處理模塊由FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要完成對(duì)衛(wèi)星信號(hào)輸入流、地面信號(hào)輸入流、有線信號(hào)輸入流進(jìn)行預(yù)處理，同時(shí)完成整個(gè)設(shè)備各種輸出接口數(shù)據(jù)封裝工作，在解碼器處理芯片的統(tǒng)一控制和調(diào)度下，完成對(duì)整個(gè)解碼器的數(shù)據(jù)流預(yù)處理工作。整個(gè)系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)框圖如下圖所示。

整個(gè)設(shè)計(jì)采用綠色節(jié)能理念，通過(guò)對(duì)各個(gè)模塊輸入狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，來(lái)控制每一個(gè)模塊的使能;同時(shí)通過(guò)對(duì)輸入碼流的大小監(jiān)測(cè)，來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的緩存、時(shí)鐘等參數(shù)?？梢愿鶕?jù)用戶的需求，對(duì)輸出邏輯單元進(jìn)行獨(dú)立控制，以降低整個(gè)片內(nèi)邏輯資源的占用。每一個(gè)模塊有單獨(dú)的使能控制接口，可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求靈活的完成使能控制來(lái)達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)資源最優(yōu)、能效最優(yōu)。

2.5解碼解密模塊節(jié)能

解碼解密模塊實(shí)現(xiàn)節(jié)能，主要通過(guò)兩方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于CPU運(yùn)行，我們根據(jù)當(dāng)前節(jié)目是高清或者標(biāo)清節(jié)目，讓CPU工作在不同的頻率和工作電壓下，已達(dá)到節(jié)能的目的。對(duì)于GPU的一些特效，我們通過(guò)開關(guān)來(lái)自動(dòng)開啟或者關(guān)閉，自動(dòng)進(jìn)行GPU的頻率調(diào)整和工作電壓的調(diào)整。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，作為一個(gè)24小時(shí)不斷電工作的解碼器終端，在保證其功能正常工作，又能節(jié)能降耗。在設(shè)計(jì)該產(chǎn)品之初就應(yīng)該考慮到該問(wèn)題，預(yù)留電源關(guān)斷接口，采用合理的CPU和GPU芯片，同時(shí)合理配置FPGA的資源，當(dāng)每個(gè)細(xì)節(jié)做到節(jié)能降耗，整機(jī)的功耗最終才會(huì)大大的降低，達(dá)到綠色設(shè)計(jì)的全新理念。

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