0 引 言

　　當(dāng)前市場上實現(xiàn)電視電腦一體機解決方案主要有兩種方法：第一種方法是在現(xiàn)有的電視電路的基礎(chǔ)上增加數(shù)字解碼電路，然后外加PC 主板方案。這類方案在前幾年被廣泛采用，它主要是電視、電腦兩機的簡單組合，集成度低、成本較高。第二種是專用單芯片方案，這是目前智能云電視的主流方法。

　　它主要采用的是性能較差的嵌入式主控板，從而實現(xiàn)了智能云電視的上網(wǎng)功能，但芯片性能低，主控板電路較簡單，性能較差，故對PC 功能的支持有限，完成不了PC 機的正常工作，且成本較高，后期開發(fā)難度較大。本文提出第三種方法是智能電視電腦一體化方案，它通過改造傳統(tǒng)的PC 主板來解決。由于PC 主板功能強大，性能較高，而且其功能靈活多變，容易通過USB 接口接入觸摸屏，并通過觸摸屏輸入解決了傻瓜用戶不能使用鍵盤的苦惱，簡單化用戶的使用，是智能電腦電視一體機的傻瓜化應(yīng)用，并支持語音輸入與輸出，能滿足未來家庭數(shù)字化需求，智能電視云化的物聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用。

　　1 觸摸屏電視電腦一體機的實現(xiàn)方法

　　本方案是在PC 主板上增加模擬信號的接收和解碼，以及數(shù)字信號的接收和解碼電路，讓電視信號可以輸入PC 主板，從而實現(xiàn)智能云電視功能，并通過PC 主板上的USB3.0 接口接入觸摸屏，最終實現(xiàn)帶觸摸功能的電視電腦一體機，并支持傳統(tǒng)的鍵盤鼠標(biāo)輸入操作，同時也支持麥克風(fēng)輸入與音箱輸出。圖1 所示是帶有觸摸屏輸入功能的電視電腦一體機的電路框圖。

　　首先，本系統(tǒng)在PC 主板上增加模擬電路，用于實現(xiàn)模擬電視信號的接收。射頻模擬電視信號通過一體化調(diào)諧器（ 高頻頭） 接收，解調(diào)后輸出視頻信號，再送給主板上的模擬解碼芯片。同時，AV 輸入的模擬視頻信號或者S-VIDEO 輸入的模擬視頻信號也輸入到主板上的此解碼芯片。主板上的此模擬解碼芯片的作用是把各類模擬信號經(jīng)過ADC 轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后再經(jīng)過數(shù)字處理、解碼，最后輸出格式為ITU656 或ITU601 的數(shù)字信號。

　　其次，在PC 主板上增加數(shù)字電路，實現(xiàn)數(shù)字電視信號的接收。讓PC 主板接收數(shù)字電視信號比接收模擬信號并完成信號調(diào)制和解調(diào)相對復(fù)雜些，主板的數(shù)字電路通過高頻頭（ 調(diào)諧器） 接收射頻數(shù)字電視信號并完成信道解碼后輸出串行的TS 流。由于數(shù)字電視信號通常是加密的信號，這時還需對TS流進行解密操作。經(jīng)過解密的TS 流最后送給芯片組，由此芯片組完成MPEG2 信源解碼。經(jīng)芯片組動態(tài)降噪、去隔行處理、格式變換、圖像細(xì)節(jié)增強等處理操作后，標(biāo)清和高清的電視信號被轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一格式（ 如1 920×1 080 P/60 Hz） 的LVDS 信號，并送給LCD 顯示屏，完成電視信號的輸出，從而實現(xiàn)電視功能。由于PC 主板接口較豐富，USB 接口較多，且支持最新的USB3.0 接口，因此可以外接觸摸屏，完成觸摸功能的輸入操作，這也可以取代傳統(tǒng)的鍵盤與鼠標(biāo)操作。另外，此主板還帶有音頻輸入輸出接口，可以完成聲音的輸入與輸出，此主板還支持目前四核的威盛處理器，支持最新的DDR3 內(nèi)存。與傳統(tǒng)的嵌入式主板相比，此主板功能強大，不僅可以裝入嵌入式操作系統(tǒng)WINCE 或LINUX，也可以支持最新的WIN8 與ANDROID 系統(tǒng)。內(nèi)帶2 個SATA 接口可以接硬盤和光驅(qū)，其余的USB3.0 接口，讓U 盤安裝ANDROID 等系統(tǒng)成為可能，且USB3.0 的速度較USB2.0 提高速度十倍以上。

　　2 個內(nèi)帶的PS/2 接口可以支持傳統(tǒng)的鍵盤與鼠標(biāo)輸入。

　　2 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)

　　2.1 主板集成的主要器件選擇

　　由于觸摸輸入的電視電腦一體機市場前景較好，許多IT廠商（例如聯(lián)想）都在從傳統(tǒng)的IT 領(lǐng)域進軍家電領(lǐng)域，許多家電企業(yè)如海爾也努力進入IT 領(lǐng)域，因此電腦電視觸摸屏的結(jié)合的一體機產(chǎn)品成為了各大巨頭重要的競爭場所。Intel、AMD 和VIA 等更是不甘落后，相繼推出適合嵌入式應(yīng)用的高集成度、低功耗CPU 和芯片組，甚至有的把CPU（1 GHz以上）、南橋、北橋及其他接口集成在一起。本主板集成選用1.2 GHz 威盛 QuadCore-E 四核 E 系列處理器或1.0 GHz 威盛Eden X2 處理器及最新的威盛VX11H 媒體系統(tǒng)芯片組，為微型化系統(tǒng)提供出色的計算性能。該系列屬于X86 體系，可運行WINDOWS8 和ANDROID4.X 嵌入式操作系統(tǒng)。從系統(tǒng)框圖中可以看出，在PC 主板的基礎(chǔ)上增加了數(shù)字高清電視高頻頭和信道解碼部分電路以及模擬信號高頻頭和標(biāo)清信號的解碼電路，從而完成模擬電視與數(shù)字電視的接收功能，并通過USB3.0 接口連接觸摸屏，實現(xiàn)觸摸輸入取代傳統(tǒng)的鍵盤與鼠標(biāo)輸入。通過PC 主板自帶的語音輸入輸出口完成語音的輸入輸出，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的人機交流。采用最新的威盛EPIA-M920Mini-ITX 主板不僅節(jié)約了研發(fā)成本，減少了一體機的體積，還降低了功率，減少了發(fā)熱量。

　　2.2 PC 主板上的CPU 選取

　　威盛 QuadCore E 系列處理器集成 4 個 高性能 64 位核心，為嵌入式電視電腦一體機提供低功耗、高性能的多任務(wù)處理和出色的多媒體性能，四核64位最新處理器讓電視電腦一體機運行速度更快。威盛 QuadCore E 系列處理器采用低功耗、高性能的多核架構(gòu)，可提供出色的多線程支持，實現(xiàn)低功耗的多任務(wù)執(zhí)行、多媒體回放、高運算能力及互聯(lián)網(wǎng)瀏覽。

　　威盛 QuadCore E 系列處理器支持分布式處理，容易實現(xiàn)在各種多屏顯示環(huán)境中的應(yīng)用。威盛 QuadCore E 系列處理器支持 64 位操作系統(tǒng)，還具有自適應(yīng)超頻，擁有4 MB 二級高速緩存及 1 066 MHz V4 總線等一系列性能。其低功耗設(shè)計在業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，如主頻為 1.0+ GHz 的威盛 QuadCore E 系列處理器（超低功耗版本）熱設(shè)計功耗在無風(fēng)扇配置下運行功率僅為 18 W.此外，威盛 QuadCore E 系列處理器還支持虛擬化技術(shù)，可在虛擬環(huán)境中運行相關(guān)軟件和應(yīng)用，并對自身性能毫無影響。威盛 QuadCore E 系列處理器采用威盛 PadLock先進譯碼引擎，提供全球最快的 AES 加密，并實現(xiàn)了基于硬件的運行數(shù)據(jù)加密，是運行數(shù)據(jù)的內(nèi)容保護和系統(tǒng)安全的重要工具。威盛 QuadCore E 系列處理器提供主頻為 1.0+ GHz、1.2+ GHz、1.46+ GHz 的三種型號產(chǎn)品，它采用最新的 40 nm制程工藝生產(chǎn)，21 mm × 21 mm 威盛 NanoBGA2 封裝，其核心尺寸僅為 11 mm × 6 mm，可與威盛C7、威盛Eden、威盛Nano X2 處理器系列及威盛 Eden E 處理器完全地針腳兼容。

　　2.3 一體機的主板和芯片組選擇

　　威盛EPIA-M920 Mini-ITX 主板基于業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的Mini-ITX 板型，尺寸為17 cm × 17 cm.后面板 I/O 包括 2 個千兆以太網(wǎng)接口（可選）、2 個 USB 3.0 接口、2 個 HDMI 接口、1個 VGA 接口、1 個 COM 接口、2 個 USB 2.0 接口及音頻輸入、輸出插孔及麥克風(fēng)插孔。板載排針包括 2 個 LVDS、1 個USB 3.0 接口及額外的 4 個 USB 2.0 接口、2 個 SATA 接口、3個 RS232 接口支持 5 V/12 V 電壓、數(shù)字 I/O、LPC、1 個 SD卡（SDHC/SDXC）及 1 個 PCIe x4 卡槽。該主板最高可支持16 GB、1 333 MHz DDR3 內(nèi)存，此外，還提供ATX 或直流電源支持。

　　威盛 VX11H 媒體系統(tǒng)芯片組支持 DirectX11 及 3D 立體顯示，它采用最新威盛 Chromotion 5.0 視頻處理器，提供高性能硬件高清視頻解碼。威盛Chromotion 5.0 視頻處理器在1 080 p 高清分辨率下為最新的MPEG-2、MPEG-4、VC1、WMV9 及高清H.264 視頻格式內(nèi)容提供硬件加速，為用戶提供極為豐富的娛樂體驗。