數(shù)字機(jī)頂盒的設(shè)計(jì)與研究畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、數(shù)字機(jī)頂盒的設(shè)計(jì)與研究 摘要數(shù)字電視如今成為全世界廣播電視行業(yè)的熱點(diǎn)，而高清數(shù)字電視 是目前世界上數(shù)字電視的最高分辨模式，通過高清數(shù)字電視機(jī)頂盒便能夠接收到高清的數(shù)字電視信號(hào)，享受到高清晰度的畫面效果。 本論文針對(duì)高清數(shù)字電視機(jī)頂盒的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了有線數(shù)字電視機(jī)頂盒的工作原理和軟硬件結(jié)構(gòu)，數(shù)字電視機(jī)頂盒nim（調(diào)制器+tuner）的測(cè)試指標(biāo)、原理和方法和機(jī)頂盒的關(guān)鍵技術(shù)，以及設(shè)計(jì)一個(gè)能提供模擬和數(shù)字電視信號(hào)輸入端口，并實(shí)現(xiàn)數(shù)字高清信號(hào)輸出的數(shù)字機(jī)頂盒。通過這個(gè)機(jī)頂盒,模擬電視信號(hào)和數(shù)字電視信號(hào)以及其它一些消費(fèi)電子產(chǎn)品如dvd機(jī)，游戲機(jī)的輸出信號(hào)，都可以真正數(shù)字化的輸出到用戶的數(shù)字電視機(jī)上，完

2、全滿足用戶對(duì)高清畫面的需求。這在當(dāng)前數(shù)字電視快速普及的市場(chǎng)中，無疑將獲得巨大的商機(jī)。系統(tǒng)采用st (意法半導(dǎo)體）公司的sti5514+sti7020高清數(shù)字電視信源解碼器解決方案，sti5514是一個(gè)高集成度的單片標(biāo)清機(jī)頂盒信源解碼器芯片，同時(shí)具有強(qiáng)大的控制功能，可以配合sti7020實(shí)現(xiàn)高清晰度音視頻解碼。它集成了一個(gè)高性能的32位cpu、三個(gè)專用的dvb傳輸流解復(fù)用和解擾模塊、一個(gè)mpeg mpml 視頻解碼模塊，一個(gè)多標(biāo)準(zhǔn)音頻解碼模塊、一個(gè)數(shù)字視頻編碼器。另外，它內(nèi)置了 atapi接口，可以和硬盤驅(qū)動(dòng)器無縫連接，實(shí)現(xiàn)錄放像和時(shí)移播放等功能。它還集成了多種外設(shè)，如ssc，asc,紅外等，可

3、以實(shí)現(xiàn)條件接收，軟件升級(jí)，遙控接收等功能。本論文完成的任務(wù)是設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中信源解碼器和高頻頭模塊功能，并詳細(xì)介紹了各部分的硬件構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：高清數(shù)字電視機(jī)頂盒；sti5514+sti7020方案；信源解碼器；機(jī)頂盒關(guān)鍵技術(shù)abstract digital tv now became the hotspot, radio and television industry and high definition digital tv is digital tv in the worlds highest resolution model, through high-definition

4、digital tv set-top box can receive high-definition digital tv signal, enjoy the high definition picture.this paper in view of the development status quo of high-definition digital tv set-top boxes, digital cable tv set-top box is introduced the working principle and structure of software and hardwar

5、e, and digital tv set-top box nim (modulator + tuner) test indicators, principle and methods and the key technology of set-top box, and design a can provide analog and digital tv signal input port, and realize the digital high definition signal output of the digital set-top boxes. through the set-to

6、p boxes, digital tv and analog tv signals and other consumer electronic products such as dvd player, game console output signal, can be truly digital output to the users digital tv, fully meet user demand for high-resolution images. it spread rapidly in the current digital tv market, undoubtedly wil

7、l be huge business opportunities.system adopts st (stmicroelectronics) company sti5514 + sti7020 high definition digital television source decoder, sti5514 is a high level of integration of monolithic sd set-top box source decoder chip, and has strong control function, can cooperate sti7020 realize

8、high-definition audio and video decoding. it integrates a high performance 32 bit cpu, three of the dvb transport stream multiplexing settlement one module, a mpeg mp ml video decoding module, more than a standard audio decoding module, a digital video encoder. in addition, it has built-in atapi int

9、erface, can the seamless connection and hard disk drives, realize the playback as and when the broadcast, etc. it also integrates a variety of peripherals, such as ssc, asc, infrared, etc., can implement conditional access, software upgrade, remote control receiver, and other functions.task this pap

10、er is to design and implementation of system has the function of citic source decoder and a high frequency head module, and introduces in detail the hardware and realization method of each part.key words: high definition digital tv set-top boxes; sti5514 + sti7020 scheme; the source decoder; set-top

11、 box key technology第一章 緒論數(shù)字電視系統(tǒng)一般可分為普通清晰度（pdtv)、標(biāo)準(zhǔn)淸晰度電視(sdtv)和高清晰度電視(hdtv)。高淸晰度數(shù)字電視由于能提供更淸晰的圖像、更逼真的聲音、更大的屏幕，以及數(shù)字化傳輸方式所特有的高效數(shù)據(jù)傳輸率，可以在有限的傳輸頻帶內(nèi)傳送較多的電視節(jié)目，正成為數(shù)字化視聽技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新方向。然而，由于模擬電視在我國(guó)家庭中的普遍存在，數(shù)字電視不可能很快完全取代傳統(tǒng)的模擬電視，機(jī)頂盒(set-top box, stb)正是傳統(tǒng)模擬電視向數(shù)字電視過渡的最好解決方案。1.1 課題背景及意義隨著全球廣播電視數(shù)字化的快速發(fā)展，我國(guó)在數(shù)字廣播電視的發(fā)展上也作出了

12、相應(yīng)的規(guī)劃，其中提出我國(guó)將在2015年停止模擬電視播出。到目前為止，我國(guó)已有部分地區(qū)實(shí)現(xiàn)了廣播電視的數(shù)字化。那么，數(shù)字電視如何接收呢?其實(shí)，數(shù)字電視的接收并不一定要數(shù)字電視接收機(jī)，由于數(shù)字電視的傳輸仍保留了現(xiàn)有模擬電視的是視頻格式，因此在用戶端，用戶只需要加裝一臺(tái)數(shù)字電視機(jī)頂盒，并不需要對(duì)家里電視線路和電視機(jī)做任何的改動(dòng)，用戶便可以使現(xiàn)有電視機(jī)接收數(shù)字電視節(jié)目了。我國(guó)數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，我國(guó)的國(guó)情決定了我國(guó)的電視系統(tǒng)的數(shù)字化不可能一步到位，只能是有選擇，分段進(jìn)行的，從數(shù)字電視的發(fā)展趨勢(shì)來看，我國(guó)數(shù)字電視發(fā)展將經(jīng)歷三個(gè)階段;機(jī)頂盒，標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視sdtv和高清清晰度數(shù)字電視hdtv，

13、這三者將在一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)并存。隨著高清數(shù)字電視機(jī)的普及和數(shù)字電視信號(hào)的開播，越來越多的家庭購(gòu)買了高清數(shù)字電視機(jī)。從目前我國(guó)的實(shí)際情況來看，市場(chǎng)上還沒有出現(xiàn)真正的商用化數(shù)字電視一體式接收機(jī)。也就是內(nèi)置了機(jī)頂盒的電視機(jī)。目前我們要收看到數(shù)字節(jié)目，就必須利用機(jī)頂盒把數(shù)字廣播信號(hào)轉(zhuǎn)化為電視機(jī)能夠識(shí)別的模擬信號(hào)(如av端子輸入)。但是對(duì)于目前大多數(shù)的機(jī)頂盒而言，只能輸出模擬信號(hào)，無法實(shí)現(xiàn)高清化，同時(shí)電視機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也被削弱。因此，發(fā)展和研究高清數(shù)字機(jī)頂盒成為了高清技術(shù)和高清市場(chǎng)的發(fā)展帶來的必然結(jié)果。1.2 機(jī)頂盒國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀數(shù)字電視機(jī)頂盒，是一種將數(shù)字電視信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的變

14、換設(shè)備，它對(duì)經(jīng)過數(shù)字化壓縮的圖像和聲音信號(hào)進(jìn)行解碼還原，產(chǎn)生模擬的視頻和聲音信號(hào)， 通過電視顯示器和音響設(shè)備給觀眾提供高質(zhì)量的電視節(jié)目。自從1994年開播衛(wèi)星數(shù)字電視，到1998年底開播地面數(shù)字電視廣播，數(shù)字 電視實(shí)現(xiàn)了全面啟動(dòng)。到1999年底，全球約有2500萬臺(tái)衛(wèi)星數(shù)字電視機(jī)頂盒， 700萬臺(tái)有線網(wǎng)數(shù)字機(jī)頂盒和40萬臺(tái)地面數(shù)字電視機(jī)頂盒和接收機(jī)，主要分布 于歐洲、美國(guó)和日本。由于客觀情況、標(biāo)準(zhǔn)、制式等不同，各國(guó)的數(shù)字電視發(fā)展 狀況也不盡相同，其中美國(guó)、歐洲、日本的數(shù)字電視發(fā)展比較迅速，已經(jīng)逐步實(shí) 施數(shù)字電視的普及，對(duì)我國(guó)的數(shù)字電視發(fā)展模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇有一定的指導(dǎo) 和借鑒意義。美國(guó)是世界

15、上最早發(fā)展數(shù)字電視的國(guó)家，不僅在技術(shù)領(lǐng)域完成了數(shù)字電視三 大標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作，而且率先實(shí)現(xiàn)了商用播出。到2003年其地面數(shù)字電視的覆 蓋率己達(dá)94%。歐洲數(shù)字電視的衛(wèi)星廣播于1996年開播，目前用戶已超過500 萬，并己擴(kuò)展至東歐。整個(gè)歐洲采用以dvb為框架的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)展的側(cè)重點(diǎn)放在標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視(sdtv)。日本也于2006年實(shí)現(xiàn)地面數(shù)字電視全國(guó)覆蓋，主要是高清晰度數(shù)字電視(hdtv)節(jié)目。荷蘭己于2006年12月11日正式停播模擬電視信號(hào)的播出,這是全世界首個(gè) 完全實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視信號(hào)播出的國(guó)家，此后，還將有一些北歐國(guó)家和比利時(shí)在近兩 年陸續(xù)停播模擬電視信號(hào)。美國(guó)和日本將分別在2009

16、年和2011年停播模擬電視 信號(hào)，我國(guó)計(jì)劃將在2015年全面停播模擬電視。1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)一直非常關(guān)注數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展，從上個(gè)世紀(jì)的80年代開始跟蹤國(guó)技術(shù) 發(fā)展動(dòng)態(tài)，90年代完成數(shù)字電視關(guān)鍵技術(shù)的理論儲(chǔ)備。我國(guó)對(duì)數(shù)字電視的研究從20 世紀(jì)80年代末就已經(jīng)開始了，在“八五”期間，國(guó)務(wù)院組織成立國(guó)家高清晰度電視研究開發(fā)協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組，國(guó)家科委組織成立了hdtv發(fā)展戰(zhàn)專家組，組織實(shí)施了“八五” 國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“高清晰度電視技術(shù)研究和計(jì)算機(jī)模擬” 。1995年，經(jīng)國(guó)家高清晰度電視研究開發(fā)協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組批準(zhǔn)，成立了國(guó)家高清晰度電視（hdtv)研究 小組。1996年7月，由總體組負(fù)責(zé)，組織

17、實(shí)施了“九五”國(guó)家重大科技產(chǎn)業(yè)工程項(xiàng)目“高 清晰度電視功能樣機(jī)系統(tǒng)研究與開發(fā)工程”。經(jīng)總體組和全國(guó)多所大學(xué)、研究所及企業(yè)的共同努力，于1998年6月，成功地研制出了我國(guó)第一臺(tái)數(shù)字高清晰度電視功能樣機(jī)系統(tǒng)。1998年9月，利用該功能樣機(jī)系統(tǒng)在北京中央電視臺(tái)進(jìn)行了演示，取得了很好的效果。在1999年10月1日，中華人民共和國(guó)建國(guó)50周年之際，對(duì)天安門廣場(chǎng)的國(guó)慶大典進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)直播，獲得了成功。目前我國(guó)中央電視臺(tái)和眾多省市、地方電視臺(tái)都己實(shí)現(xiàn)了電視節(jié)目的數(shù)字衛(wèi)星傳輸，電視臺(tái)的傳送和接收設(shè)備正在逐步實(shí)現(xiàn) 數(shù)字化。國(guó)家廣電總局在十五規(guī)劃和2010年遠(yuǎn)景規(guī)劃中提出2:我國(guó)將在衛(wèi)星和有線 電視中采用國(guó)際通用的

18、dvb標(biāo)準(zhǔn)，在2003年完成具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)制定工作，并在2005年全面推廣地面數(shù)字電視廣播。清華大學(xué)地面數(shù)字廣播系統(tǒng)方案（dvb-t)和上海交通大研制的（advb-t)標(biāo)準(zhǔn)都己確立通過。與美國(guó)、歐洲等西方發(fā)達(dá)國(guó)家不同的是，我國(guó)城市人口居住相對(duì)集中，90%以上的人是通過有線電視收看電視節(jié)目的，城市居民物質(zhì)生活水平較高，這為發(fā)展數(shù)字電視創(chuàng)造了條件。同時(shí)，有線數(shù)字電視傳輸、條件接收系統(tǒng)等標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒實(shí)施，為有線數(shù)字電視試驗(yàn)提供了良好的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支持。另外，全長(zhǎng)37000多公里的國(guó)家廣播電視光纜干線網(wǎng)的開通，為全國(guó)有線數(shù)字電視開展創(chuàng)造了網(wǎng)絡(luò)條件。政府規(guī)定，2015年將全面實(shí)現(xiàn)數(shù)

19、字化，完成模擬向數(shù)字的過渡，逐步停止模擬電視的播出。1.3 課題的研究?jī)?nèi)容本課題基于現(xiàn)在機(jī)頂盒市場(chǎng)的現(xiàn)狀，采取st公司的sti5514+sti7020高清數(shù)字電視信源解碼器方案，開發(fā)一種高清晰的交互式機(jī)頂盒,實(shí)現(xiàn)接收高清晰的數(shù)字電視信號(hào),然后經(jīng)過解調(diào)、 解復(fù)用、解碼后輸出模擬信號(hào)給模擬電視機(jī)，并且達(dá)到分辨率1000線以上的高 清晰顯示效果。論文共分為五章：第1章 為緒論，主要介紹了課題研究的背景、意義、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和課題 的研究?jī)?nèi)容等。第2章 闡述了整個(gè)數(shù)字電視機(jī)頂盒的系統(tǒng)構(gòu)成,包括硬件架構(gòu)和軟件體系層次，并介紹了機(jī)頂盒能夠?qū)崿F(xiàn)的各項(xiàng)功能。第3章 主要闡述機(jī)頂盒的關(guān)鍵技術(shù)。第4章 主要研究數(shù)

20、字電視機(jī)頂盒nim（網(wǎng)絡(luò)接口）的測(cè)試指標(biāo)、原理和方法。第5章 主要介紹了目前流行的幾款高淸數(shù)字電視機(jī)頂盒的解決方案，并比較它們的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，綜合考慮所需功能、可擴(kuò)展性、性價(jià)比等因素，選擇了基于st公司的sti5514+sti7020的解決方案。第6章 主要進(jìn)行信源解碼模塊的設(shè)計(jì)。第7章 主要進(jìn)行高頻頭模塊的設(shè)計(jì)，介紹了數(shù)字電視調(diào)諧器的原理和芯片構(gòu)成。第2章 數(shù)字電視機(jī)頂盒的原理及構(gòu)成2.1 機(jī)頂盒的工作原理sdram視頻輸出pal/nts編碼mpeg_2解碼器ts流解復(fù)用qam解調(diào)高頻頭cpu主處理器rs232接口rs232條件接受智能卡接口智能卡e2promi2c前面板dramflash音頻

21、輸出 圖2-1-1 有線數(shù)字電視原理框圖圖2-2-1是有線數(shù)字電視機(jī)頂盒原理框圖，機(jī)頂盒由高頻頭、信道解調(diào)器、信源解復(fù)用器、mpeg-2解碼器、視頻編碼器、音頻d/a、嵌入式cpu系統(tǒng)和外圍接口、條件接收模塊等組成。具有交互功能的機(jī)頂盒則需回傳通道。高頻頭接收來自有線網(wǎng)的高頻信號(hào)，通過qam解調(diào)器完成信道解碼，從載波中分離出包含音、視頻和其它數(shù)據(jù)信息的傳送流(ts)。傳送流中一般包含多個(gè)音、視頻流及一些數(shù)據(jù)信息。解復(fù)用器則用來區(qū)分不同的節(jié)目，提取相應(yīng)的音、視頻流和數(shù)據(jù)流，送入mpeg-2解碼器和相應(yīng)的解析軟件，完成數(shù)字信息的還原。對(duì)于付費(fèi)電視，條件接收模塊對(duì)音、視頻流實(shí)施解擾，并采用含有識(shí)別用

22、戶和進(jìn)行記賬功能的智能卡，保證合法用戶正常收看。mpeg-2解碼器完成音、視頻信號(hào)的解壓縮，經(jīng)視頻編碼器和音頻d/a變換，還原出模擬音、視頻信號(hào)，在常規(guī)彩色電視機(jī)上顯示高質(zhì)量圖像，并提供多聲道立體聲節(jié)目。2.2 機(jī)頂盒的硬件系統(tǒng)構(gòu)成機(jī)頂盒的基本功能是接收數(shù)字電視節(jié)目、處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和完成各種應(yīng)用的解 析，主要由調(diào)諧器(高頻頭）、信道解調(diào)器、信源解復(fù)用器、mpeg-2解碼 器、音頻d/a、嵌入式cpu和外圍接口、條件接收模塊等組成。基本結(jié)構(gòu)如圖 2-2-1所示。 圖2-2-1 機(jī)頂盒硬件系統(tǒng)構(gòu)成信道解碼：數(shù)字電視機(jī)頂盒中的信道解碼電路相當(dāng)于模擬電視機(jī)中的高頻頭和中頻放大器。在數(shù)字電視機(jī)頂盒中，高頻

23、頭是必須的，不過調(diào)諧范圍包含衛(wèi)星頻道、地面電視接收頻道、有線電視增補(bǔ)頻道。根據(jù)dtv目前已有的調(diào)制方式，信道解碼應(yīng)包括qpsk、qam、ofdm、vsb解調(diào)功能。信源解碼：模擬信號(hào)數(shù)字化后，信息量激增，必須采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字電視廣播采用mpeg2視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，適用多種清晰度圖像質(zhì)量。音頻目前則有ac3和mpeg2兩種標(biāo)準(zhǔn)。信源解碼器必須適應(yīng)不同編碼策略，正確還原原始音、視頻數(shù)據(jù)。嵌入式cpu：嵌入式cpu是數(shù)字電視機(jī)頂盒的心臟，當(dāng)數(shù)據(jù)完成信道解碼以后，首先要解復(fù)用，把傳輸流分成視頻、音頻，使視頻、音頻和數(shù)據(jù)分離開，在數(shù)字電視機(jī)頂盒專用的cpu中集成了32個(gè)以上可編程pid濾波器，其中

24、兩個(gè)用于視頻和音頻濾波，其余的用于psi、si和private數(shù)據(jù)濾波。cpu是嵌入式操作系統(tǒng)的運(yùn)行平臺(tái)，它要和操作系統(tǒng)一起完成網(wǎng)絡(luò)管理，顯示管理、有條件接收管理（ic卡和smart卡）、圖文電視解碼、數(shù)據(jù)解碼、osd、視頻信號(hào)的上下變換等功能。為了達(dá)到這些功能，必須在普通3264位cpu上擴(kuò)展許多新的功能，并不斷提高速度，以適應(yīng)高速網(wǎng)絡(luò)和三維游戲的要求。mpeg2解碼：mpeg2是數(shù)字電視中的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前實(shí)用的視頻數(shù)字處理技術(shù)基本上是建立在mpeg2技術(shù)基礎(chǔ)上，mpeg2是包括從網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁咔逦入娨暤娜恳?guī)范。mpll用于vcd，可視電話會(huì)議和可視電話用的h.263和h.261是它的

25、子集。mpml用于dvd、sdtv，mpmh用于hdtv。mpeg2圖像信號(hào)處理方法分運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)、dct、量化、可變長(zhǎng)編碼4步完成，電路是由risc處理器為核心的asic電路組成。2.3 機(jī)頂盒的軟件系統(tǒng)電視數(shù)字化后，數(shù)字電視技術(shù)中軟件技術(shù)占有更為重要的位置。除了音視頻的解碼由硬件實(shí)現(xiàn)外，包括電視內(nèi)容的重現(xiàn)、操作界面的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，直至機(jī)頂盒和個(gè)人計(jì)算機(jī)的互聯(lián)以及和internet的互聯(lián)都需要由軟件來實(shí)現(xiàn)。 圖2-3-1 機(jī)頂盒軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖硬件驅(qū)動(dòng)層軟件：驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)硬件功能，如射頻解調(diào)器、傳輸解復(fù)用器、a/v解碼器、osd、視頻編碼器等。機(jī)頂盒作為一個(gè)客戶端系統(tǒng)，除了要具有良好的

26、硬件平臺(tái)外還需要配備不同的軟件系統(tǒng)才能使其完成各種任務(wù)。驅(qū)動(dòng)層包括機(jī)頂盒硬件的驅(qū)動(dòng)程序和api接口，它主要用于完成對(duì)硬件設(shè)備的操作。中間解釋層將stb的應(yīng)用程序指令翻譯成cpu能識(shí)別的指令，從而通過驅(qū)動(dòng)層去調(diào)動(dòng)硬件設(shè)備完成相應(yīng)的操作。該層包括嵌入式操作系統(tǒng)、中間件、ca駐留軟件等。雖然中間件的使用可以給stb軟件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用帶來極大好處，但高昂的使用費(fèi)用，對(duì)硬件需求的增加以及技術(shù)上的不成熟使中間件在國(guó)內(nèi)鮮有應(yīng)用。目前許多軟件設(shè)計(jì)者采用直接調(diào)用驅(qū)動(dòng)層的軟件來編寫應(yīng)用程序，這雖然可以滿足一時(shí)的需求，但隨著應(yīng)用需求的增加，在stb中使用中間件才是一個(gè)很好的解決方案。應(yīng)用層可以分成駐留應(yīng)用程序和可下載

27、應(yīng)用程序兩部分，不同的stb軟件設(shè)計(jì)理念使這兩個(gè)部分包含的應(yīng)用程序也不盡相同，合理規(guī)劃這兩部分的組成將有助于提高stb的可靠性和相應(yīng)時(shí)間。目前國(guó)內(nèi)機(jī)頂盒中的應(yīng)用較少，主要以epg、數(shù)據(jù)廣播、股票、簡(jiǎn)單的下載游戲等為主，而數(shù)字電視的魅力并不在于看電視，而在于這種基于數(shù)字電視平臺(tái)的業(yè)務(wù)應(yīng)用，這些應(yīng)用將會(huì)改善人們的一些日常生活習(xí)俗。隨著雙向網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，交互式應(yīng)用的普及，基于交互式的應(yīng)用軟件也將越來越多，這也會(huì)給運(yùn)營(yíng)商帶來難以預(yù)料的增值收入。 有線電視數(shù)字機(jī)頂盒的技術(shù)含量非常高，它集中反映了多媒體、計(jì)算機(jī)、數(shù)字壓縮編碼、 加解擾算法、加解密算法、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展水平。2.4 機(jī)頂盒能實(shí)現(xiàn)的功能接

28、收數(shù)字電視廣播節(jié)目，提供高質(zhì)量的視頻和音頻信號(hào)輸出，這是機(jī)頂盒的最基本功能。支持交互式應(yīng)用（如視頻點(diǎn)播、互動(dòng)游戲等）。作為用戶前端設(shè)備，機(jī)頂盒是用戶控制交 互電視的接口，所以具有回傳信道，提供系統(tǒng)的交互操作，這也是機(jī)頂盒的最基本功能。具有電子節(jié)目指南（epg)功能。它為用戶提供一種使用方便、界面友好的操作窗口，用 戶通過交互操作，可以方便地看到所有頻道上近期將播放的電視節(jié)目及選取自己所需的節(jié)目。有條件接收功能。有條件接收的核心是加擾和加密，數(shù)字機(jī)頂盒應(yīng)具有解擾和解密 功能。支持?jǐn)?shù)據(jù)廣播應(yīng)用功能。向用戶提供股市行情、票務(wù)信息、電子報(bào)紙、熱門網(wǎng)站等各種 信息。軟件在線升級(jí)功能。軟件在線升級(jí)可看成是

29、數(shù)據(jù)廣播的應(yīng)用之一。數(shù)據(jù)廣播服務(wù)器按 dvb數(shù)據(jù)廣播標(biāo)準(zhǔn)將升級(jí)軟件廣播下來，機(jī)頂盒能識(shí)別該軟件的版本號(hào)，在版本不同時(shí)接收該 軟件，并對(duì)保存在存儲(chǔ)器中的軟件進(jìn)行更新。internet接人和電子郵件。數(shù)字機(jī)頂盒可通過內(nèi)置的電纜調(diào)制解調(diào)器方便地實(shí)現(xiàn)internet接人功能。用戶可通過機(jī)頂盒內(nèi)置的瀏覽器上網(wǎng)、發(fā)送電子郵件、網(wǎng)上購(gòu)物，打ip電話等。同時(shí)機(jī)頂盒也可以提供各種接口與pc機(jī)相連，使用pc機(jī)接人internet。視頻點(diǎn)播功能。該功能可讓用戶在所希望的時(shí)間和地點(diǎn)收看想看的節(jié)目，這是服務(wù)提供 商的主要目標(biāo)。有線電視數(shù)字機(jī)頂盒利用交互式的數(shù)據(jù)信道和廣播信道，為實(shí)現(xiàn)該功能提供理 想的技術(shù)支持。 第三章

30、機(jī)頂盒的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)字電視機(jī)頂盒的技術(shù)含量非常高，它集中反映了多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字壓縮編碼 技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、加解擾技術(shù)、加解密技術(shù)的發(fā)展水平。目前數(shù)字電視機(jī)頂盒的主要關(guān)鍵技術(shù)有下面幾個(gè)方面。（1）解調(diào)及信道解碼技術(shù)在機(jī)頂盒中，高頻調(diào)諧器（高頻頭）是必需的，其調(diào)諧范圍包含衛(wèi)星頻道、地面電視接收頻 道、有線電視增補(bǔ)頻道。衛(wèi)星數(shù)字電視廣播采用r -s碼和卷積碼進(jìn)行信道編碼，同時(shí)采用 qpsk方式調(diào)制;有線數(shù)字電視廣播由于信道質(zhì)量好，只用r -s編碼作為糾錯(cuò)編碼，較少采用 tcm卷積碼，以降低接收端的復(fù)雜性，同時(shí)采用qam調(diào)制方式，其中16qam、32qam、64qam必 選，128q

31、am和256qam可選;地面數(shù)字電視廣播采用cofdm或vsb調(diào)制方式。因此，對(duì)于接 收端的機(jī)頂盒來說，針對(duì)不同的傳輸信道需分別采用qpsk、qam、cofdm或vsb方式解調(diào)；在 信道解碼方面需進(jìn)行相應(yīng)的r-s碼或卷積碼糾錯(cuò)解碼。（2）解復(fù)用和信源解碼技術(shù)為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的解復(fù)用和數(shù)據(jù)信息處理，目前的系統(tǒng)大多采用專用芯片，將cpu內(nèi)核與 mpeg-2傳送流解復(fù)用器、dvb通用解擾器、mpeg -2視頻解碼器、mpeg -2aac (或dolby ac-3)音頻解碼器、pal/ntsc編碼器集成，形成數(shù)字電視機(jī)頂盒的核心芯片。另外，也有一些高檔的可編程數(shù)字信號(hào)處理器（dsp)也能實(shí)現(xiàn)這一功能。（3）

32、上行數(shù)據(jù)的調(diào)制編碼技術(shù)開展交互式應(yīng)用，需要考慮上行數(shù)據(jù)的調(diào)制問題。由于上行數(shù)據(jù)相對(duì)于下行數(shù)據(jù)要少得多， 目前在catv網(wǎng)中一般采用qpsk或16qam方式進(jìn)行調(diào)制。在實(shí)際應(yīng)用中，如果catv網(wǎng)是單向的，則也可通過公共電話網(wǎng)采用adsl或vdsl接人技術(shù)來傳送上行數(shù)據(jù)。（4）條件接收技術(shù)ca系統(tǒng)是數(shù)字電視項(xiàng)目中的重要組成部分，完成系統(tǒng)用戶的認(rèn)證、授權(quán)和節(jié)目加擾工作。 它需要解決兩個(gè)問題，即如何從用戶處收取費(fèi)用和如何阻止用戶收看那些未經(jīng)授權(quán)的付費(fèi)頻道。 ca系統(tǒng)是一個(gè)綜合性的系統(tǒng)，它涉及數(shù)據(jù)加擾解擾算法、加密解密算法、智能卡技術(shù)以及用戶管理、節(jié)目管理、收費(fèi)管理等數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)，其中加擾解擾技術(shù)、加密

33、解密技術(shù)是條件接收系統(tǒng)的 核心技術(shù)，用于對(duì)數(shù)字電視節(jié)目進(jìn)行加密與解密。（5）嵌人式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)技術(shù)與pc機(jī)上的操作系統(tǒng)不同，數(shù)字電視機(jī)頂盒中的操作系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（real time operation system，rtos )，可以在實(shí)時(shí)的環(huán)境中工作，并能在較小的內(nèi)存空間中運(yùn)行。目前流行的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有wind river system公司的vx works、microware公司的os -9、 st公司的os20、microsoft公司的windows ce以及專為機(jī)頂盒開發(fā)的power tv等。這些操作系 統(tǒng)各有所長(zhǎng)，在機(jī)頂盒中都有應(yīng)用。其中vx works、os -9、os

34、20等是通用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，在 其他的嵌人式系統(tǒng)中也有廣泛的應(yīng)用。當(dāng)開發(fā)機(jī)頂盒時(shí)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)與下面將要介紹的中 間件結(jié)合使用。power tv是專為機(jī)頂盒開發(fā)的并將中間件集成在一起的操作系統(tǒng)，在美國(guó)應(yīng)用 較廣。另外，隨著嵌人式linux的逐漸成熟，不僅為機(jī)頂盒廠商提供了一種選擇，而且由于linux 的開放性和先進(jìn)的結(jié)構(gòu)，會(huì)對(duì)上述的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)構(gòu)成巨大的威脅。（6）中間件( middle ware) 技術(shù)在開發(fā)機(jī)頂盒上層應(yīng)用中常常會(huì)面對(duì)如下問題：實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，硬件平臺(tái)原理細(xì)節(jié)， 復(fù)雜的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，繁雜的用戶界面以及實(shí)用功能等各項(xiàng)跨行業(yè)的難題。為了解決上述問題，中間 件應(yīng)運(yùn)而生，并成為數(shù)字

35、電視核心技術(shù)。中間件的核心作用是將應(yīng)用程序與底層的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、硬件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)細(xì)節(jié)隔離開來，支 持跨硬件平臺(tái)和跨操作系統(tǒng)的軟件運(yùn)行，使應(yīng)用程序不依賴于特定的硬件平臺(tái)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)， 從而使得應(yīng)用程序的開發(fā)變得更加簡(jiǎn)捷，使產(chǎn)品的開放性和可移植性更強(qiáng)，為機(jī)頂盒的制造商和 交互業(yè)務(wù)提供商建立一個(gè)理想的開發(fā)與應(yīng)用平臺(tái)。（7）應(yīng)用軟件技術(shù)執(zhí)行服務(wù)商提供的各種服務(wù)功能，如電子節(jié)目指南、視頻點(diǎn)播、數(shù)據(jù)廣播、ip電話和可視電 話等。應(yīng)用軟件獨(dú)立于機(jī)頂盒的硬件，它可以用于各種機(jī)頂盒硬件平臺(tái)，避免應(yīng)用軟件對(duì)硬件的 依賴。（8）顯示技術(shù)就電視和計(jì)算機(jī)顯示器而言，crt顯示是一種成熟的技術(shù)，但是用低分辨率的電視機(jī)顯示

36、 文字，尤其是小于24 x24的小字，問題就變得復(fù)雜了。電視機(jī)的crt顯像管是大節(jié)距的低分辨 率管，只適合顯示720 x576或640 x480的圖像，它的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)是固定不變的，是為525行60hz 或625行50hz設(shè)計(jì)的，而數(shù)字電視的顯示格式有18種以上。上網(wǎng)則要符合vesa格式，顯然， 電視機(jī)的顯示系統(tǒng)無法適應(yīng)這么多格式。另外，電視采用低幀頻的隔行掃描方式，當(dāng)顯示圖形和 文字時(shí)，亮度信號(hào)存在背景閃爍，水平掃描線存在行間閃爍。如果把逐行掃描的計(jì)算機(jī)圖文轉(zhuǎn)換 到電視機(jī)上，水平邊沿就會(huì)僅出現(xiàn)在奇場(chǎng)或偶場(chǎng)，屏顯時(shí)間接近人眼的視覺暫留，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的 邊緣閃爍現(xiàn)象，因而要用電視機(jī)上網(wǎng)，必須要補(bǔ)救電視

37、機(jī)顯示的缺陷。根據(jù)技術(shù)難度和成本，目前用兩種方法進(jìn)行改進(jìn)，一種是抗閃爍濾波器，把相鄰三行的圖像按比例相加成一行，使僅出現(xiàn)在奇場(chǎng)的圖像重現(xiàn)在每場(chǎng)中，這種方式叫三行濾波法。三行濾波法 簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，但降低了圖像的清晰度，適用于隔行掃描方式的電視機(jī)。另一種方法是把隔行掃描變成逐行掃描，并適當(dāng)提高幀頻，這種方式要成倍地增加掃描的行數(shù)和場(chǎng)數(shù)，為了使增加的像素不是無中生有，保證活動(dòng)畫面的連續(xù)性，必須要做行、場(chǎng)內(nèi)插運(yùn)算和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，必須用專用的芯片和復(fù)雜的技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)，這種方式在電視機(jī)上顯示計(jì)算機(jī)圖文的質(zhì)量非常好，但必須在有逐行和倍掃描功能的電視機(jī)上才能實(shí)現(xiàn)。（9）軟件無線電技術(shù)軟件無線電技術(shù)是最近幾年提出的一

38、種實(shí)現(xiàn)無線通信的新體系結(jié)構(gòu)，其基本思想是以硬件作 為通用的基本平臺(tái)，硬件基礎(chǔ)是可編程的高速數(shù)字信號(hào)處理器（dsp )，其余部分則是基本的射頻處理單元和輸人/輸出接口。在高速的dsp芯片上進(jìn)行物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層的軟件開發(fā)，將盡可能多的應(yīng)用功能用軟件來實(shí)現(xiàn)，從而將新系統(tǒng)、新產(chǎn)品的開發(fā)轉(zhuǎn)換到軟件上來。第4章 數(shù)字電視機(jī)頂盒nim（網(wǎng)絡(luò)接口）的研究4.1 數(shù)字電視機(jī)頂盒網(wǎng)絡(luò)接口的重要參數(shù)和測(cè)量方法數(shù)字電視機(jī)頂盒網(wǎng)絡(luò)接口性能的好壞，直接影響著用戶對(duì)數(shù)字電視的接受程度。為此很多國(guó)家和地區(qū)都對(duì)機(jī)頂盒的必備功能提出了明確的要求。武漢廣播電視總局對(duì) 數(shù)字電視機(jī)頂盒的接收質(zhì)量也有明確的要求。這些參

39、數(shù)也直接反應(yīng)了機(jī)頂盒網(wǎng)絡(luò)接口性能的優(yōu)劣。主要參數(shù)包括：1.接收電平 在有線電視系統(tǒng)中，選擇正確的信號(hào)電平是保證系統(tǒng)正常工作的基本條件，由于 dvb-c采用的是抑制載波的正交幅度調(diào)制（qam),在通道帶寬內(nèi)調(diào)制信號(hào)非常類似于噪聲，所以電平定義為所選信號(hào)的均方根。在有線數(shù)字電視系統(tǒng)中，要求機(jī)頂盒收到的電平在5585dbuv。其中55為最低電平，表示機(jī)頂盒能正常鎖頻并播放節(jié)目的最小接收電平。85為最高電平，表示機(jī)頂盒能正常鎖頻并播放節(jié)目的最高接收電平。2.載噪比（c/n) 在dvb-c中將已調(diào)的射頻/中頻信號(hào)的總功率對(duì)有效帶寬內(nèi)噪聲的比，定義為載噪比c/n。x寸于64qam調(diào)制方式，當(dāng)誤碼率為kt4

40、時(shí)，載噪比為24.28db。也就是說釆用64qam調(diào)制方式的機(jī)頂盒所能正常鎖頻并播放節(jié)目的載噪比應(yīng)當(dāng)不低于24.28db。3.高頻頭頻率捕捉范圍 高頻頭頻率捕捉范圍指的是高頻頭在鎖頻狀態(tài)時(shí)能經(jīng)受的頻率抖動(dòng)誤差范圍。例如，高頻頭在435mhz正常鎖住節(jié)目頻點(diǎn)，則要求高頻頭在頻點(diǎn)出現(xiàn)抖動(dòng)時(shí) 434.85mhz435.15mhz的頻率范圍內(nèi)都能鎖住中心頻率為435mhz的電視信號(hào)。它反應(yīng)了高頻頭的抗干擾能力。4.支持符號(hào)率范圍 符號(hào)率（symbol rate)：指數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，與信號(hào)的比特率及信道參數(shù)有關(guān)，單位為mb/s。當(dāng)一個(gè)載波信號(hào)攜帶的節(jié)目數(shù)越多時(shí)，此值越大。4.2 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)接口的關(guān)鍵技術(shù)與

41、研究方法 要提高機(jī)頂盒網(wǎng)絡(luò)接口性能，最主要是解決兩個(gè)問題：（1）機(jī)頂盒在全頻點(diǎn)范圍內(nèi)的一致性（2）提高機(jī)頂盒高頻頭的抗干擾能力之所以要解決全頻點(diǎn)范圍內(nèi)的一致性，是因?yàn)楦哳l頭是一個(gè)高頻敏感器件，在機(jī)頂盒的源解碼板上極易受到各種高頻信號(hào)的干擾。電磁干擾（emc)、電磁癌射(emi) 等問題比較明顯。容易在要求正常工作的頻點(diǎn)范圍內(nèi)產(chǎn)生不穩(wěn)定或工作不正常的畸點(diǎn)，這樣將直接導(dǎo)致用戶無法正常觀看數(shù)字電視業(yè)務(wù)。其次，提高機(jī)頂盒高頻頭抗干擾能力，也就是提升機(jī)頂盒網(wǎng)絡(luò)接口的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，例如降低機(jī)頂盒的最低接收電 平值、提升最高接收電平值、擴(kuò)大高頻頭頻率捕捉范圍、擴(kuò)大高頻頭符號(hào)率支持范圍等，使之不受外界信號(hào)的干

42、擾，更可靠更穩(wěn)定的工作。為達(dá)到優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)接口的目的，我將從硬件和軟件兩方面入手，通過對(duì)比驗(yàn)證，歸納總結(jié)的方法來進(jìn)行研究。硬件方面從數(shù)字電視機(jī)頂盒主板布線入手，重點(diǎn)考慮網(wǎng)絡(luò)接口的電磁干擾、電磁輻射等問題，通過理論研究和對(duì)比驗(yàn)證提出提高機(jī)頂盒抗干擾能力的優(yōu)化方法。其次, 研究高頻信號(hào)的完整性、高頻電子設(shè)備的合理化布局、電源質(zhì)量以及數(shù)字模擬地線的 分割等問題，對(duì)高頻頭硬件電路進(jìn)行修改，并做出對(duì)比性實(shí)驗(yàn)。軟件方面對(duì)高頻頭性能的優(yōu)化，主要是優(yōu)化高頻頭驅(qū)動(dòng)程序的各個(gè)模塊。其中的demod驅(qū)動(dòng)模塊和tuner驅(qū)動(dòng)模塊將是研究重點(diǎn)。首先，優(yōu)化demod驅(qū)動(dòng)的初始化參數(shù)。因?yàn)楦哳l頭資料文檔中對(duì)于高頻頭的初始化參數(shù)

43、和默認(rèn)的工作狀態(tài)并不是適合所有硬件平臺(tái)。通過合理的初始化配置，可以直接提高高頻頭的頻率捕捉范圍和符號(hào)率支持范圍，并提高高頻頭的工作效率和穩(wěn)定性。其次，在demod驅(qū)動(dòng)模塊和tuner 驅(qū)動(dòng)模塊中，通過合理的分配i2c總線資源，可以有效提高cpu對(duì)高頻頭控制的可靠性和穩(wěn)定性，從而提升高頻頭的工作性能。最后，可以在嵌入式操作系統(tǒng)中，改進(jìn)任務(wù)的調(diào)度機(jī)制和通訊機(jī)制，優(yōu)化高頻頭鎖頻任務(wù)的鎖頻時(shí)間和任務(wù)堆棧大小，提高鎖頻速度和穩(wěn)定性。第五章 高清數(shù)字電視機(jī)頂盒解決方案的對(duì)比5.1 幾種高清方案比較目前，市面上有多種高清數(shù)字電視解碼方案，如博通（broadcom)公司的 bcm7401、bcm7402;卓然

44、 zuran 公司的r391055，zr39640，zr39660，zr39680高清系列；ati公司的xilleon22系列；美國(guó)西格瑪設(shè)計(jì)公司（sigma designs) 的smp8630、smp8634; st公司（意法半導(dǎo)體公司）的sti7710、sti5514、sti7020 等。5.1.1 bcm7401解決方案bcm7401是博通的一款單芯片 avc/mpeg-2/v(m(h,264/mpeg4 part 10) 高清視頻解碼soc,面向有線電視、衛(wèi)星、寬帶線路機(jī)頂盒與目前電視廣播領(lǐng)域普遍釆用的影像解碼方式mpeg-2相比，broadcom的avcnc-1芯片解決方案所需的帶寬

45、僅為其1/2-1/3。bcm7401單芯片解決方案是原來獲得廣泛應(yīng)用的bcm7038和bcm7411雙芯片方案的改進(jìn)型，是面向機(jī)頂盒和客戶端網(wǎng)關(guān)設(shè)備應(yīng)用的高清晰度芯片級(jí)系統(tǒng) soc解決方案。優(yōu)點(diǎn)：功能強(qiáng)大，擴(kuò)展接口豐富，而且兼容性強(qiáng)，除在數(shù)字電視領(lǐng)域廣泛應(yīng) 用外，還可應(yīng)用于dvd、電視電話等系統(tǒng)中。采用這種方案的好處在于靈活性髙，能夠支持多種視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，而且相對(duì)節(jié)省帶寬資源。 缺點(diǎn)：和其他兩款芯片相比成本太高，主要用于設(shè)計(jì)中、高檔的高清機(jī)頂盒。5.1.2 sti5514+sti7020解決方案sti5514是一個(gè)高集成度的單片標(biāo)清機(jī)頂盒信源解碼器芯片，同時(shí)具有強(qiáng)大的控制功能，可以配合sti

46、7020實(shí)現(xiàn)高清晰度音視頻解碼。它集成了一個(gè)高性能的32位cpu、三個(gè)專用的dvb傳輸流解復(fù)用和解擾模塊、一個(gè)mpeg mpml 視頻解碼模塊，一個(gè)多標(biāo)準(zhǔn)音頻解碼模塊、一個(gè)數(shù)字視頻編碼器。另外，它內(nèi)置了 atapi接口，可以和硬盤驅(qū)動(dòng)器無縫連接，實(shí)現(xiàn)錄放像和時(shí)移播放等功能。它還集成了多種外設(shè)，如ssc，asc,紅外等，可以實(shí)現(xiàn)條件接收，軟件升級(jí)，遙控接收等功能。5.1.3 zr39680解決方案zr39680為卓然公司的單芯片解決方案。它繼承了 5個(gè)獨(dú)立部件的功能，如視頻解碼、hdmi接口、eee-1394及l(fā)vds驅(qū)動(dòng)和先進(jìn)的視頻處理引擎，以控制和驅(qū)動(dòng)液晶顯示屏lcd、背投和等離子。zr39

47、680包括數(shù)字地面接收器、atsc兼容的高清電視解碼器，以及對(duì)單向數(shù)字電纜(udc)的更多支持及一個(gè)cable card 接口。卓然的zr39680設(shè)計(jì)方案具有成本較低的特點(diǎn)，但是這款芯片的功能相對(duì) 較弱，集成度也不高，擴(kuò)展功能不如sti5514強(qiáng)，在一定程度上增加了成本。5.2 本論文選擇的方案綜上考慮各解決方案的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，本系統(tǒng)采用了sti5514芯片。雖然相對(duì) 于bcm7401,速度、功能和兼容性都略遜一籌，但是，它仍然具備了高清接收機(jī)的所有功能,能夠滿足目前市場(chǎng)上大多數(shù)用戶的需求,并且具有較高的性價(jià)比。第六章 高清數(shù)字電視機(jī)頂盒信源解碼板的設(shè)計(jì)6.1 信源解碼板的組成信源解碼板主要由

48、以下幾部分組成：1.sti5514一機(jī)頂盒后端解碼器主控芯片2.sti7020一機(jī)頂盒后端解碼器高清解碼芯片3.32mbit flash4.64mbit smi sdram5.128mbit emi sdram (可選）6.512mbit lmiddr-sdram7.40g硬盤8.smartcard接口9.e2prom用于節(jié)目數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)10.前面板接口：負(fù)責(zé)接受前面板輸入的信息，如：手動(dòng)控制鍵盤、紅外接收等。11.rs232接口：接pc機(jī)進(jìn)行軟件升級(jí)。信源解碼板的主控芯片是sti5514，它負(fù)責(zé)：（1）系統(tǒng)初始化和系統(tǒng)控制；（2）將來自前端或lvds板的ts流解復(fù)用，并將pes流傳給sti70

49、20；（3）標(biāo)清視頻解碼，數(shù)/模轉(zhuǎn)換；（4）標(biāo)清音頻解碼。為了配合sti5514的運(yùn)行，需要配備一定數(shù)量的外部存儲(chǔ)器，用來緩存碼流 流、解碼幀、顯示幀等，本系統(tǒng)使用了三片sdram。信源解碼板啟動(dòng)時(shí)，需要從rom中讀取程序，加載到sdram中運(yùn)行。 考慮到將來的軟件升級(jí)，我們采用了可現(xiàn)場(chǎng)擦除與改寫的flash rom來固化系統(tǒng)軟件。st15514輸出的視頻信號(hào)是己經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)，經(jīng)過放大濾 波后可以直接輸出。本系統(tǒng)可以輸出cvbs、s-video兩種視頻信號(hào)。音頻解碼后的數(shù)字信號(hào)通過外部dac轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，再經(jīng)過放大濾波處 理就可以輸出。此系統(tǒng)可以提供杜比ac3或mpeg-2音

50、頻輸出。另外，本系統(tǒng)還配備了eeprom，用于存儲(chǔ)節(jié)目和頻道信息。提供了 rs232 接口，用于軟件升級(jí)。信源解碼板的另一核心芯片是sti7020，它主要負(fù)責(zé)：（1）多路視頻（包括hd、sd)的解碼； （2）路音頻的解碼及后處理；（3）視頻后處理及數(shù)/模轉(zhuǎn)換。 圖6-1-1 sti5514系統(tǒng)功能框圖6.2 sti5514芯片6.2.1 概述sti5514本身是一個(gè)高度集成的單片標(biāo)清機(jī)頂盒信源解碼器芯片，是sti55 12和sti5518的升級(jí)版本，同時(shí)它具有強(qiáng)大的控制功能，本系統(tǒng)中就用來控制sti7020進(jìn)行高清解碼。它集成了一個(gè)高性能的32位cpu,三個(gè)專用的dvb傳輸流解復(fù)用和解擾模塊，

51、一個(gè)具有先進(jìn)的顯示和圖形性能的mpeg-2視頻解碼模塊，一個(gè)支持杜比和mpeg的音頻解碼模塊，還有數(shù)字視頻編碼器和所有的典型低成本交互式接收機(jī)所需的系統(tǒng)外設(shè)。內(nèi)置atapi接口可和標(biāo)準(zhǔn)硬盤驅(qū)動(dòng)器無縫連接。這樣sti5514就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電視錄像、暫停和時(shí)移（time-shifting)等功能。通過智能卡接口可以實(shí)現(xiàn)條件接牧。st15514與己經(jīng)廣泛使用的sti5518機(jī)頂盒解碼器芯片軟件兼容，軟件可以很容易地在它們之間移植。6.2.2 sti5514的特點(diǎn)1. 集成有32位的主控cpu,頻率可達(dá)166mhz（1）8 kbytes 指令cache，8 kbytes 數(shù)據(jù)cache,和8 kbyt

52、es sram。2.音頻解碼器（1）5.1聲道杜比/mpeg-2多聲道解碼，3 x 2通道pcm輸出（2）iec60958-iec61937數(shù)字輸出（3）mpeg-1層1、層2、mp3解碼 3.視頻解碼器（1）支持mpeg-2 mpml,超過兩個(gè)標(biāo)清視頻解碼的速度 （2）可編程的水平和垂直的放大和縮小功能 （3）平滑的快進(jìn)和回放等特技模式 4.高性能的osd (on screen display)（1）每像素2到8bits可選 （2）防閃爍、防跳動(dòng)和防混淆濾波器5.pal/ntsc/secam編碼器（1）lobitsdac支持cvbs，y/c, rgb或yuv輸出 6.共享sdram存儲(chǔ)器接口

53、（smi)（1）1個(gè)或2個(gè)16mbit，或一個(gè)64mbit或一個(gè)128mbit 120mhz 16bit寬sdram接口7. 可編程的外部存儲(chǔ)器接口（emi)（1）可接sdram、sram、flash、mpx設(shè)備、外設(shè)等（2）6個(gè)獨(dú)立可配置的組，支持8、16、32bit帶寬 （3）支持總線主模式和從模式8.三個(gè)前端接口（1）一個(gè)串行，兩個(gè)并行傳輸流接口（tsin)（2）輸入ts流可配置輸入到任意pti9.三個(gè)可編程傳輸接口pti（1）并行、串行ts流解復(fù)用（2）des和dvb解擾器（3）硬件section濾波10.遵循ata-5的hdd (硬盤驅(qū)動(dòng)器）接口（1）支持高達(dá)ultta dma模式5

54、的所有傳輸方式，最大burst方式數(shù)據(jù)速率為 66m字節(jié)/秒 （2）輸入硬盤和由硬盤輸出的des加/解擾 11.五通道通用dma控制器 12.集成的外設(shè)有（1）5個(gè)帶有tx和rx fifo的uart（2）2個(gè)smartcard接口和時(shí)鐘產(chǎn)生器（3）2個(gè)i2c總線控制器（4）4個(gè)pwm模塊（5）支持modem (此功能本項(xiàng)目沒有開發(fā)）（6）48bit可編程i/o接口 （7）紅外發(fā)射器和接收器13.支持專業(yè)的工具集（1）ansi c編譯器和函數(shù)庫14.388pin (35*35) pbga封裝6.3 前端接口為了兼容信道解碼板和lvds板輸入，本系統(tǒng)把前端接口分為兩個(gè)接口，一個(gè)為信道解碼板和lvd

55、s板公用的ts流輸入接口； 一個(gè)為i2c總線接口，用于完成信源解碼板對(duì)信道解碼板的控制。i2c總線是philips公司推出的一種芯片之間的雙向通信協(xié)議。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線數(shù)少，控制方式簡(jiǎn)單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。在主從通信中，可以有多個(gè)i2c總線器件同時(shí)接到i2c總線上，通過地址來識(shí)別通信對(duì)象。 該協(xié)議規(guī)定了兩個(gè)信號(hào)：串行時(shí)鐘sci.和串行數(shù)據(jù)/地址sda。時(shí)鐘信號(hào)始終由主器件發(fā)出，通過scl發(fā)往從器件。地址和數(shù)據(jù)則在sda上傳送。每一個(gè)時(shí)鐘脈沖傳送一比特?cái)?shù)據(jù)，sda在時(shí)鐘脈沖為高電平時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，因此在時(shí)鐘脈沖為高電平時(shí)sda上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，數(shù)據(jù)線的狀態(tài)

56、只能在時(shí)鐘線為低電平時(shí)改變。當(dāng)總線空閑時(shí)數(shù)據(jù)和時(shí)鐘線均為高。當(dāng)時(shí)鐘為高時(shí)，數(shù)據(jù)由高到低的變化定義為起始狀態(tài)（s),反之為停止?fàn)顟B(tài)（p)。在i2c通信中，產(chǎn)生信息的器件為“發(fā)方”，接收信息的器件為“收方”；發(fā)動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骷椤爸鳌保a(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和停止?fàn)顟B(tài)，被“主”訪問的器件為“從”。i2c總線的數(shù)據(jù)傳輸速率在標(biāo)準(zhǔn)模式下為lookbit/s,在快速模式下可達(dá)到400kbit/s，在高速模式下可達(dá)到3.4mbit/s。在s和p狀態(tài)之間由發(fā)方至收方的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)不受限制。每一字節(jié)后跟一個(gè) 應(yīng)答（acknowledge)位。和應(yīng)答位對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘脈沖是由主器件發(fā)出。發(fā)方在應(yīng)答對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘期間釋放sda (高

57、電平)，接收方在此期間將sda線拉低，即產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答位。如果傳輸中有一個(gè)主收器件，它通過在收到最后一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后不產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)來通知從發(fā)器件釋放sda線，這樣主收器件就可以產(chǎn)生停止?fàn)顟B(tài)或重復(fù)開始狀態(tài)。傳輸中有主發(fā)器件的情況比較簡(jiǎn)單，它在發(fā)完數(shù)據(jù)之后，直接產(chǎn)生停止?fàn)顟B(tài)。數(shù)據(jù)發(fā)送方向由從器件地址的最后一位來表示：“0”為寫地 址，“1”為讀地址。i2c接口用來向前端相關(guān)器件寫入控制信息并從中讀出低速的診斷信息。本系統(tǒng)中有3個(gè)設(shè)備使用了i2c總線，它們是stv0700、eeprom和前端。6.4 sti5514前端接口信號(hào)sti5514為機(jī)頂盒應(yīng)用提供了串行和并行兩種前端接口。本系統(tǒng)釆用了兩路 并行接口，可接兩個(gè)前端