【正文】 數(shù)字機頂盒的設計與研究 摘要 數(shù)字電視如今成為全世界廣播電視行業(yè)的熱點，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)字電視機頂盒便能夠接收到高清的數(shù)字電視信號，享受到高清晰度的畫面效果。 本論文針對高清數(shù)字電視機頂盒的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了有線數(shù)字電視機頂盒的工作原理和軟硬件結構 ， 數(shù)字電視機頂盒 NIM（調制器 +Tuner）的測試指標、原理和方法 和機頂盒的關鍵技術，以及 設計一個能提供模擬和數(shù)字電視信號輸入端口，并實現(xiàn)數(shù)字高清信號輸出的數(shù)字機頂盒。通過這個機頂盒 ,模擬電視信號和數(shù)字電視 信號以及其它一些消費電子產品如 DVD 機，游戲機的輸出信號，都可以真正數(shù)字化的輸出到用戶的數(shù)字電視機上，完全滿足用戶對高清畫面的需求。這在當前數(shù)字電視快速普及的市場中，無疑將獲得巨大的商機。 系統(tǒng)采用 ST (意法半導體）公司的 STi5514+STi7020高清數(shù)字電視信源解碼器解決方案 ， STi5514是一個高集成度的單片標清機頂盒信源解碼器芯片，同時具有強大的控制功能，可以配合 STi7020實現(xiàn)高清晰度音視頻解碼。它集成了一個高性能的 32位 CPU、三個專用的 DVB傳輸流解復用和解擾模塊、一個 MPEG MP@ML 視頻解碼模塊，一個多標準音頻解碼模塊、一個數(shù)字視頻編碼器。另外，它內置了 ATAPI 接口，可以和硬盤驅動器無縫連接，實現(xiàn)錄放像和時移播放等功能。它還集成了多種外設，如 SSC， ASC,紅外等，可以實現(xiàn)條件接收，軟件升級，遙控接收等功能。 本論文完成的任務是設計與實現(xiàn)系統(tǒng)中 信源解碼器和高頻頭模塊功能 ，并詳細介紹了各部分的硬件構成和實現(xiàn)方法。 關鍵詞： 高清數(shù)字電視機頂盒； STi5514+STi7020方案；信源解碼器；機頂盒關鍵技術 ABSTRACT Digital TV now became the hotspot, radio and television industry and high definition digital TV is digital TV in the world39。s highest resolution model, through highdefinition digital TV settop box can receive highdefinition digital TV signal, enjoy the high definition picture. This paper in view of the development status quo of highdefinition digital TV settop boxes, digital cable TV settop box is introduced the working principle and structure of software and hardware, and digital TV settop box NIM (modulator + Tuner) test indicators, principle and methods and the key technology of settop box, and design a can provide analog and digital TV signal input port, and realize the digital high definition signal output of the digital settop boxes. Through the settop 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 user39。s digital TV, fully meet user demand for highresolution images. It spread rapidly in the current digital TV market, undoubtedly will be huge business opportunities. System adopts ST (stmicroelectronics) pany STi5514 + STi7020 high definition digital television source decoder, STi5514 is a high level of integration of monolithic sd settop box source decoder chip, and has strong control function, can cooperate STi7020 realize highdefinition 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 builtin ATAPI interface, 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 paper 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 settop boxes。 STi5514 + STi7020 scheme。 The source decoder。 Settop 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)、標準淸晰度電視 (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傳送較多的電視節(jié)目，正成為數(shù)字化視聽技術發(fā)展的一個新方向 。 然而，由于模擬電視在我國家庭中的普遍存在，數(shù)字電視不可能很快完全取代傳統(tǒng)的模擬電視，機頂盒 (SetTop 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 。 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，我國在數(shù)字廣播電視的 發(fā)展上也作出了相應的規(guī)劃，其中提出我國將在 2021 年停止模擬電視播出。到目前為止，我國已有部分地區(qū)實現(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，數(shù)字電視的接收并不一定要數(shù)字電視接收機，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數(shù)字電視機頂盒，并不需要對家里電視線路和電視機做任何的改動，用戶便可以使現(xiàn)有電視機接收數(shù)字電視節(jié)目了。 我國數(shù)字電視產業(yè)仍處于起步階段，我國的國情決定了我國的電視系統(tǒng)的數(shù)字化不可能一步到位，只能是有選擇，分段進行的，從數(shù)字電視的發(fā)展趨 勢來看，我國數(shù)字電視發(fā)展將經歷三個階段 。機頂盒，標準清晰度數(shù)字電視 SDTV 和高清清晰度數(shù)字電視 HDTV，這三者將在一個很長的時期內并存。 隨著高清數(shù)字電視機的普及和數(shù)字電視信號的開播，越來越多的家庭購買了高清數(shù)字電視機。從目前我國的實際情況來看，市場上還沒有出現(xiàn)真正的商用化數(shù)字電視一體式接收機。也就是內置了機頂盒的電視機。目前我們要收看到數(shù)字節(jié)目，就必須利用機頂盒把數(shù)字廣播信號轉化為電視機能夠識別的模擬信號 (如AV端子輸入 )。但是對于目前大多數(shù)的機頂盒而言，只能輸出模擬信號，無法實現(xiàn)高清化，同時電視機的優(yōu)點 也被削弱。因此，發(fā)展和研究高清數(shù)字機頂盒成為了高清技術和高清市場的發(fā)展帶來的必然結果。 機頂盒國內外研究的現(xiàn)狀 國外發(fā)展現(xiàn)狀 數(shù)字電視機頂盒，是一種將數(shù)字電視信號轉換成模擬信號的變換設備，它對經過數(shù)字化壓縮的圖像和聲音信號進行解碼還原，產生模擬的視頻和聲音信號， 通過電視顯示器和音響設備給觀眾提供高質量的電視節(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 電視實現(xiàn)了全面啟動。到 1999 年底，全球約有 2500 萬臺衛(wèi)星數(shù)字電視機頂盒， 700 萬臺有線網數(shù) 字機頂盒和 40 萬臺地面數(shù)字電視機頂盒和接收機，主要分布 于歐洲、美國和日本。由于客觀情況、標準、制式等不同，各國的數(shù)字電視發(fā)展 狀況也不盡相同，其中美國、歐洲、日本的數(shù)字電視發(fā)展比較迅速，已經逐步實 施數(shù)字電視的普及，對我國的數(shù)字電視發(fā)展模式、技術標準的選擇有一定的指導 和借鑒意義。 美國是世界上最早發(fā)展數(shù)字電視的國家，不僅在技術領域完成了數(shù)字電視三 大標準的制訂工作，而且率先實現(xiàn)了商用播出 。 到 2021 年其地面數(shù)字電視的覆 蓋率己達 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 己擴展至東歐。整個歐洲采用以 DVB 為框架的數(shù)字電視標準，發(fā)展的側重點放在標準清晰度數(shù)字電視 (SDTV)。日本也于 2021 年實現(xiàn)地面數(shù)字電視全國覆蓋，主要是高清晰度數(shù)字電視 (HDTV)節(jié)目。 荷蘭己于 2021年 12月 11日正式停播模擬電視信號的播出 ,這是全世界首個 完全實現(xiàn)數(shù)字電視信號播出的國家，此后，還將有一些北歐國家和比利時在近兩 年陸續(xù)停播模擬電視信號。美國和日本將分別在 2021 年和 2021 年停播模擬電視 信號，我國計劃將在 2021 年全面停播模擬電視。 國內發(fā)展現(xiàn)狀 我國一直非常關注數(shù)字電 視技術的發(fā)展，從上個世紀的 80 年代開始跟蹤國技術 發(fā)展動態(tài)， 90 年代完成數(shù)字電視關鍵技術的理論儲備。我國對數(shù)字電視的研究從 20 世紀 80 年代末就已經開始了，在“八五”期間，國務院組織成立國家高清晰度電視研究開發(fā)協(xié)調領導小組，國家科委組織成立了 HDTV 發(fā)展戰(zhàn)專家組，組織實施了“八五” 國家重點科技攻關項目“高清晰度電視技術研究和計算機模擬” 。 1995 年，經國家高清晰度電視研究開發(fā)協(xié)調領導小組批準，成立了國家高清晰度電視（ HDTV)研究 小組。 1996 年 7 月，由總體組負責，組織實施了“九五”國家重大科技產業(yè)工 程項目“高 清晰度電視功能樣機系統(tǒng)研究與開發(fā)工程”。經總體組和全國多所大學、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第一臺數(shù)字高清晰度電視功能樣機系統(tǒng)。 1998 年 9月，利用該功能樣機系統(tǒng)在北京中央電視臺進行了演示，取得了很好的效果。在 1999年 10 月 1日，中華人民共和國建國 50 周年之際，對天安門廣場的國慶大典進行了現(xiàn)場直播，獲得了成功。目前我國中央電視臺和眾多省市、地方電視臺都己實現(xiàn)了電視節(jié)目的數(shù)字衛(wèi)星傳輸，電視臺的傳送和接收設備正在逐步實現(xiàn) 數(shù)字化。國家廣電總局在十五規(guī)劃和 2021 年遠 景規(guī)劃中提出 [2]:我國將在衛(wèi)星和有線 電視中采用國際通用的 DVB 標準，在 2021 年完成具有我國自主知識產權的地面數(shù)字電視廣播標準制定工作，并在 2021 年全面推廣地面數(shù)字電視廣播。清華大學地面數(shù)字廣播系統(tǒng)方案（ DVBT)和上海交通大研制的（ ADVBT)標準都己確立通過。 與美國、歐洲等西方發(fā)達國家不同的是，我國城市人口居住相對集中， 90%以上的人是通過有線電視收看電視節(jié)目的，城市居民物質生活水平較高，這為發(fā)展數(shù)字電視創(chuàng)造了條件。同時，有線數(shù)字電視傳輸、條件接收系統(tǒng)等標準已經頒實施，為有線數(shù)字電視試驗提供 了良好的技術標準支持。另外，全長 37000 多公里的國家廣播電視光纜干線網的開通，為全國有線數(shù)字電視開展創(chuàng)造了網絡條件。政府規(guī)定， 2021 年將全面實現(xiàn)數(shù)字化，完成模擬向數(shù)字的過渡，逐步停止模擬電視的播出。 課題的研究內容 本課題基于現(xiàn)在機頂盒市場的現(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