【正文】 頂盒的最基本功能。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。軟件在線升級可看成是數(shù)據(jù)廣播的應(yīng)用之一。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)上購物，打 IP 電話等。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，為實現(xiàn)該功能提供理 想的技術(shù)支持。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，同時采用 QPSK 方式調(diào)制 。 （ 2） 解復(fù)用和信源解碼技術(shù) 為實現(xiàn)實時的解復(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 MPEG2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 AC3)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。在實際應(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)。 （ 5） 嵌人式實時多任務(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)采用實時操作系統(tǒng)（ Real Time Operation System， RTOS )，可以在實時的環(huán)境中工作，并能在較小的內(nèi)存空間中運(yùn)行。當(dāng)開發(fā)機(jī)頂盒時，實時操作系統(tǒng)應(yīng)與下面將要介紹的中 間件結(jié)合使用。為了解決上述問題，中間 件應(yīng)運(yùn)而生，并成為數(shù)字電視核心技術(shù)。 （ 8） 顯示技術(shù) 就電視和計算機(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 文字，尤其是小于 24 X24 的小字，問題就變得復(fù)雜了。如果把逐行掃描的計算機(jī)圖文轉(zhuǎn)換 到電視機(jī)上，水平邊沿就會僅出現(xiàn)在奇場或偶場，屏顯時間接近人眼的視覺暫留，會產(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)救電視機(jī)顯示的缺陷。 （ 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種 實現(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，硬件基礎(chǔ)是可編程的高速數(shù)字信號處理器（ DSP )，其余部分則是基本的射頻處理單元和輸人 /輸出接口。武漢廣播電視總局對 數(shù)字電視機(jī)頂盒的接收質(zhì)量也有明確的要求。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。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 。 符號率（ Symbol Rate)：指數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，與信號的比特率及信道參數(shù)有關(guān)，單位為 MB/S。容易在要求正常工作的頻點范圍內(nèi)產(chǎn)生不穩(wěn)定或工作不正常的畸點，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 , 研究高頻信號的完整性、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，對高頻頭硬件電路進(jìn)行修改，并做出對比性實驗。因為高頻頭資料文檔中對于高頻頭的初始 化參數(shù)和默認(rèn)的工作狀態(tài)并不是適合所有硬件平臺。 第五章 高清數(shù)字電視機(jī)頂盒解決方案的對比 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 BCM740 BCM7402。 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系統(tǒng) Soc解決方案。 STi5514+STi7020 解決方案 STi5514 是一個高集成度的單片標(biāo)清機(jī)頂盒信源解碼器芯片，同時具有強(qiáng)大的控制功能，可以配合 STi7020 實現(xiàn)高清晰度音視頻解碼。 ZR39680 解決方案 ZR39680 為卓然公司的單芯片解決方案。 本論文選擇的方案 綜上考慮各解決方案的優(yōu)勢與劣勢，本系統(tǒng)采用了 STi5514 芯片。 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 STi7020； （ 3） 標(biāo)清視頻解碼，數(shù) /模轉(zhuǎn)換 ； （ 4） 標(biāo)清音頻解碼。 ST15514 輸出的視頻信號 是己經(jīng)過數(shù) /模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換的模擬信號，經(jīng)過放大濾 波后可以直接輸出。 另外，本系統(tǒng)還配備了 EEPROM，用于存儲節(jié)目和頻道信息。它集成了一個高性能的 32 位 CPU,三個專用的 DVB 傳輸流 解 復(fù)用和解擾模塊，一個具有先進(jìn)的顯示和圖形性能的 MPEG2 視頻解碼模塊，一個支持杜比和 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)。 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。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線數(shù)少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點。地址和數(shù)據(jù)則在 SDA上傳送。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)動數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骷椤爸鳌保a(chǎn)生時鐘信號和停止?fàn)顟B(tài)，被“主”訪問的器件為“從”。和應(yīng)答位對應(yīng)的時鐘脈沖是由主器件發(fā)出。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。本系統(tǒng)釆用了兩路 并行接口，可接兩個前端實現(xiàn)畫中畫功能。TSINnSTART 只在傳輸包的第一個字節(jié)有效，就是當(dāng) TSINnD [7:0] = 0x47 時。所謂“帶符號的二的補(bǔ)碼的尋址空間”是指該空間地址排列是由底部 Mixlnt(0x8000 0000)向上增長至 OxFFFF FFFF接 著是 Ox 0000 0000 然后增長到 Maxlnt (0x7FFFF FFFF)。 尋址空間根據(jù)功能的不同分成幾個區(qū)域，如下圖的存儲器映象所示： 0x7FFF FFFF EMI 組 5 EMI 組 4 EMI 組 3 EMI 組 2 EMI 組 1 EMI 組 0 在片外設(shè) 本地 SDRAM 內(nèi)部 RAM 圖 651 STi5514存儲器映像 0x8000 0000 地址空間分成以下區(qū)域： （ 1） 0 區(qū)：數(shù)據(jù) Cadie 或 SRAM,底部的 8K 字節(jié)被在片 SRAM 占用； （ 2） 1 區(qū)：共享 SDRAM，從 OxCOOO 0000 到 OxCFFF FFFF 的 16M 字節(jié)區(qū)域用于共享 SDRAM； （ 3） 2 區(qū) ： 外設(shè)配置寄存器，從 0x2021 0000 到 0x3000 5FFF 的區(qū)域分給存儲器映像或命令映像的在片外設(shè)； （ 4） 3 區(qū)： EMI 組 0到組 5,從 0x4000 0000 到 0x7FFF FFFF 分配給接到 EMI 端口的外部存儲器。 EMI 地址空間分成 6個組（ bank),每個組可以是 16 或 32 位寬，有 24 根地址線，同時提供了字節(jié)選擇位。每個組通過配置可接 8位、 16 位或 32位寬的存儲器。它適用于 ATSC/Grand Alliance、 DVB、 DirecTV, OpenCable 和 ARIBBS4 等標(biāo)準(zhǔn)。同時，也提供分離 的 6聲 道 主音頻和 2聲道 VCR 數(shù)字音頻輸出。 下面為 EMI 的組 4與 STi7020 的 MPX方式連接示意圖： 圖 622 EMI 組 4 與 STi7020 的 MPX 方式連接示意圖 可編程傳輸接口（ PTI） PTI 模塊對傳輸流進(jìn)行拆包、解擾、解復(fù)用。 PTI 硬件執(zhí)行如下功能 ： （ 1） 串行和并行傳輸流輸入 （ 2） 支持傳入 的 MPEG2 傳輸流碼率髙于 120Mbps （ 3） 傳輸包同步字節(jié) 檢測醒解擾為 DVB標(biāo)準(zhǔn) （ 4） 使用四種可編程的濾波模式進(jìn)行 sectioii 濾波 （ 5） CRC 校驗 （ 6） DMA 和緩沖數(shù)據(jù)流在存儲器的循環(huán) buffer 里 TC 軟件可以改變的功能為： （ 1） 把三路數(shù)據(jù)流由 buffer 通過 DM A 傳輸?shù)揭粢曨l解碼器 （ 2） 把一路數(shù)據(jù)流直接通過 DMA 傳輸?shù)浇獯a器 （ 3） 使用專門的硬件進(jìn)行快速 PID查找 （ 4） 兩種格式的時間戳檢驗 軟件擴(kuò)展硬件功能為： （ 1） 超過 32 個 PID 的 PID 過濾 EMI7020notBS（ EMIA24） EMID[0:31] 7020RDY EMInotWE EMInotCS4 EMIMPXCLK STi5514 7020notBS 7020DATA[0:31] 7020MPXBM[0:2] 7020RDYIN 7020R/W 7020notCS 7020CUPCKI STi7020 （ 2） 每個 PTI8 對解擾密鑰 （ 3） 在硬件的支持下根據(jù) PID進(jìn)行傳輸流解復(fù)用 PTI 包含有四 個可由 TC 和 STi5514 CPU 編程的 DMA 控制器，用來讀取或?qū)懭攵x了基地址和頂?shù)刂返难h(huán) bufl^。 視頻輸出部分 STi5514 內(nèi)部有兩個三路 DAC,精度為 l0bit,可以提供模擬視頻輸出。 STi5514 的每一路視頻輸出都需要經(jīng)過一個低通濾波器和 2: 1 的放大器后 ， 接到輸出接口。 PCM 輸出接口為串行 PCM模式，由 PCMO、 PCMK PCM2 和PCMCLK、 LRCLK、 SCLK 組成。片內(nèi)集成了數(shù)字內(nèi)插、 128 倍三階 AS矯正 DAC、數(shù)字去加重和模擬濾波等模塊。 智能卡接口設(shè)計 智能卡接口是用來實現(xiàn)條件接收功能的，條件接收 (CA, Condition Access)是廣播商為 保護(hù)自己的利益而釆取的技術(shù)措施。本系統(tǒng)提供的智能卡接口屬于同密系統(tǒng)， CI 接口可實現(xiàn)多密系統(tǒng)。 表 6101 智能卡接口信號 SCnRST、 SCn_CMD_VCC和 SCn_DETECT由 PIO引腳的交替功能提供 ^ SCn_DATA由異步串行接口 UARTn_TXD 提供， SCn— CLK 由內(nèi)部的時鐘發(fā)生器提供。 圖 6102 智能卡接口示意圖 下表列出了本系統(tǒng)使用到的 TDA8004AT 引腳的介紹。 STi5514 內(nèi)部包含一個串行通信（ Serial Communications)模塊，在該模塊中包含有 5個可編程的異步串行 I/O 口（ ASC)，這里使用了其中一個配合專用芯片 ST232 實現(xiàn) RS232 數(shù)據(jù)口。 ST 公司提供的軟件包中包含有支持 RS232 通信口的 driver，在該 driver 中包含有對 RS232 口的編程設(shè)置（如波特率設(shè)置、數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)大小、停止位和奇 / 偶校驗等）及 RS232 的通信 軟件。 數(shù)字電視調(diào)諧器原理 整個數(shù)字電視調(diào)諧器由兩部分功能電路組成，前端的調(diào)諧電路，負(fù)責(zé)射頻接收、變頻、濾波以及自動增益控制等功能，該部分電路除了要實現(xiàn)信號接收的基本功能，還要處理好信號干擾問題，常見的如鏡像信號干擾、臨頻道干擾等問題，模擬電視中干擾會帶來多條圖線，而數(shù)字電視中干擾嚴(yán)重時可直接導(dǎo)致信號的丟失；后端的解調(diào)電路 ， 將中頻信號進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號，再送入解調(diào)模塊進(jìn)行解調(diào)，輸出 MPEG 傳輸流串行或并行數(shù)據(jù) .解復(fù)用模塊接收 MPEG 傳輸流，從中解析出一個節(jié)目的 PES 數(shù)據(jù)，包括視頻 PES、音頻 PES解復(fù)用模塊中包含一個解擾引擎，可在傳輸流層和 PES 層對加擾的數(shù)據(jù)進(jìn)行解擾。如將前端單元 更換為 DVBT或 DVBS的高頻頭，則可成為高清地面機(jī)頂盒、或高清衛(wèi)星機(jī)頂盒。信號由中頻調(diào)到基帶 。 CRL 消去了最初的解調(diào)部分剩余的載波頻率和相位偏差 .它包含了 sweep 功能，能搜索到一個相對寬廣的頻帶。由于 FEC(前向糾錯 )對字節(jié)操作，因此符號流 (kbit symbols for64QAM)遵循相同的規(guī)范轉(zhuǎn)變成字節(jié)流。 decoder： RS 解碼器。 control bus: I2C 控制總線。 電路圖如 下 圖所示 ： 圖 731 高頻有電路圖 第八章 結(jié)論與展望 本課題基于目前國內(nèi)高清數(shù)字電視的發(fā)展趨勢和機(jī)頂盒市 場的需求，采取 ST公司的 STi5514 芯片方案， 開 發(fā)了一種高清晰的交互式機(jī)頂盒，實現(xiàn)接收高清數(shù)字電視信號，經(jīng)過解調(diào)、解復(fù)用、解碼后輸出模擬信號給模擬電視機(jī)，并且達(dá)到分辨率 1000 線以上的高清晰顯示效果，同時增加 CA 有條件接收系統(tǒng)，以方便運(yùn)營商的收費，另外還支持視頻點播、互動游戲、網(wǎng)上沖浪、在線升級等業(yè)務(wù)。另外，在線升級能夠使用戶的軟件保持實時更新 。 這些應(yīng)用包括：電子節(jié)目指南、按次付費觀看、數(shù)據(jù)廣播以及 IP電話和可視電話