【正文】 660， 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 SMP86 SMP8634。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。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。本系統(tǒng)可以輸出 CVBS、 SVideo 兩種視頻信號(hào)。 內(nèi)置 ATAPI接口可和標(biāo)準(zhǔn)硬盤驅(qū)動(dòng)器無(wú)縫連接。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(guò)地址來(lái)識(shí)別通信對(duì)象。 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。 I2C 接口用來(lái)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。 TSINnBVLD 標(biāo)示 TSINnD [7:0]中的有效數(shù)據(jù)。 可編程外部存儲(chǔ)器接口（ EMI） STi5514 可編程外部存儲(chǔ)器接口（ EMI） 可編程外部存儲(chǔ)器接 U (EMI)用來(lái)控制 STi5514和除共享 SDRAM之外的片外存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)移動(dòng)，共享 SDRAM 接在 SMI 接口。 EMI 的組 0 和組 1支持各種類型的存儲(chǔ)器，而組 2— 組 5支持除 SDRAM 外的其他存儲(chǔ)器和外設(shè)。 在本系統(tǒng)中， ST17020 位于 STi5514 的 EMI 空間的組 4，它們之間的通信使用了 MPX 和類 RAM 兩種方式，可通過(guò)跳線選擇。其中 DMAO 只能進(jìn)行寫操作，把傳輸包發(fā)送到 STi5514 存儲(chǔ)空間的循環(huán) buffer。本系統(tǒng)使用了 CVBS 和 S端子（ Y/C 信號(hào)）兩種視頻輸出。這種結(jié)構(gòu)能有效地降低時(shí)鐘抖動(dòng)的影響。 STi5514 提供了兩個(gè)智能卡（ SMARTCARD)接口，支持 IS07816— 3標(biāo)準(zhǔn)中定義的異步智能卡和 NDS智能卡。 表 6103 TDA8004AT引腳 介紹 智能卡一共有 8個(gè)觸點(diǎn)，其分配如下表所示 : 表 6104 智能卡觸點(diǎn)功能 RS232 串行數(shù)據(jù)接口 STi5514 提供了通用的異步串行 I/O 端口，配合專用芯片 ST232 可以實(shí)現(xiàn) RS232 串行數(shù)據(jù)接口。 第七章 高頻頭模塊設(shè)計(jì) 由于低頻信號(hào)不適合進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，因此電視信號(hào)發(fā)送前必須經(jīng)過(guò)調(diào)制，轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)后才發(fā)送出去。本系統(tǒng)中采用 Thomson 公司 DCF8728 高頻頭，其中的解調(diào)芯片是 STV0297,該芯片具備以下功能： ：模數(shù)變換。 Equalizer 能夠補(bǔ)償因信號(hào)衰減和與頻率相關(guān)的傳播時(shí)間造成的失真，可降 低振幅、頻率和 /或相位失真。按照 DVBC/ITUJ83A 和 C 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)解碼 。 從整體設(shè)計(jì)上來(lái)講，基于 STi5514 芯片的這個(gè)解決方案已經(jīng)能夠滿足絕大多數(shù)用戶的需求 。當(dāng)然，還會(huì)有許多其他新的應(yīng)用。 機(jī)頂盒也將支持越來(lái)越多的應(yīng)用，而且下載的應(yīng)用將越來(lái)越多 。 此外，為了基帶數(shù)據(jù)線上的阻抗匹配 ,相應(yīng)的輸出腳應(yīng)串接匹配電阻 。 一個(gè)交織幀由 MPEG2同步字節(jié)來(lái)確定，并由同步字節(jié)來(lái)翻轉(zhuǎn)，解交織器通過(guò)鎖定到這些字節(jié)來(lái)同步 。 Recovery Loop and Adaptive Equalizer：載波恢復(fù)環(huán)和自適應(yīng)均衡器。 STV0297 芯片介紹 高清數(shù)字電視機(jī)頂盒前端單元支持 Thomson 公司 DCF872 Philips 公司CU1216DVBC高頻頭，主要完成輸入信號(hào)的下變頻和 QAM解調(diào)功能。 ST232 是 5V 片子，由信源板上的 5V 電源供電。 TDA8004AT 提供了一個(gè)低成本的異步智能卡模擬接口 ， 下圖為本系統(tǒng)釆用的智能 卡接口示意圖。在 DVB 標(biāo)準(zhǔn)屮有兩種條件接收操作方式：同密系統(tǒng)和多密系統(tǒng)。CS4330 是 18比特精度的立體聲數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換芯片。通過(guò)寄存器 DEN— CFG8的 conf_out 1和 conf— outO 兩位選擇其中一個(gè)組合輸出，如下表所 示 ： 表 68 視頻輸出組合配置 Confout1 Confout0 Dac1 Dac2 Dac3 Dac4 Dac5 Dac6 備注 0 0 Y C CVBS C Y CVBS 0 1 Y C CVBS V Y U 選用 1 X Y C CVBS R G B 默認(rèn) 每個(gè) DAC 需要外接一個(gè)電阻（ Rref),調(diào)整 RrefSJ 以改善視頻輸出信噪比。 TC運(yùn)行的代碼由 ST20”上運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)程序下載到 PTI的指令存儲(chǔ)器中。另一 個(gè)模擬 SD 輸出可以連接到一個(gè) VCR 或標(biāo)準(zhǔn) 清晰度顯示器。 EMI 接口的 6個(gè)組的時(shí)序可以分別設(shè)置，每個(gè)組可以接不同的存儲(chǔ) 器，并 且不需要任何額外的硬件支持。尋址空間中的一個(gè)字由 30 位字地 址尋址，同時(shí)字節(jié)選擇位設(shè)為 0。這是為了滿足 DVBCI標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)建立和保持時(shí)間的 要求。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)。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)。 I2C 總線是 Philips 公司推出的一種芯片之間的雙向通信 協(xié)議。 圖 611 STi5514系統(tǒng)功能框圖 STi5514 芯片 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(lái)控制STi7020 進(jìn)行高清解碼。 考慮到將來(lái)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(lái)固化系統(tǒng)軟件。 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。 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。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。 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(wèn)題，通過(guò)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。它反應(yīng)了高頻頭的抗干擾能力。在有線數(shù)字電視系統(tǒng)中，要求機(jī)頂盒收到的電平在 55? 85dBuV。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(wú)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)。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。其中 Vx Works、 OS OS20 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。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。 （ 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。數(shù)字機(jī)頂盒可通過(guò)內(nèi)置的電纜調(diào)制解調(diào)器方便地實(shí)現(xiàn) Inter 接人功能。 ④有條件接收功能。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。 圖 231 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。 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。 圖 221 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。具有交互功能的機(jī)頂盒則需回傳通道。 論文共分為五章 ： 第一章 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 。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。美國(guó)和日本將分別在 2020 年和 2020 年停播模擬電視 信號(hào)，我國(guó)計(jì)劃將在 2020 年全面停播模擬電視。到 1999 年底，全球約有 2500 萬(wàn)臺(tái)衛(wèi)星數(shù)字電視機(jī)頂盒， 700 萬(wàn)臺(tái)有線網(wǎng)數(shù) 字機(jī)頂盒和 40 萬(wàn)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。 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(lái)越多的家庭購(gòu)買了高清數(shù)字電視機(jī)。 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(biāo)準(zhǔn)淸晰度電視 (SDTV)和高清晰度電視 (HDTV)。另外，它內(nèi)置了 ATAPI 接口，可以和硬盤驅(qū)動(dòng)器無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)錄放像和時(shí)移播放等功能。 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。 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 world39。 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)展上也作出了相應(yīng)的規(guī)劃，其中提出我國(guó)將在 2020 年停止模擬電視播出。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 )。 到 2020 年其地面數(shù)字電視的覆 蓋率己達(dá) 94%。 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。 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(guò)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。 第四章 主要 研究數(shù)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。解復(fù)用器則用來(lái)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 MPEG2解碼器和相應(yīng)的解析軟件，完成數(shù)字信息的還原。 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)。 MPLL 用于 VCD，可視電話會(huì)議和可視電話用的 和 是它的子集。 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(guò)驅(qū)動(dòng)層去調(diào)動(dòng)硬件設(shè)備完成相應(yīng)的操作。 機(jī)頂盒能實(shí)現(xiàn)的功能 ①接收數(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。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。 ⑧視頻點(diǎn)播功能。地面數(shù)字電視廣播采用 COFDM 或 VSB調(diào)制方式。 它需要解決兩個(gè)問(wèn)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。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。上網(wǎng)則要符合 VESA 格式，顯然， 電視機(jī)的顯示系統(tǒng)無(wú)法適應(yīng)這么多格式。 第四章 數(shù)字電視機(jī)頂盒 NIM（ 網(wǎng)絡(luò)接口 ）的 研究 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。 （ C/N) 在 DVBC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。 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)接口的關(guān)鍵技術(shù)與研究方法 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(wèn)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)