【導(dǎo)讀】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，享受到高清晰度的畫面效果?？?，并實(shí)現(xiàn)數(shù)字高清信號輸出的數(shù)字機(jī)頂盒。真正數(shù)字化的輸出到用戶的數(shù)字電視機(jī)上，完全滿足用戶對高清畫面的需求。在當(dāng)前數(shù)字電視快速普及的市場中，無疑將獲得巨大的商機(jī)。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。視頻解碼模塊，一個多標(biāo)準(zhǔn)音頻解碼模塊、一個數(shù)字視頻編碼器。了ATAPI接口，可以和硬盤驅(qū)動器無縫連接，實(shí)現(xiàn)錄放像和時移播放等功能。詳細(xì)介紹了各部分的硬件構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)方法。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、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)展的一個新方向。

　　

【正文】 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 DAC 需要外接一個電阻（ Rref),調(diào)整 RrefSJ 以改善視頻輸出信噪比。 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。本系統(tǒng)使用了 CVBS 和 S端子（ Y/C 信號）兩種視頻輸出。 音頻輸出部分 STi5514 有兩個音頻輸出接口： SPDIF 輸出接口和 PCM 輸出接口。 SPDIF 輸出接口本系統(tǒng)沒有使用。 PCM 輸出接口為串行 PCM 模式，由 PCMO、 PCMK PCM2 和PCMCLK、 LRCLK、 SCLK 組成。 PCMO、 2為脈沖編碼的音頻數(shù)字信號， PCMCLK為脈沖編碼時鐘， LRCLK 為左右聲道選擇時鐘， SCLK 為比 特時鐘。 輸出的 PCM 信號要進(jìn)行數(shù) /模轉(zhuǎn)換，本應(yīng)用中選用 CS4330 完成 DAC 功能。CS4330 是 18比特精度的立體聲數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換芯片。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。這種結(jié)構(gòu)能有效地降低時鐘抖動的影響。 本系統(tǒng)主要功能是高清解碼 器 ，所以對 STi5514 標(biāo)清輸出系統(tǒng)相對做了簡化，只用了 1片 CS4330,實(shí)現(xiàn)左右聲道輸出。 STi5514 輸出的三路 PCM 信號中 PCMO 輸入給 CS4330,與 SDATA 引腳連接，經(jīng)過 CS4330 內(nèi)部的處理得到左、右聲道 (L、R)模擬輸出 ， PCM 2未使用。 智能卡接口設(shè)計(jì) 智能卡接口是用來實(shí)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。其方法如下：在播出端，廣播商對節(jié)目進(jìn)行加擾和加密處理。在接收端，符合條件的用戶將對節(jié)目進(jìn)行解密和解擾，然后再解碼收看；而不符合條件的用戶將不能對加擾的節(jié)目進(jìn)行解碼，收看不到該節(jié)目。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)。本系統(tǒng)提供的智能卡接口屬于同密系統(tǒng)， CI接口可實(shí)現(xiàn)多密系統(tǒng)。 STi5514 提供了兩個智能卡（ 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。 本系統(tǒng) 只使用了一個異步智能卡接口。下表列出了 STi5514 的智 能卡接口信號。 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。 STi5514的智能卡接口需要外接一個 1C 卡接口芯片才能和智能卡通信。本系 統(tǒng)釆用的 1C卡接口芯片為 PHILIPS 的 TDA8004AT。 TDA8004AT 提供了一個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。 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。 表 6103 TDA8004AT引腳 介紹 智能卡一共有 8個觸點(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。此接口的數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá) 115kb/s。在本機(jī)頂盒中它主要用于軟件升級，即 PC 機(jī)可通過該接口向機(jī)頂盒的 FLASH ROM 寫入新版本的系統(tǒng)軟件。 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(shí)現(xiàn) RS232 數(shù)據(jù)口。 ST232 為 RS232 數(shù)據(jù)端口緩沖器，它實(shí)現(xiàn) ST15514 與 PC間的 RS232 信號電平轉(zhuǎn)換 3它的一邊與 STi5514 相應(yīng)引腳相連（ PIO5— 4 和 PIO5— 5)；另一邊四個引腳直接連到一個標(biāo)準(zhǔn)的 9針 型連接器的相應(yīng)針上。 除以上引腳外， ST232 的 C1+、 C1 一和 C2+、 C2— 兩對引腳需通過 10uF 電容 器相互連接起來；還有 V— 引腳要通過 10uF 電容器接地， V+引腳要通過丨 OuF電容器接 5V。 ST232 是 5V 片子，由信源板上的 5V 電源供電。 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(yàn)等）及 RS232 的通信 軟件。 第七章 高頻頭模塊設(shè)計(jì) 由于低頻信號不適合進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，因此電視信號發(fā)送前必須經(jīng)過調(diào)制，轉(zhuǎn)換為高頻信號后才發(fā)送出去。有線網(wǎng)絡(luò)上傳送的是 45MHz? 860MHz 的高頻信號，數(shù)字機(jī)頂盒首先必須對高頻信號進(jìn)行下變頻，由高頻頭來實(shí)現(xiàn)。通過 I2C總線可對高頻頭進(jìn)行調(diào)諧，控制高頻頭以輸出中頻信號，其中包括為 36MHz、 44MHz、 ，在本系統(tǒng)中采用 36MHz 中頻信號 .Tuner 驅(qū)動模塊實(shí)現(xiàn)對前 端模擬解調(diào)和數(shù)字解調(diào)的控制，將有線網(wǎng)絡(luò)傳來的射頻信號轉(zhuǎn)化為傳送流 。 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(shí)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。視頻 PES 送入視頻解碼模塊，對 MPEG 視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，然后輸出到視頻編碼器，再經(jīng)視頻處理電路輸出高清、標(biāo)清格式的視頻信號 。 音頻 PES 送入音頻解碼模塊，對 MPEG 音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，經(jīng)音頻輸出處理電路輸出模擬、數(shù)字音頻信號。 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，主要完成輸入信號的下變頻和 QAM解調(diào)功能。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。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。 AGC control：模擬的自動增益控制。 0297 有兩個 PWM 輸出的 AGC, 一個是用于 Timer 的增益控制 AGC1, — 個是用于 IF (中頻）階段增益控制 AGC2。信號由中頻調(diào)到基帶 。 Filtering and Symbol Timing Recovery: Nyquist 濾波和符號定時恢復(fù) 。 AGC：調(diào)整了解調(diào)符號的振幅以彌補(bǔ)之前 Nyquist 插值濾波帶走的能 量損以及提高依賴于采樣時鐘頻率（固定的）和符號率（隨機(jī)的）之比的濾波器的增益 。 Recovery Loop and Adaptive Equalizer：載波恢復(fù)環(huán)和自適應(yīng)均衡器。 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。 Equalizer 能夠補(bǔ)償因信號衰減和與頻率相關(guān)的傳播時間造成的失真，可降 低振幅、頻率和 /或相位失真。 Decoding and Symboltobyte Mapping：差分解碼和符號 字節(jié)的匹配。 STV0297 對符號流按照 DVBC/ITUJ83A和 ITUJ83C 規(guī)范的要求進(jìn)行差分解碼。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。 Deintcrleaver：卷積的解交織器 。 為了減輕噪聲及提高 RS前向糾錯編碼的糾錯能力，在發(fā)送端 RS 編 碼后字節(jié)被交織編碼，因此接收端在RS解碼前必須解交織 。 一個交織幀由 MPEG2同步字節(jié)來確定，并由同步字節(jié)來翻轉(zhuǎn)，解交織器通過鎖定到這些字節(jié)來同步 。 decoder： RS 解碼器。按照 DVBC/ITUJ83A 和 C 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)解碼 。 Byte Inversion and Descrambling：同步字節(jié)翻轉(zhuǎn)和解繞 。 解繞工作根據(jù)出現(xiàn)在開始的每 8個傳輸包的翻轉(zhuǎn)過的同步字節(jié)來同步 。 control bus: I2C 控制總線。 高頻頭電路 STV0297 是一個完整的 QAM解調(diào)芯片，可以用于壓縮的音、視頻數(shù)字信號傳輸及電纜上的數(shù)據(jù)服務(wù)，而且所有工作基本都在片內(nèi)進(jìn)行，所以硬件設(shè)計(jì)比較 簡單，需要注意的問題主要是電源去藕和接地。數(shù)據(jù)輸出接口上的數(shù)字信號頻率 較高，因此布線時要考慮時鐘線的屏蔽 。 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 。 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(shí)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(fèi)，另外還支持視頻點(diǎn)播、互動游戲、網(wǎng)上沖浪、在線升級等業(yè)務(wù)。 從整體設(shè)計(jì)上來講，基于 STi5514 芯片的這個解決方案已經(jīng)能夠滿足絕大多數(shù)用戶的需求 。 除了畫中畫功能以外，還實(shí)現(xiàn)了看一個頻道錄一個頻道，使用戶看球賽的同時不會錯過精彩的電視劇。時下網(wǎng)絡(luò)越來越紅火，這 款機(jī)頂盒也能夠?qū)崿F(xiàn)上網(wǎng)功能，比如瀏覽網(wǎng)頁、收發(fā)電子郵件等。另外，在線升級能夠使用戶的軟件保持實(shí)時更新 。 隨著數(shù)字電視的不斷更新，機(jī)頂盒的應(yīng)用也在飛速發(fā)展。將來， CPU 功能會越來越強(qiáng)大， MPEG 解碼器將支持同時解碼多個 HDTV 的節(jié)目 。 機(jī)頂盒也將支持越來越多的應(yīng)用，而且下載的應(yīng)用將越來越多 。 這些應(yīng)用包括：電子節(jié)目指南、按次付費(fèi)觀看、數(shù)據(jù)廣播以及 IP 電話和可視電話等。當(dāng)然，還會有許多其他新的應(yīng)用。機(jī)頂盒的外部接口將更加豐富 ,可以利用高淸機(jī)頂盒建立家庭網(wǎng)絡(luò) ， 將機(jī)頂盒與 PC、打印機(jī)、 DVD 機(jī)等數(shù)字設(shè)備連接起來，并通過 內(nèi)置的電纜調(diào)制解調(diào)器與 Inter 相連，真正地實(shí)現(xiàn)信息家電 。 參考文獻(xiàn) [1]方德葵，王明臣，姜秀華等 .數(shù)字電視與高清晰度電視 .北京：中國廣播電視出版社， 2020， 3 [2]劉開文，劉遠(yuǎn)航 .有線廣播數(shù)字電視技術(shù) .北京；人民郵電出版社， 2020 [3]袁明 .有線數(shù)字電視機(jī)頂盒 .北京：中國廣播電視出版社， 2020 [4]鄧圻貴 .數(shù)字機(jī)頂盒原理、應(yīng)用與維修 .北京：人民郵電出版社， 2020, 1 [5]姜秀華 .數(shù)字電視原理與應(yīng)用 .北京：人民郵電出版社， 2020, 9 [6]周潤景，景曉 松，劉宏飛 .MentorWG 高速電路板設(shè)計(jì) .北京 :電子工業(yè)出 版 社 ,2020， 6 [7]王愛英 .智能卡技術(shù)： 1C卡 .北京：清華大學(xué)出版社， 2020, 10 [8]張萍 .機(jī)頂盒中智能卡通信的實(shí)現(xiàn) .電子技術(shù)應(yīng)用 .2020, 10 [9]王遠(yuǎn)昌 . DVB 機(jī)頂盒系統(tǒng)分析 [J]. 電視技術(shù) . 2020 [10]翼清玲 . 數(shù)字機(jī)頂盒的應(yīng)用于發(fā)展 . 機(jī)械工程于自動化 . 2020 [11]高宏偉，標(biāo)準(zhǔn)淸晰度數(shù)字電視機(jī)頂盒信源解碼器硬件研究與實(shí)現(xiàn)，天津大學(xué)，2020 [12]黎洪松，數(shù)字視頻技術(shù)及其應(yīng)用，北京：清華大 學(xué)出版社， 1997 [13]ISO/IEC 138181， Remendation , GENERIC CODING OF MOVING PICTURES AND ASSOCIATED AUDIO: System, Nov 1994 [14]ISO/IEC 138182， Remendation ， GENERIC CODING OF MOVING PICTURES AND ASSOCIATED AUDIO: Video,