??????? 1　 前 言

　　中國有線數字電視標準采用的是歐洲的DVB-C標準，現在雖然市面上有數字電視機頂盒，但它們采用的都是一些企業完整的機頂盒方案，如采用菲利浦公司的DVB-C機頂盒方案，調諧器和信道解碼器分別采用TDA8274和TDA10023[1]，CPU采用MIPS核的PNX831X;美國ST公司的以STi5518為CPU的機頂盒方案[2]，其CPU核心是ST20等等，這些完整的數字機頂盒方案的中央控制模塊往往將重點放到數字電視信號的解復用、視頻解碼、音頻解碼及PAL/NTSC編碼等功能，所以這些機頂盒的刻錄功能和上網功能等都非常的弱，再者因為它們不能夠很好的嵌入常見的嵌入式操作系統，所以很多應用程序的編寫工作量都非常的大，很多功能都難以實現。

　　2　傳統數字機機頂盒和數字網絡機盒的比較

　　數字電視系統分成數字電視的發送,數字電視的傳輸和數字電視的接收。數字電視的發送主要包括數字節目的制作，音視頻編碼，其標準采用MPEG-2標準的MP@ML，其數據的壓縮率可達到30~50倍，以便于信息的存儲和傳輸;然后將數字節目復用以增加通道傳輸容量;信號調制，不同的傳輸方式采用不同的調制方式。信號的傳輸方式有三種形式，衛星傳輸，調制方式采用四相移位鍵控(QPSK)。地面廣播傳輸，其調制方式采用DMB。有線電纜傳輸方式，其調制方式采用正交幅度調制(MQAM)。傳統的數字機頂盒的邏輯結構如下圖1所示：

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　　圖1　傳統的數字機頂盒邏輯結構

　　本設計將數字電視的解復用模塊STi5518和ARM9核技術有機的結合起來，設計一款基于ARM9和STi5518有線數字網絡機頂盒。有線數字機頂盒前端的調諧器和信道解碼器采用菲利浦公司的TDA8274和TDA10023，解復用器采用STi5518，ARM9核采用三星公司S3C2410A，兩個CPU的數據通信采用IDT公司的雙口RAM。其硬件結構如下圖2所示：

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　　圖2　數字網絡機頂盒邏輯結構

　　該數字網絡機頂盒和傳統的機頂盒相比較,僅多了ARM模塊和雙口RAM模塊,而功能卻大為增加,數字網絡機頂盒主要的功能是完成數字電視節目的接收,將處理好的節目信號保存到存儲設備和送到顯示設備顯示,同時能夠完成與互聯網的連接。由這樣幾步完成：機頂盒的硅調諧器接收到射頻信號，下行變換到中頻信號后放大，然后送AD轉換器進行模擬量到數字的轉換，再送入解調器模塊進行解調，輸出串行或并行的MPEG-2格式的傳輸流(TS)。這部分的功能主要由菲利浦公司的TDA8274和TDA10023芯片組完成，經過該芯片組的調諧、下變換放大、AD轉換后輸出傳輸流(TS)。

　　STi5518接收前端送來的傳輸流后，先進行解復用、解擾，MPEG-2音視頻解碼，然后再完成PAL/NTSC&SECAM編碼和VGA轉換輸出，送給電視機或CRT顯示，同時支持多種音頻編碼和杜比5.1音頻標準輸出。前端接口支持VCD、DVD、SVCD和CD-DA I2S、串行口，并且支持I2C控制接口。并且通過雙口RAM完成與ARM CPU的通信。

　　機頂盒的主CPU采用三星公司ARM核S3C2410A，該CPU的工作頻率可達203MHz,集成Flash、SDRAM控制器，硬盤接口、USB接口、I2C控制器、多串行口、互聯網接口等。其主要功能是對整個數字網絡機頂盒進行控制，完成與Internet的連接，電視節目的存儲，完成視頻點播等功能。利用雙口RAM完成與STi5518的數據交換，利用I2C完成對前端解調器的控制。

　　3　網絡數字機頂盒的硬件結構

　　3.1 數字網絡機頂盒前端硬件設計

　　數字網絡機頂盒前端功能是完成射頻信號的接收、下變換放大、通道解碼輸出傳輸流(TS)。RF接收器和通道解碼器采用菲利浦公司TDA8274和TDA10023。TDA274是一款功能強大的RF集成電路，嵌入了低噪聲的輸入放大器，并且為處理RF信號提供了一個圖像拋棄混合和向下轉換成IF的電路，經過濾波后送給通道解碼器TDA10023，完成通道解碼功能。

　　TDA10023是一款電纜通道解碼器，提供4,16,32,64,128和256正交頻幅解調功能，具備IF信號輸入接口，通過內部10位A/D轉換器將模擬信號轉換成數字信號。芯片包括兩個前向糾錯編碼器(FEC),在DVB-C模式中，使用MPEG-2的同步字節進行糾錯，能夠糾正8個錯誤字節，在MCNS模式決策中，使用軟解碼器糾正隨機的通道錯誤，送給TDA10023的IF信號經過A/D轉換，QAM解調，前向糾錯、濾波，最后輸出串行/并行傳輸流。

　　3.2 解復用及音視頻處理

　　本數字網絡機頂盒CPU采用ST公司的專用解復用和音視頻處理器芯片STi5518, STi5518是一款32位的高性能的CPU，專門用于DVB數字電視信號的解復用、解擾和MPEG-2音視頻解碼的專用芯片。其指令Cache和數據Cache分設各2KB，另帶4KB SRAM可以設置為數據Cache。它支持PAL/NTSC/&SECAM編碼輸出，音視頻解碼器的支持多種編碼格式。前端接口兼容DVD、VCD、SVCD、和CD-DA，硬件TS解復用器支持串/并輸入，集成了豐富的外圍接口，它支持ANSI C編譯器和庫，給開發帶來極大的方便。

　　STi5518以串行或并行的方式接收來自前端輸出的傳輸流，其內部解復用器解調出不同的節目頻道，提取相應的音視頻流和數據流，其輸出為MPEG-2音視基本流及一些數據凈荷。MPEG-2解碼器和相應的解析軟件用數字信息的還原。對于加密的電視節目，條件接收模塊可以通過智能卡對音視頻進行解擾。MPEG-2解碼器用于音視頻解壓縮，經過視頻編碼器和音頻編碼器還原模擬音視頻信號。解復用及音視頻解碼STi518擴展功能模塊如下圖所示：

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　　圖3　解復用、音視頻解碼模塊

在STi5518模塊中，E2PROM用于存放工作過程中的配置參數，同步存儲器SDRAM用來運行程序，Flash用于燒寫啟動程序，智能卡接口用于完成條件接收功能。同時該擴展模塊輸出數字電視和VGA顯示器所需要的信號，雙口RAM用于完成STi5518和ARM板之間的通信。