關鍵詞： 機頂盒 , 視頻點播

機頂盒是視頻點播(VOD)系統的終端設備，是用戶與VOD服務器之間的智能接口。它用于視頻業務的接收和用戶請求的發送。因此，VOD系統中的數據傳輸被分成兩個通路：下行通路用于把視頻信息傳送到用戶；上行通路用于把用戶的點播需求傳送到發送端。基于PC機的機頂盒是將機頂盒的功能做成普通的ＰＣ插卡形式，利用計算機實現視頻點播的所有功能。這樣做有幾點好處：

1 充分利用微機的軟、硬件資源，從而降低了用戶終端設備的成本；
2 兼容性好，可適應不同的接入網和不同類型的業務；
3 軟件維護和升級方便，適應未來發展；
4 可設計易操作、美觀和基于Windows95/98的用戶界面。

該機頂盒由兩塊普通PC機插卡構成，它們分別完成下行數據的接收和上行數據的發送。上行數據的發送由一塊內置MODEM卡通過電話線完成，下行數據的接收則由另一塊插卡通過CATV網實現。

本文研究的主要內容是在微機上如何實現下行數據的正常接收。為此，提出了一種以數字調諧器、最新QAM數字解調芯片和高性能MPEG-2解復用芯片為核心的機頂盒設計方案。在機頂盒的硬件設計中，采用了先進的I2C總線技術、QAM數字解調技術、MPEG-2解復用技術、FIFO存儲器技術以及通用的ISA總線接口技術；在軟件設計中，采用了VC++編程技術和Windows95/98環境下利用VToolsD開發虛擬設備驅動程序即VxD的技術。

1 機頂盒的硬件設計

機頂盒的主要功能是為人們提供一個訪問VOD業務的途徑，為合法用戶提供一個友好的界面，其接收部分的總體硬件框圖如圖1所示。

在圖1中，來自CATV網的下行數據經數字調諧電路實現頻點選擇，某一頻點上的數據流中包含了十幾路節目的數據，這些數據在發送端經過了MPEG-2標準的系統復用。該電路輸出中頻信號，然后由模/數轉換電路輸出數字信號，作為QAM解調電路的輸入。上述過程中的頻點選擇和QAM解調均由微處理器經I2C總線控制。

QAM解調后的數字信號送到MPEG-2解復用電路，實現通道選擇，即選出用戶點播的一路節目。該節目的數據為MPEG-1標準的壓縮形式。為了節約成本和簡化電路，并考慮到目前微機的速度很高、且為Windows95操作系統，本設計中不采用硬件解壓縮方式，而是將數據經主機接口電路以DMA傳輸方式傳送到計算機的內存中，用軟件方法對該路節目進行實時解壓縮處理并播放出來。

上述整個電路可分為幾個相對獨立的模塊，下面分別對它們進行介紹。

1.1 數字調諧電路

數字調諧電路實際上就是一個高頻頭，它的作用是接收來自CATV網的下行數據，根據微處理器的指令，實現頻點選擇(與模擬電視相似)。某一選定頻點的數據流中仍含有多路節目的數字信號，每個用戶只收看某一頻點中的一路節目。頻點選擇由微處理器通過I2C總線控制。數字調諧電路與后級電路的連接如圖2所示。

1.2 A/D視頻轉換電路

高頻頭輸出的模擬中頻信號的幅值已滿足A/D轉換器的輸入要求，因此將它直接送給A/D轉換器數字化，以供后續的數字電路進一步處理。該模/數轉換器采用Philips公司的芯片，它將模擬視頻信號轉換成二進制編碼的數字視頻信號。A/D轉換電路的連接如圖2所示。

1.3 QAM解調電路1～2?

QAM解調電路是機頂盒接收部分的重點和難點之一，芯片的選型十分重要。它的作用是將A/D視頻轉換電路輸出的數字信號進行QAM解調和其它處理后輸出基帶數字信號。

QAM解調電路采用最新QAM數字解調芯片。該芯片的功能強大，全數字化處理，芯片外部不需要反饋環路，支持16、32、64、128和256QAM的解調。為了實現芯片的強大功能，其內部有大批的控制/配置寄存器供用戶編程使用，這些寄存器可通過I2C總線或并行總線進行讀或寫操作。芯片輸出糾錯后的MPEG-2傳輸流。

上述介紹的調諧電路、A/D視頻轉換電路和QAM解調電路組成了一個相對獨立的整體，它們的應用電路框圖如圖2所示。

1.4 I2C總線控制電路3～4?

在上述電路中，調諧電路的頻點選擇、QAM解調芯片內部一系列寄存器的讀寫操作均由微處理器通過I2C總線控制。而微處理器芯片內沒有I2C總線接口? 因此需要設計I2C總線控制電路。該電路由I2C 總線控制器芯片PCF8584構成，它可用作大多數并行總線與串行的I2C總線之間進行雙向通信的接口。 利用它可以很方便地將微處理器接入I2C總線?實現芯片間的數據傳輸和控制。

I2C總線控制電路與其它電路的連接方法如圖3所示。