基于STB5660解決方案的交互式機頂盒設計

摘? 要:從系統功能、邏輯結構、硬件及軟件等方面論述了基于STB5660解決方案的交互式機頂盒系統的設計方案。

1? 引言

　　信息的傳播主要有通信網、廣播電視網和計算機網三大網絡系統。隨著通信技術、電視技術以及計算機技術的迅速發展，三大網絡已進入了相互結合的新時代。交互式電視（ITV）正是這種結合的具體體現。所謂交互式電視，是一種受觀眾控制的視頻分配業務，在節目間和節目內，觀眾能夠作出自己的選擇和決定，是一種非對稱雙工通信模式的新型電視技術。其中，數字機頂盒（STB）是實現交互功能的關鍵技術之一。通過STB觀眾坐在家中的電視機前，可以實現視頻點播（VOD）、家庭購物、家庭辦公、電子游戲等多種服務，而且還能在普通電視機上收看到電視臺發送的高清晰度數字電視節目。

2? 系統功能方案

????? 該系統功能是基于PHILIPS公司的STB5660解決方案（SAA7214+SAA7215+UAD1320A）。它能提供包括QAM信號接收、解調、視音頻處理、用戶界面等功能。系統采用高度開放的模塊化結構設計，系統前端將模擬的視、音頻信號經MPEG-2視像編碼壓縮成數字信號，把多路數字信號經復接器復接后，再進行QAM調制發射，作為用戶的下行數字信號。用戶采用電話DTMF或BPSK作為上行，通過上行通道就能把用戶選擇的信息傳送給系統服務中心（系統前端）。這樣就能夠在寬帶網（既有線電視網）中實現交互式視頻點播（VOD）、股票信息與分析和及時交易、遠程教育、信息發送等功能。

3??? 系統邏輯結構

????? 按照STB的基本功能，可按邏輯層次將STB分為六層，如圖1所示。

　　物理層：全頻道調諧接收和解調。可將HFC網傳送來的經QAM調制的信號進行解調。

　　鏈路層：卷積解碼/去交織，REED SOLOMON解碼，能量分散遷移。將QAM解調輸出的信號進行處理，生成符合MPEG-2/DVB標準的數據流。

　　傳輸層：解復用及數據解包。將已生成的數據流分離為視頻包、音頻包和數據包，并傳輸到相應的芯片進行處理。

　　條件訪問層：控制解擾功能的運作。在機頂盒中，有相應的權限確認功能，當機頂盒接收到權限確認信息后，才對數字電視節目進行解碼，供用戶收看。

　　服務層：視頻和音頻解壓縮、EPG（電子節目指南）生成和數據的解碼。將接收到的數據流進行視頻、音頻及圖形解碼、編碼。

圖1? 系統邏輯結構

　　用戶層：包含用戶界面的顯示、轉換、遙控操作等。將已解調、解碼和編碼后的視頻、音頻信號（即模擬信號）分別由機頂盒的各相應端口輸出。同時可用遙控器來實現所有基本功能的控制及切換。

4??? 系統硬件結構方案

　　根據STB5660解決方案及IC芯片的功能特點，提出了該系統硬件結構方案，如圖2所示。

4.1? 前端解碼部分

　　前端部分接受有線電視電纜輸出的信號，經調諧頻率變換，QAM解碼、解交織、解RS碼、解擾等處理后，輸出MPEG—2解復用前的標準碼流，即傳輸流（TS流）。這部分主要由一片VES1820X芯片完成。

4.2 傳輸流和視頻、音頻解碼部分

　　傳輸流和視頻、音頻解碼部分由SAA7214與SAA7215芯片完成。其中，SAA7214負責將TS流進行MPEG-2源解碼，并分離出視頻和音頻數據流，以及與解碼相關聯的外圍I/O設備的控制等。SAA7215負責音頻、視頻以及圖形的解碼、編碼，并將解碼后的數據流分成音頻信號和視頻信號。SAA7215還具有完善的存儲器結構，采用了DRAM、SDRAM、FLASH等，通過這些存儲芯片使軟件的運行速度大大加快。

4.3? 后端解碼部分

　　后端解碼由SAA7215和UDA1320A完成。視頻信號由SAA7215輸出。音頻信號由UDA1320A輸出。UDA1320A是一個具備位數據流轉換技術的單芯片正相立體DAC，它具有低功率消耗和低電壓工作模式；具有256，384和512三種不同頻率的系統時鐘；通過靜態管腳控制可以選擇不同的頻率；支持16KHZ至48KHZ的抽樣頻率；集成了數字濾波和正相DAC。

4.4? 便于交互式應用的網絡接口

　　交互式應用硬件實現部分由SAA7214以及響應的網絡接口完成。

4.4.1? 采用ADSL技術的電話網連接

　　采用ADSL技術的電話網連接：機頂盒通過外圍串行口連接智能卡接口和ADSL Modem，并行口用來在機頂盒和PC之間傳送數據。ADSL Modem直接通過電話線與ADSL局端連接，可提供下行速率為8Mbits的高速數據通信和上行速率為640kbits的用戶控制信息的交互。機頂盒通過ADSL，擁有比其直接上網更快的速率，從而實現了與ATM/OP網的高速交互服務。

4.4.2? 采用光纖/同軸電纜技術（HFC）的混合網連接

　　采用光纖/同軸電纜技術（HFC）的混合網連接：HFC下行采用數字調諧器的解調器將用戶所選頻道的信號轉化為基帶數據流；上行采用調制器把用戶的控制信號送入信道，其接口也采用線纜調制解調器。

5? 系統軟件方案

　　該機頂盒系統軟件結構可以分為三個層次：業務軟件應用層、實時事件處理層、系統內核及驅動層。系統軟件結構如圖3所示。

5.1? 業務軟件應用層

　　業務軟件應用層相當是覆蓋在驅動和操作系統之上的一層接口，它是根據系統業務需要而制定的，為用戶應用程序實現機頂盒的各種功能服務的。如綜合信息、電子商務、電子游戲等。

5.2? 實時事件處理層?????????????????????????????????????

　　實時事件處理層是將應用程序與低層的操作系統、硬件細節隔離開來的軟件環境，它使應用程序不依賴于具體的硬件平臺，是業務軟件應用程序與硬件平臺的中間件，此軟件系統采用了OpenTV中間件。OpenTV中間件提供給用戶應用程序完整的應用程序接口，使應用程序只需調用這些函數，就可以實現機頂盒系統所應具有的所有功能。這樣，使得用戶應用程序部分的工作變得非常簡單。

5.3? 系統內核及驅動層

　　本系統所采用的操作系統是pSOS，硬件驅動層主要是針對各種硬件模塊，提供相應的驅動程序。主要的驅動包括：接口模塊，包括I2C接口操作控制，智能卡的控制等；音頻模塊；視頻模塊；解復用模塊；解碼模塊，Flash驅動模塊等。

6? 結束語

　　以上介紹了基于STB5660解決方案的交互式數字電視機頂盒的邏輯結構、系統功能和系統硬件與軟件的構成及實現。目前，國內廣播電視系統已開始了向數字電視的轉變，雖然近期的數字應用更多的還是將模擬彩電數字化，但隨著用戶對功能需求的增加，以及有線運營商服務內容的豐富，具有多功能的交互式的數字電視機頂盒也會得到日益廣泛的應用。