普及型有線數(shù)字電視機頂盒的電路分析a

1、第五章 普及型有線數(shù)字電視機頂盒普及型有線數(shù)字電視機頂盒的電路分析的電路分析 5.1數(shù)字電視機頂盒的通用電路模式及代表性芯片數(shù)字電視機頂盒的通用電路模式及代表性芯片5.2數(shù)字高頻頭的分類及基本工作原理數(shù)字高頻頭的分類及基本工作原理5.3 解復用和視音頻解碼電路分析解復用和視音頻解碼電路分析5.4 解復用和解碼芯片解復用和解碼芯片STi5518簡介簡介 5.5有線數(shù)字電視專用芯片有線數(shù)字電視專用芯片QAMi5516簡介簡介5.6以以STi5518和和QAMi5516為中心的主板電路為中心的主板電路5.7數(shù)字電視智能卡及讀卡電路數(shù)字電視智能卡及讀卡電路5.8數(shù)字電視機頂盒的操作顯示及相關電路數(shù)字電

2、視機頂盒的操作顯示及相關電路5.9數(shù)字電視機頂盒開關電源的電路分析數(shù)字電視機頂盒開關電源的電路分析 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 5.1.1有線數(shù)字電視機頂盒的通用電路模式有線數(shù)字電視機頂盒的通用電路模式5.1.2富士通（富士通（Fujitsu）公司的）公司的MB87L2250芯片方案芯片方案5.1.3 LSI Logic公司的公司的SC2000/2005芯片方案芯片方案5.1.4 ST公司的公司的STi5518和和QAMi5516芯片方案芯片方案5.1.5 其他芯片方案其他芯片方案5.1有線數(shù)字電視機頂盒的通用電路有線數(shù)字電視機頂盒的通用電路模式及代表性芯片模式及代表性芯片 5.1.1有線數(shù)字電

3、視機頂盒的通用電路模式 從電路的基本結構來看，通常是采用單芯片解決方案。即由從電路的基本結構來看，通常是采用單芯片解決方案。即由專門的芯片制造廠商將信源解碼必須的主要電路和一個嵌入專門的芯片制造廠商將信源解碼必須的主要電路和一個嵌入式式CPU都集成在一塊單芯片上，數(shù)字機頂盒的生產(chǎn)廠一般是都集成在一塊單芯片上，數(shù)字機頂盒的生產(chǎn)廠一般是購買這塊專用芯片及來自芯片制造廠商的完整解決方案，在購買這塊專用芯片及來自芯片制造廠商的完整解決方案，在此基礎上進行二次開發(fā)并配置相應的外圍元件，即可組成一此基礎上進行二次開發(fā)并配置相應的外圍元件，即可組成一臺完整的數(shù)字電視機頂盒。臺完整的數(shù)字電視機頂盒。 通用電路

4、模式是通用電路模式是主芯片高頻頭外配存儲器（主芯片高頻頭外配存儲器（Flash、SDRAM、DRAM等）等） 不同的機頂盒生產(chǎn)廠如果采用了同一芯片制造廠商的同一種不同的機頂盒生產(chǎn)廠如果采用了同一芯片制造廠商的同一種芯片，他們的電路結構就會是大同小異。芯片，他們的電路結構就會是大同小異。 我們在研究數(shù)字電視機頂盒的電路結構時，首先需要關心的我們在研究數(shù)字電視機頂盒的電路結構時，首先需要關心的是該機頂盒的主芯片，包括主芯片的制造廠商和該主芯片的是該機頂盒的主芯片，包括主芯片的制造廠商和該主芯片的產(chǎn)品定位。產(chǎn)品定位。 I2C總線IR 紅外遙控接收主芯片：MB87L2250傳輸流解復用器嵌入式嵌入式C

5、 P UMPFG-2解碼器接口電路PAL/NTSC編碼器音頻D/A轉換器智能卡接口E2PROMSDRAM調(diào)諧器QAM解調(diào)器RS232接口FLASH27MHzvcxcI2C總線TS視頻信號音頻信號5.1.2富士通（富士通（Fujitsu）公司的）公司的MB87L2250芯片方案芯片方案該芯片的產(chǎn)品定位為適用于低端數(shù)字電視機頂盒。其基本特征是：該芯片的產(chǎn)品定位為適用于低端數(shù)字電視機頂盒。其基本特征是： 32位高集成度位高集成度RISC CPU；1KB高速緩沖存儲器；只需要大于高速緩沖存儲器；只需要大于2Mbit的的SDRAM；支持支持32路路PID；支持紅外遙控接收，；支持紅外遙控接收，8位屏幕顯

6、示；機頂盒格式轉換；配有位屏幕顯示；機頂盒格式轉換；配有I2C兼兼容接口，兩個智能卡接口；容接口，兩個智能卡接口；16位通用可編程輸入位通用可編程輸入/輸出；自動時鐘恢復等。輸出；自動時鐘恢復等。 IR 紅外發(fā)送/接收主芯片：SC2000/2005傳輸流解復用器嵌入式嵌入式C P UMPFG-2解碼器接口電路PAL/NTSC編碼器音頻D/A轉換器智能卡接口視頻濾波網(wǎng)絡音頻放大電路E2PROM調(diào)諧器QAM解調(diào)器RS232接口FLASH27MHzvcxcSDRAM-BSDRAM-A以太網(wǎng)接口IEEE1284接口I2C總線TS視頻信號音頻信號5.1.3 LSI Logic公司的公司的SC2000/2

7、005芯片方案芯片方案該芯片的產(chǎn)品定位為適用于性能比較完善的中、高檔機頂盒產(chǎn)品，其基本特征是：該芯片的產(chǎn)品定位為適用于性能比較完善的中、高檔機頂盒產(chǎn)品，其基本特征是：除具有解復用器以及除具有解復用器以及MPEG-2視音頻解碼電路外，還集成了音頻視音頻解碼電路外，還集成了音頻D/A轉換器、視頻轉換器、視頻D/A轉換器、多標準的編碼器，支持轉換器、多標準的編碼器，支持PAL、NTSC、SECAM多種制式。該芯片中集多種制式。該芯片中集成了一個嵌人式成了一個嵌人式32位高性能微處理器位高性能微處理器CPU(108MHz)和和32位位RISC系統(tǒng)，系統(tǒng)，3個個RS-232接口，接口，1個個IEEE13

8、94鏈路接口，鏈路接口，1個個IEEE1284并行接口，并行接口，1個個10Base-T以太網(wǎng)接口以太網(wǎng)接口和若干個通用和若干個通用I/O接口。以及接口。以及DRAM控制器、控制器、Smart卡接口和卡接口和12C總線接口等?？偩€接口等。 IR 紅外發(fā)送/接收主芯片：STi5518傳輸流解復用器嵌入式嵌入式C P UMPFG-2解碼器接口電路PAL/NTSC編碼器音頻D/A轉換器智能卡接口視頻濾波網(wǎng)絡音頻放大電路E2PROM調(diào)諧器QAM解調(diào)器RS232接口FLASH27MHzvcxcSDRAMI2C總線TS視頻信號音頻信號IEEE1349接口5.1.4 ST公司的公司的STi5518芯片方案芯

9、片方案該產(chǎn)品定位為中檔機頂盒，但價格較低，性價比較高，所以很受機頂盒生產(chǎn)廠的歡迎，該產(chǎn)品定位為中檔機頂盒，但價格較低，性價比較高，所以很受機頂盒生產(chǎn)廠的歡迎，成為成為2005年以前主流機頂盒優(yōu)選主芯片。該芯片的基本特征是：年以前主流機頂盒優(yōu)選主芯片。該芯片的基本特征是： 傳輸流解復用器支持并傳輸流解復用器支持并/串行輸入，內(nèi)置串行輸入，內(nèi)置DES和和DVB解擾器，支持多達解擾器，支持多達32個個PID；其視；其視頻解碼器支持頻解碼器支持MPEG-2 MPML解碼，可編程的任意比例伸縮，具有高性能屏顯功能，解碼，可編程的任意比例伸縮，具有高性能屏顯功能，多標準的編碼器支持多標準的編碼器支持PAL

10、、NTSC、SECAM多種制式，支持多種制式，支持RGB、CVBS和亮色分離和亮色分離的的Y/C及及Y、B-Y、R-Y輸出；輸出；MPEG-2音頻解碼器支持音頻解碼器支持5.1通道的杜比解碼，通道的杜比解碼， IEC60958-IEC61937數(shù)字輸出，數(shù)字輸出，DTS數(shù)字輸出和數(shù)字輸出和MP3解碼。解碼。IR 紅外發(fā)送/接收主芯片：QAMi5516傳輸流解復用器嵌入式嵌入式C P UMPFG-2解碼器接口電路PAL/NTSC編碼器音頻D/A轉換器智能卡接口視頻濾波網(wǎng)絡音頻放大電路E2PROM調(diào)諧器QAM解調(diào)器RS232接口FLASH27MHzvcxcSDRAM-BSDRAM-A以太網(wǎng)接口IE

11、EE1284接口視頻信號音頻信號IF5.1.4 ST公司的公司的QAMi5516芯片方案芯片方案該芯片是專門針對中低端有線數(shù)字電視機頂盒而設計，性價比很高，除具備有線數(shù)該芯片是專門針對中低端有線數(shù)字電視機頂盒而設計，性價比很高，除具備有線數(shù)字電視機頂盒的全部基本功能外，還具有很強的擴展能力，為實現(xiàn)增值服務建立了字電視機頂盒的全部基本功能外，還具有很強的擴展能力，為實現(xiàn)增值服務建立了很好的硬件環(huán)境，能夠滿足用戶多方面的需求。是很好的硬件環(huán)境，能夠滿足用戶多方面的需求。是 2005年后主流機頂盒優(yōu)選主芯片。年后主流機頂盒優(yōu)選主芯片。該芯片的突出特點是：芯片中已集成了該芯片的突出特點是：芯片中已集成

12、了QAM解調(diào)器，這種將信道解碼與解調(diào)器，這種將信道解碼與MPEG解碼解碼集成在一起的方案，簡化了機頂盒生產(chǎn)過程中的電路設計，提高了產(chǎn)品的可靠性和集成在一起的方案，簡化了機頂盒生產(chǎn)過程中的電路設計，提高了產(chǎn)品的可靠性和性價比；而且由于其可以與普通的模擬高頻頭相配合，更降低了硬件的總成本，進性價比；而且由于其可以與普通的模擬高頻頭相配合，更降低了硬件的總成本，進一步提高了性價比；一步提高了性價比；QAMi5516的主頻為的主頻為180MHz，比，比STi5518的的80MHz提高了一倍提高了一倍多，這也使選用該芯片的新一代機頂盒在處理數(shù)據(jù)業(yè)務時，將表現(xiàn)出極大的優(yōu)越性。多，這也使選用該芯片的新一代機

13、頂盒在處理數(shù)據(jù)業(yè)務時，將表現(xiàn)出極大的優(yōu)越性。 5.1.5 其他芯片方案其他芯片方案以上介紹的僅僅是一些比較典型的芯片方案，隨著高清晰度數(shù)字電視節(jié)以上介紹的僅僅是一些比較典型的芯片方案，隨著高清晰度數(shù)字電視節(jié)目的增多和交互式數(shù)字電視市場的逐漸成熟，單一的普及型機頂盒顯然目的增多和交互式數(shù)字電視市場的逐漸成熟，單一的普及型機頂盒顯然不能滿足用戶的多樣化、個性化需求。一些中、高端的芯片方案及相應不能滿足用戶的多樣化、個性化需求。一些中、高端的芯片方案及相應的機頂盒也會得到更加廣泛的應用。的機頂盒也會得到更加廣泛的應用。這些方案的共同特點是：處理器性能得到更大的提高，功能更加強大，這些方案的共同特點是

14、：處理器性能得到更大的提高，功能更加強大，具有更多的外圍接口、更高的集成度和更加優(yōu)越的性能。具有更多的外圍接口、更高的集成度和更加優(yōu)越的性能。 按照按照ST公司公司“搭一個統(tǒng)一平臺來支持所有產(chǎn)品搭一個統(tǒng)一平臺來支持所有產(chǎn)品”的設計理念，在眾多的的設計理念，在眾多的ST系列芯片方案中，我們只要認真研究了其中的一種方案，這對于我們系列芯片方案中，我們只要認真研究了其中的一種方案，這對于我們理解其它的芯片方案都會有幫助，因為該系列芯片搭建的是一個理解其它的芯片方案都會有幫助，因為該系列芯片搭建的是一個“統(tǒng)一統(tǒng)一”的硬件平臺和軟件平臺。低、中、高三種芯片方案的性能可能會有較大的硬件平臺和軟件平臺。低、

15、中、高三種芯片方案的性能可能會有較大的差別，以這些方案為基礎可以開發(fā)出低、中、高三種檔次的數(shù)字電視的差別，以這些方案為基礎可以開發(fā)出低、中、高三種檔次的數(shù)字電視機頂盒。但是，這三檔機頂盒的基本結構很類似，整體布局相差并不很機頂盒。但是，這三檔機頂盒的基本結構很類似，整體布局相差并不很大。大。 本書的討論重點是以本書的討論重點是以STi5518和和QAMi5516為主芯片的機頂盒方案，這不為主芯片的機頂盒方案，這不僅是考慮到眼前的需要，同時也是為下一步理解高清及交互式機頂盒打僅是考慮到眼前的需要，同時也是為下一步理解高清及交互式機頂盒打下基礎，甚至會對將來學習高清晰度數(shù)字電視機有所幫助。下基礎，

16、甚至會對將來學習高清晰度數(shù)字電視機有所幫助。 5.2.1數(shù)字高頻頭的主要技術要求數(shù)字高頻頭的主要技術要求5.2.2數(shù)字高頻頭的分類數(shù)字高頻頭的分類5.2.3兩類數(shù)字高頻頭的內(nèi)部結構比較兩類數(shù)字高頻頭的內(nèi)部結構比較5.2.4調(diào)諧、解調(diào)一體化高頻頭的基本工作原理調(diào)諧、解調(diào)一體化高頻頭的基本工作原理5.2數(shù)字高頻頭的分類及基本工作原理數(shù)字高頻頭的分類及基本工作原理 5.2.1數(shù)字高頻頭的主要技術要求1、U/V全波段接收，頻率范圍：全波段接收，頻率范圍：65MHz862MHz；2、輸入電平范圍：、輸入電平范圍：4780dBV ( 64QAM信號信號 )；5050dBV（256QAM信號）；信號）；3、

17、頻率捕捉范圍、頻率捕捉范圍150 KHz； 4、輸入反射損耗、輸入反射損耗8 dB；5、具有射頻輸出環(huán)通功能；、具有射頻輸出環(huán)通功能；6、傳送流誤碼率、傳送流誤碼率(糾錯前糾錯前)110-47、載噪比門限：、載噪比門限：26dB ( 64QAM )；33dB（256QAM）；）；8、支持符號率范圍、支持符號率范圍3.66.952 MBaud；9、節(jié)目時基、節(jié)目時基(PCR)抖動適應能力抖動適應能力500ns；10、節(jié)目切換時間、節(jié)目切換時間2s；11、輸出、輸出MPEG-2規(guī)格的規(guī)格的TS流；流；12、本振泄露、本振泄露43 dBV；13、抗單頻干擾能力：、抗單頻干擾能力：27dB ( 64Q

18、AM )；40dB（256QAM）；）；14、抗脈沖干擾能力、抗脈沖干擾能力(寬度寬度)25s（10Hz重復頻率）；重復頻率）；15、抗、抗50Hz調(diào)幅干擾能力調(diào)幅干擾能力 3% 。 5.2.2數(shù)字高頻頭的分類數(shù)字高頻頭的分類 按照數(shù)字信號的傳輸方式可以分為三類，這按照數(shù)字信號的傳輸方式可以分為三類，這三類高頻頭中的解調(diào)器存在較大差異。三類高頻頭中的解調(diào)器存在較大差異。 1.衛(wèi)星數(shù)字高頻頭衛(wèi)星數(shù)字高頻頭2.有線數(shù)字高頻頭有線數(shù)字高頻頭3.地面數(shù)字高頻頭地面數(shù)字高頻頭 有線數(shù)字高頻頭又可分為兩類：有線數(shù)字高頻頭又可分為兩類：1.不帶不帶QAM解調(diào)器的單調(diào)諧數(shù)字高頻頭解調(diào)器的單調(diào)諧數(shù)字高頻頭2.

19、帶帶QAM解調(diào)器的調(diào)諧、解調(diào)一體化高頻頭解調(diào)器的調(diào)諧、解調(diào)一體化高頻頭兩類有線數(shù)字高頻頭的外觀及引出腳比較(a) 調(diào)諧、解調(diào)一體化數(shù)字高頻頭調(diào)諧、解調(diào)一體化數(shù)字高頻頭(b )單調(diào)諧數(shù)字高頻頭單調(diào)諧數(shù)字高頻頭這些帶這些帶QAM解調(diào)器的調(diào)諧、解調(diào)一體化解調(diào)器的調(diào)諧、解調(diào)一體化數(shù)字高頻頭，在以數(shù)字高頻頭，在以STi5518 及同類主芯及同類主芯片的機頂盒中得到廣泛應用，它共計需片的機頂盒中得到廣泛應用，它共計需要要2029個引出腳。個引出腳。這些不帶這些不帶QAM解調(diào)器的單調(diào)諧解調(diào)器的單調(diào)諧數(shù)字高頻頭，在以數(shù)字高頻頭，在以QAMi5516及及同類主芯片的機頂盒中得到廣泛同類主芯片的機頂盒中得到廣泛應

20、用，它的引出腳就要少得多。應用，它的引出腳就要少得多。 兩類有線數(shù)字高頻頭的內(nèi)部結構比較(a) 調(diào)諧、解調(diào)一體化數(shù)字高頻頭調(diào)諧、解調(diào)一體化數(shù)字高頻頭(b )單調(diào)諧數(shù)字高頻頭單調(diào)諧數(shù)字高頻頭這些一體化高頻頭的內(nèi)部必須配置這些一體化高頻頭的內(nèi)部必須配置QAM解調(diào)器，解調(diào)器，完成完成QAM解調(diào)和信道解碼功能，它們的輸出是符解調(diào)和信道解碼功能，它們的輸出是符合規(guī)定的合規(guī)定的TS傳輸流。傳輸流。 而而QAM解調(diào)器中最關鍵的解調(diào)器中最關鍵的器件是位于其右邊的信道解碼芯片，通常是選用器件是位于其右邊的信道解碼芯片，通常是選用ST公司的信道解碼專用芯片公司的信道解碼專用芯片STV0297，可支持，可支持16Q

21、AM、32QAM、64 QAM、128 QAM和和256 QAM多種解調(diào)方式。多種解調(diào)方式。 這些不帶這些不帶QAM解調(diào)器的單解調(diào)器的單調(diào)諧數(shù)字高頻頭中，沒有調(diào)諧數(shù)字高頻頭中，沒有信道解碼芯片只能完成調(diào)信道解碼芯片只能完成調(diào)諧及頻率轉換功能，它們諧及頻率轉換功能，它們的輸出是未經(jīng)解調(diào)的中頻的輸出是未經(jīng)解調(diào)的中頻信號信號IF。 5.2.3 單調(diào)諧數(shù)字高頻頭的基本工作原理單調(diào)諧數(shù)字高頻頭的基本工作原理此類高頻頭采用的是頻率合成器調(diào)諧系統(tǒng)，電路結構及基本工作原理與模擬電視機中此類高頻頭采用的是頻率合成器調(diào)諧系統(tǒng)，電路結構及基本工作原理與模擬電視機中的高頻頭非常類似。需要特別注意的是：在數(shù)字電視機頂盒

22、中的一次中頻的高頻頭非常類似。需要特別注意的是：在數(shù)字電視機頂盒中的一次中頻IF指的是中指的是中心頻率心頻率36MHz，其，其IF頻率帶寬指的是從頻率帶寬指的是從32MHz40MHz，在此，在此8MHz的帶寬中常?；斓膸捴谐３；煊杏?8套數(shù)字節(jié)目的音、視頻碼流和相關數(shù)據(jù)流。套數(shù)字節(jié)目的音、視頻碼流和相關數(shù)據(jù)流。 5.2.4調(diào)諧、解調(diào)一體化高頻頭的基本工作原理調(diào)諧、解調(diào)一體化高頻頭的基本工作原理 此類高頻頭中增加了此類高頻頭中增加了QAM解調(diào)和信道解碼這兩部分，這兩部分解調(diào)和信道解碼這兩部分，這兩部分的信號處理功能都是在單片的信號處理功能都是在單片IC STV0297中，圖中的第一中頻中，圖中

23、的第一中頻（IF1=36MHz）最后是送入）最后是送入IC STV0297進行后續(xù)的信號處理。進行后續(xù)的信號處理。 單片單片IC STV297的內(nèi)部功能方框圖的內(nèi)部功能方框圖中頻差分信號進入中頻差分信號進入STV0297后首先進行后首先進行A/D轉換轉換(ADC模塊模塊)，然后經(jīng)正交解調(diào)輸出，然后經(jīng)正交解調(diào)輸出I、Q基帶信號，基帶信號，它可以將最終的數(shù)據(jù)按照它可以將最終的數(shù)據(jù)按照MPEG特定的特定的“通用接口通用接口”格式，形成原始基格式，形成原始基帶帶MPEG-2信號輸出信號輸出TS流，可以按照流，可以按照8位并行的格式輸出，也可以按照串行格式輸出，位并行的格式輸出，也可以按照串行格式輸出，

24、以滿足不同的應用需求。以滿足不同的應用需求。 5.3.1解復用器解復用器5.3.2視頻解碼視頻解碼5.3.3音頻解碼音頻解碼5.3解復用和視音頻解碼電路分析解復用和視音頻解碼電路分析5.3.1解復用器解復用器機頂盒中的解復用模塊，主要是用于對機頂盒中的解復用模塊，主要是用于對TS傳輸流中各復用內(nèi)容，如傳輸流中各復用內(nèi)容，如音視頻流、音視頻流、MPEG-2數(shù)據(jù)、圖文流、字幕流等解析復原的一個功能模數(shù)據(jù)、圖文流、字幕流等解析復原的一個功能模塊，其功能結構如下面示意圖所示。塊，其功能結構如下面示意圖所示。TS傳輸流在解復用模塊中的分解過程示意圖傳輸流在解復用模塊中的分解過程示意圖 TS傳輸流首先進入

25、同步字節(jié)提取模塊，由該模塊提取傳輸流中的同步字節(jié)，找到傳輸傳輸流首先進入同步字節(jié)提取模塊，由該模塊提取傳輸流中的同步字節(jié)，找到傳輸流流TS包的起始位置。再由包解析器從包的起始位置。再由包解析器從TS包頭中提取包識別符包頭中提取包識別符PID，PID通過與通過與PID過過濾器中事先設置的濾器中事先設置的PID過濾值比較而得到。若輸入包的過濾值比較而得到。若輸入包的PID與預定與預定PID匹配，則該包數(shù)匹配，則該包數(shù)據(jù)被提取，并送到解擾器接口，由解擾器恢復據(jù)被提取，并送到解擾器接口，由解擾器恢復TS數(shù)據(jù)包中的原始數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包中的原始數(shù)據(jù)。TS傳輸流傳輸流5.3.2視頻解碼視頻解碼數(shù)字機頂盒中的視頻

26、解碼是指從輸入基本分組數(shù)據(jù)流一直到恢復成模擬視頻數(shù)字機頂盒中的視頻解碼是指從輸入基本分組數(shù)據(jù)流一直到恢復成模擬視頻信號的全部視頻信號處理過程，包括拆分數(shù)據(jù)包、視頻解壓縮、與有關業(yè)務信號的全部視頻信號處理過程，包括拆分數(shù)據(jù)包、視頻解壓縮、與有關業(yè)務同步、數(shù)同步、數(shù)/模轉換及輸出模擬視頻信號等處理環(huán)節(jié)。其主要過程如下圖所示。模轉換及輸出模擬視頻信號等處理環(huán)節(jié)。其主要過程如下圖所示。 視頻解碼按照視頻編碼的逆過程進行視頻解碼按照視頻編碼的逆過程進行。要保證視頻解碼的正確進行，必須要保持視頻解碼與參考系統(tǒng)時鐘同步。當要保證視頻解碼的正確進行，必須要保持視頻解碼與參考系統(tǒng)時鐘同步。當視頻流來源于解復用模

27、塊時，由于視頻流來源于解復用模塊時，由于MPEG-2音視頻流均分開為兩個獨立的基音視頻流均分開為兩個獨立的基本節(jié)目流，且視頻流中不同幀的順序也需要重新排列，所以視頻解碼模塊必本節(jié)目流，且視頻流中不同幀的順序也需要重新排列，所以視頻解碼模塊必須從包中提取須從包中提取PTS信息，使視頻流的播放與參考系統(tǒng)時鐘（信息，使視頻流的播放與參考系統(tǒng)時鐘（STC）同步，而）同步，而STC又與從又與從TS流中提取的節(jié)目時鐘基準信息保持一致。系統(tǒng)通過對節(jié)目時鐘流中提取的節(jié)目時鐘基準信息保持一致。系統(tǒng)通過對節(jié)目時鐘基準基準PCR的控制，以保證音視頻播放的同步。的控制，以保證音視頻播放的同步。 數(shù)字電視圖像顯示過程中

28、的數(shù)字電視圖像顯示過程中的“定幀定幀”現(xiàn)象現(xiàn)象 在切換頻道或發(fā)生錯誤執(zhí)行恢復時，有可能需要重新確定在切換頻道或發(fā)生錯誤執(zhí)行恢復時，有可能需要重新確定同步的起始點，此時視頻解碼器從視頻打包基本流同步的起始點，此時視頻解碼器從視頻打包基本流PESv中中提取圖像顯示時間標簽提取圖像顯示時間標簽PTS，與系統(tǒng)時鐘，與系統(tǒng)時鐘STC進行比較，進行比較，決定是否需要重新同步。當圖像顯示時間標簽決定是否需要重新同步。當圖像顯示時間標簽PTS與與STC的比較結果不超過允許范圍時，解碼器按正常操作輸出圖的比較結果不超過允許范圍時，解碼器按正常操作輸出圖像；若超過允許范圍，則解碼器的圖像輸出根據(jù)誤差的極像；若超過

29、允許范圍，則解碼器的圖像輸出根據(jù)誤差的極性，或者重復當前圖像，或者丟棄下一個性，或者重復當前圖像，或者丟棄下一個B幀圖像。當下一幀圖像。當下一個圖像不是個圖像不是B幀圖像時，丟棄幀圖像時，丟棄P幀圖像，而在沒有幀圖像，而在沒有P幀圖像幀圖像可丟棄的情況下，丟棄可丟棄的情況下，丟棄I幀圖像。所以數(shù)字電視系統(tǒng)中出現(xiàn)幀圖像。所以數(shù)字電視系統(tǒng)中出現(xiàn)同步問題時，不會象模擬電視機中出現(xiàn)行、場不同步的故同步問題時，不會象模擬電視機中出現(xiàn)行、場不同步的故障現(xiàn)象，它在熒光屏上的反映是圖像的瞬間停頓，即障現(xiàn)象，它在熒光屏上的反映是圖像的瞬間停頓，即“定定幀幀”。 5.3.1解復用器解復用器機頂盒中的解復用模塊，主

30、要是用于對機頂盒中的解復用模塊，主要是用于對TS傳輸流中各復用內(nèi)容，如傳輸流中各復用內(nèi)容，如音視頻流、音視頻流、MPEG-2數(shù)據(jù)、圖文流、字幕流等解析復原的一個功能模數(shù)據(jù)、圖文流、字幕流等解析復原的一個功能模塊，其功能結構如下面示意圖所示。塊，其功能結構如下面示意圖所示。5.3.3音頻解碼音頻解碼數(shù)字機頂盒中的音頻解碼是指從輸入基本分組數(shù)據(jù)流一直到恢復成模擬數(shù)字機頂盒中的音頻解碼是指從輸入基本分組數(shù)據(jù)流一直到恢復成模擬及數(shù)字音頻輸出的全部音頻信號處理過程。其主要過程如下圖所示。及數(shù)字音頻輸出的全部音頻信號處理過程。其主要過程如下圖所示。 音頻解碼器工作時，必須保持音頻解碼與系統(tǒng)參考時鐘同步。當

31、音頻流來源音頻解碼器工作時，必須保持音頻解碼與系統(tǒng)參考時鐘同步。當音頻流來源于解復用模塊時，音頻解碼器從包中提取顯示時間標記于解復用模塊時，音頻解碼器從包中提取顯示時間標記PTS信息，使音頻流信息，使音頻流的播放與參考系統(tǒng)時鐘（的播放與參考系統(tǒng)時鐘（STC）同步，而）同步，而STC又與從又與從TS流中提取的節(jié)目時鐘流中提取的節(jié)目時鐘基準基準PCR信息保持一致。系統(tǒng)通過對顯示時間標記信息保持一致。系統(tǒng)通過對顯示時間標記PTS的跟蹤，從而保證了的跟蹤，從而保證了音頻播放與視頻圖像顯示的嚴格同步。音頻播放與視頻圖像顯示的嚴格同步。 5.4.1芯片芯片STi5518的基本性能的基本性能5.4.2芯片內(nèi)

32、的芯片內(nèi)的CPU ST20-C2+及周邊電路及周邊電路5.4.3 TS流解復用及解擾流解復用及解擾5.4.4芯片內(nèi)的芯片內(nèi)的MPEG解碼子系統(tǒng)解碼子系統(tǒng)5.4.5芯片內(nèi)的芯片內(nèi)的PALNTSCSECAM編碼器編碼器5.4解復用和解碼芯片解復用和解碼芯片STi5518簡介簡介 5.4.1芯片芯片STi5518的基本性能的基本性能STi5518采用采用SMD貼片封裝形式，共有引出腳貼片封裝形式，共有引出腳208個（實物見右圖），表個（實物見右圖），表5-3對這對這208個引出腳個引出腳的功能及去向作了簡要說明。的功能及去向作了簡要說明。一體化高頻頭輸出的一體化高頻頭輸出的TS傳輸流有效數(shù)據(jù)以傳輸流

33、有效數(shù)據(jù)以8位并位并行的方式從行的方式從613腳進入腳進入STi5518；時鐘信號；時鐘信號(CLK)、有效數(shù)據(jù)指示信號、有效數(shù)據(jù)指示信號(DVALID)及傳送包及傳送包的同步字節(jié)信號的同步字節(jié)信號PSYNC等也分別由等也分別由17、18和和19腳送到腳送到STi5518中，指示傳送包的起始位置和有中，指示傳送包的起始位置和有效數(shù)據(jù)的位置，使效數(shù)據(jù)的位置，使STi5518正確解讀數(shù)據(jù)。正確解讀數(shù)據(jù)。在在STi5518內(nèi)首先進行傳輸流的解復用，取出選定的節(jié)目，然后進行解密、內(nèi)首先進行傳輸流的解復用，取出選定的節(jié)目，然后進行解密、數(shù)據(jù)碼流的解壓縮、及數(shù)數(shù)據(jù)碼流的解壓縮、及數(shù)/模轉換等，最后按照節(jié)目

34、本身的制式（如模轉換等，最后按照節(jié)目本身的制式（如PAL）進）進行彩色編碼，由行彩色編碼，由34腳輸出模擬視頻信號；由腳輸出模擬視頻信號；由32-33腳輸出腳輸出模擬模擬分量分量Y/C。與此同時，解復用后取得的音頻數(shù)據(jù)也要在與此同時，解復用后取得的音頻數(shù)據(jù)也要在STi5518內(nèi)完成相關的解碼處理內(nèi)完成相關的解碼處理程序，其音頻數(shù)據(jù)流以串行形式從程序，其音頻數(shù)據(jù)流以串行形式從52輸出，系統(tǒng)時鐘信號及音頻數(shù)據(jù)的位時輸出，系統(tǒng)時鐘信號及音頻數(shù)據(jù)的位時鐘、左右聲道時鐘也分別由鐘、左右聲道時鐘也分別由55腳腳51腳和腳和56腳輸出。腳輸出。 5.4.2芯片內(nèi)的芯片內(nèi)的CPU ST20-C2+及周邊電路及

35、周邊電路 STi5518內(nèi)部框圖如下圖所示，主要功能及模塊如下：內(nèi)部框圖如下圖所示，主要功能及模塊如下： 1.中央處理器中央處理器(CPU)采用的是采用的是ST20-C2+，是，是1個個32bit可變長可變長度精簡指令度精簡指令(VL-RISC) 的微處理器內(nèi)核，時鐘信號頻率為的微處理器內(nèi)核，時鐘信號頻率為81MHz。 2.存儲器子系統(tǒng)包括芯片內(nèi)置的在片存儲器和外部存儲器接存儲器子系統(tǒng)包括芯片內(nèi)置的在片存儲器和外部存儲器接口。口。 3. 4個異步串行控制器個異步串行控制器(ASC)和兩個同步串行控制器和兩個同步串行控制器(SSC)。 4.鏈路接口接收來自鏈路接口接收來自DVB或或DSS的傳輸流

36、輸入，從傳輸碼流的傳輸流輸入，從傳輸碼流中提取用于解碼和播放的基本碼流包中提取用于解碼和播放的基本碼流包(PES)，并存入由解碼，并存入由解碼器控制單元使用的緩沖器中。器控制單元使用的緩沖器中。 5. STi5518內(nèi)的中斷系統(tǒng)由在片中斷級控制器和在片中斷控內(nèi)的中斷系統(tǒng)由在片中斷級控制器和在片中斷控制兩大部分組成。制兩大部分組成。STi5518的內(nèi)部功能框圖的內(nèi)部功能框圖 5.4.3 TS流解復用及解擾 1.前端和鏈路接口前端和鏈路接口 前端接口使用同步串行規(guī)程，在外部高頻頭和存儲器之間接收和前端接口使用同步串行規(guī)程，在外部高頻頭和存儲器之間接收和傳送信號；在存儲器緩沖器和前端接口模塊之間，用

37、傳送信號；在存儲器緩沖器和前端接口模塊之間，用DMA方式傳方式傳送采樣數(shù)據(jù)；先進先出存儲器送采樣數(shù)據(jù)；先進先出存儲器(FIFO)用來確定存儲器的存取等待用來確定存儲器的存取等待時間；該接口允許為改進存儲器帶寬效率使用突發(fā)脈沖，支持時間；該接口允許為改進存儲器帶寬效率使用突發(fā)脈沖，支持V22bis標準。鏈路接口從傳輸碼流中提取用于解碼和播放的打包標準。鏈路接口從傳輸碼流中提取用于解碼和播放的打包基本流基本流(PES)，并存入由解碼器控制單元使用的緩沖器中，鏈路連，并存入由解碼器控制單元使用的緩沖器中，鏈路連接前端接口到接前端接口到MPEG 解碼器和解碼器和CPU-ST20。 2.TS流解復用及解

38、擾流解復用及解擾 STi5518利用置于芯片內(nèi)部的硬件模塊來完成利用置于芯片內(nèi)部的硬件模塊來完成TS流解復用的功能。流解復用的功能。 芯片內(nèi)置的芯片內(nèi)置的DVB和和DES解擾器支持解擾器支持DVB、TP和和PES級解擾，可級解擾，可設置設置8個不同的鍵來解擾個不同的鍵來解擾32個碼流。個碼流。 TS流進行分析和解擾后，數(shù)據(jù)可轉移到外部存儲器的緩流進行分析和解擾后，數(shù)據(jù)可轉移到外部存儲器的緩沖器中，再從緩沖器中用沖器中，再從緩沖器中用DMA方式進人方式進人MPEG解碼器；解碼器；數(shù)據(jù)也可直接加到數(shù)據(jù)也可直接加到MPEG音頻和視頻解碼器。音頻和視頻解碼器。 5.4.4芯片內(nèi)的芯片內(nèi)的MPEG解碼子

39、系統(tǒng)解碼子系統(tǒng)1.視頻解碼視頻解碼 該芯片內(nèi)的解碼器支持該芯片內(nèi)的解碼器支持MPEG-1和和MPEG-2標準的實時視頻壓縮處理，視頻標準的實時視頻壓縮處理，視頻率可以達到率可以達到720像素像素480像素像素50Hz或或720像素像素576像素像素60Hz。圖像。圖像顯示格式轉換由垂直和水平濾波器實現(xiàn)，用戶定義的位圖可通過使用在屏顯示格式轉換由垂直和水平濾波器實現(xiàn)，用戶定義的位圖可通過使用在屏顯示功能疊加在顯示圖像上。顯示功能疊加在顯示圖像上。2.子圖像解碼器子圖像解碼器 包含子圖像單元的子圖像位緩沖器集成在外部包含子圖像單元的子圖像位緩沖器集成在外部SDRAM存儲器中，且尺寸大存儲器中，且尺

40、寸大小是可編程的，其位置和尺寸可用小是可編程的，其位置和尺寸可用2K字節(jié)的倍數(shù)設置。子圖像位緩沖器在字節(jié)的倍數(shù)設置。子圖像位緩沖器在上電復位時設置，在工作期間，其尺寸和位置是連續(xù)的。上電復位時設置，在工作期間，其尺寸和位置是連續(xù)的。3.顯示平面顯示平面 顯示單元是顯示單元是MPEG視頻解碼器的一部分，以圖解順序疊加了四個顯示平面。視頻解碼器的一部分，以圖解順序疊加了四個顯示平面。 4.音頻解碼器音頻解碼器 音頻解碼器用來解碼音頻音頻解碼器用來解碼音頻PES碼流，輸出碼流，輸出6個聲道的個聲道的PCM音頻數(shù)據(jù)，還能輸音頻數(shù)據(jù)，還能輸出外部數(shù)模轉換器所需的時鐘信號。出外部數(shù)模轉換器所需的時鐘信號。

41、 。 5.4.5芯片內(nèi)的芯片內(nèi)的PALNTSCSECAM編碼器編碼器 芯片內(nèi)集成的芯片內(nèi)集成的DENC（數(shù)字視頻編碼器）將標（數(shù)字視頻編碼器）將標準的準的4 2 2數(shù)字視頻流轉換成以下信號，然數(shù)字視頻流轉換成以下信號，然后用后用6個輸出腳輸出個輸出腳輸出6種不同的視頻信號。種不同的視頻信號。 標準的模擬基帶標準的模擬基帶PALNTSC /SECAM信號；信號； 復合視頻信號；復合視頻信號； RGB和模擬分量和模擬分量YCbCr。 5.5.1芯片芯片QAMi5516的基本性能及特點的基本性能及特點5.5.2 QAM解調(diào)、信道解碼及解復用解調(diào)、信道解碼及解復用5.5.3 芯片內(nèi)的芯片內(nèi)的MPEG解

42、碼子系統(tǒng)及數(shù)字編碼器解碼子系統(tǒng)及數(shù)字編碼器5.5有線數(shù)字電視專用芯片有線數(shù)字電視專用芯片QAMi5516簡介簡介 5.5.1芯片芯片QAMi5516的基本性能及特點的基本性能及特點QAMi5516采用采用PBGA封封裝形式，共有引出腳裝形式，共有引出腳416個。由于它支持兩層個。由于它支持兩層PCB布板設計，在右面布板設計，在右面的實物圖中，正面看不的實物圖中，正面看不到它的引出腳，但在其到它的引出腳，但在其背面的焊盤圖中可以看背面的焊盤圖中可以看到它的引腳分成了幾組到它的引腳分成了幾組而且每組又分成幾排。而且每組又分成幾排。表表5-4對其中一些重要引對其中一些重要引腳的功能作了簡要說明。腳的

43、功能作了簡要說明。 該芯片的最大特點是內(nèi)部集成了可支持該芯片的最大特點是內(nèi)部集成了可支持16、32、64、128和和256等不同調(diào)制等不同調(diào)制方式的方式的QAM解調(diào)器，從而將有線數(shù)字電視接收所需要的解調(diào)器，從而將有線數(shù)字電視接收所需要的QAM解調(diào)、信道解碼、解調(diào)、信道解碼、解復用、解復用、MPEG視音頻解碼和視音頻解碼和PAL/NTSC多制式編碼等所有重要功能都集成多制式編碼等所有重要功能都集成在一塊芯片之中，還具有很強的擴展能力，增強了音視頻質(zhì)量的后處理功能。在一塊芯片之中，還具有很強的擴展能力，增強了音視頻質(zhì)量的后處理功能。 而且功耗低，支持時鐘可編程，非常適合于有線數(shù)字電視機頂盒的生產(chǎn)，成而且功耗低，支持時鐘可編程，非常適合于有線數(shù)字電視機頂盒的生產(chǎn)，成為為2005年后非常受歡迎的有線數(shù)字電視機頂盒專用芯片。年后非常受歡迎的有線數(shù)字電視機頂盒專用芯片。 QAMi5516芯片內(nèi)的一些重要功能模塊芯片內(nèi)的一些重要功能模塊 QAMi5516內(nèi)部框圖如下圖所示，部分功能及模塊如下：內(nèi)部框圖如下圖所示，部分功能及模塊如下：1.芯片內(nèi)的中央處理器芯片內(nèi)的中央處理器(CPU) QAMi5516中的中的CPU內(nèi)核采用的是內(nèi)核