低成本高清数字机顶盒的设计

有线电视技术
设备器件
许伟文
广东省汕头市澄海广播电视台
摘要： 本文介绍了基于 ST 公司的 STi 7109 芯片的功能实现模块， 搭配 STV 04 98B 解调即可实现完整的高清机顶 盒的设计�通过对高清数字机顶盒的各个模块电路设计及软件设计， 研发了一款高性价比� 低成本的高清数字机顶盒� 关键词： 数字电视 高清数字机顶盒 STi 71 09 STV 04 98B 解调
图�
数字机顶盒的逻辑关系图
2 01 2 年第 3 期 （总第 2 67 期）
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设备器件 2 高清数字机顶盒的硬件结构设计
一款性价比高� 操作简单的高清数字机顶盒的硬
有线电视技术
当显示图形和文字时， 亮度信号存在背景闪烁， 水平 直线存在行间闪烁 � 本文在提高帧频的采取的措施是 将隔行扫描变成逐行扫描的方式后， 达到很好的图像 显示效果 �
件设计主要包括接收信号的高频头 � 信源解码复用 2 .1 硬件系统的控制电路 器� 信道解码调制器 � M PEG -2 解码器 � 视频编码器 � � � 本文采用的 ST 公司的 ST i 71 09 是用于 M i c o of 音视频数模转换器� 嵌入式 � C PU 处理器和外围接口 � � � V C -1 � H . 2 64 和 M i c o of W M A 9 的低成本 H D T V 机 等部分组成， 其具体设计方案如图 2 所示 �
1
引
言
频� 视频信号的数据流， 从而完成了数据业务的接收 � 解析与编码� 高清数字电视机顶盒的主要逻辑关系， 如图 1 所 示� 当数字机顶盒检测到输入的高频信号后，通过 A/ D 转换， 将 RF 信号转换成中频 TS 流信号， 然后通 过 Q A M /Q PSK 解调器完成信道的解码，这样就可以 将音频 � 视 频和其它数据信息的传输流 （T S ） 从载波 中分离出来 �在以上的传输流中一般包含多个音频 流� 视频流以及一些应用程序数据信息 � 在以下的过 程中， 通过解复用器提取相应的音频流 � 视频流和数 据流， 从而区分不同的节目， 通过 M PEG 2 解码器和 相应的解析软件， 将数字信息还原 � 音频信号和视频 信号主要是通过 M PEG -2 解码器来完成解 压缩的， 同时将编码的信号经视频编码器和 音频数模变换， 将模拟的音频信号和视频信号还原出来，这样就可 以在常规彩色电视机上显示出高清晰图像和高震撼
2] 力的音乐 [ �
近年来，数字机顶盒被广泛应用于广播电视领 域， 在信号转换系统之中得到广泛的推广 � 在早期机 顶盒中， 由于用途和功能不同可以分为增补频道机顶 盒� 付费电视机顶盒� 图文电视机顶盒等� 随着数字电 视广播技术和无线电技术的快速发展， 接收数字电视 的高清数字机顶盒得到了广泛的应用 � 预计到 2 01 5 年，国内使用数字电视机顶盒的数量将达到世界第 一， 这将会占全球消费量的 85 �， 因此研发一款性价 比高 � 操作简单� 质量优良的高清数字电视机顶盒是 一个值得探索的领域[1]� 数字电视机顶盒的主要功能是接收数字电视节 目� 处理数据业务和完成多种应用的解析 � 进入有线 电视网络的信号需要进行两级编码， 第一级是信道编 码， 第二级是音频和视频信号的信源编码 � 机顶盒的 主要工作流程是： 首先， 接收端的数字机顶盒将传输 层的信号提取出来， 然后完成信道解调； 其次是将压 缩的信源编码信号还原出来，这样就恢复了原始音
图2 高清数字电视机顶盒的硬件结构设计方案
接口电路 STV 094 8B 的 U SB 模块包含了两个主控制 器和
高清数字机顶盒的数据流程主要是通过高频头 将数字信号流从缆线采集出来， 然后在 STV 04 98B 芯 片中进行 Q A M /Q PSK 解调处理， 再传输到 STi 7109 集 成芯片 完成如图 1 所示的 解复用和 PES 流分组解 析， 这样就产生了对应的视频信号和音频信号 � 本文采用嵌入式 C PU处理器，在这款高清数字 机顶盒中 ST i 71 09 是它的心脏， 它是处理数据和解码 的中心， 当音频和视频信号完成信道解码以后， 通过 解复用的作用将传输流分成视频 � 音频， 这样就实现 了视频 � 音频和数据的分离 �嵌入式 C PU处理器和实 时操作系统负责本地资源和网络资源的管理， 对机顶 盒提供基本的操作功能和设备的访问控制， 能够对机 顶盒提供有效的管理与分析 � 在硬件结构设计中， 为了得到多种清晰度 � 质量 高的图像， 本文采用 M PEG 2 视频压缩标准， 音频采 用A C3 和 M PEG -2 两种标准 � 本文使信源解码器适 应不同的编码策略， 将原始的音频� 视频数据信息正 确的还原出来� 在视频处理上主要完成主画面， 子画 面的解码 � 采用 A PH A 将叠加显示功能加在主界面 上，这样使 C PU 系统具有更高的运行速度和处理能 力� 在显示技术上， 本文采用低帧频的隔行扫描方式，
3] 顶盒 （STB ） 解码器 [ � 这款高清晰解码器能够为低成本
的机顶盒提供非常高的性能 � STi 7109 采用 O m e ga 2 （STB ） 架构， 它整合了 C PU � 编码器 � 音视频处理等 多项功能， 可以大大缩短开发的周期�它采用 D SL 与 I P 高清机顶盒的后端处理器，完全与 O pe n Ca ble以 及 A RI B BS4 标准兼容� STi 7109 具有嵌入式的特性， 它包含了 U SB2 .0 和 PH Y 接口，具有集成的 M A C 和 MI I 接 口 � ST V 094 8B 集成 芯片 包括 一个高 性能 的 ST4 0 C PU 和三 个 Q A M 解 调 器 � 在 这 款 芯片 中 ， ST4 0 C PU 的处理速度达到 4 5 0D M IPS， 能够满足先 进网络的处理需求， Q A M 解调器具有前向纠错功能 （FEC） ， 可以在互动电视机顶盒和 PV R （个人录像机） 的 D O C SIS 数据和视频信号之间灵活使用� 2 .2