數字機頂盒的設計與研究-畢業設計論文-資料下載頁

　　

【正文】 個組合輸出，如下表所 示 ： 表 68 視頻輸出組合配置 Confout1 Confout0 Dac1 Dac2 Dac3 Dac4 Dac5 Dac6 備注 0 0 Y C CVBS C Y CVBS 0 1 Y C CVBS V Y U 選用 1 X Y C CVBS R G B 默認 每個 DAC 需要外接一個電阻（ Rref),調整 RrefSJ 以改善視頻輸出信噪比。 STi5514 的每一路視頻輸出都需要經過一個低通濾波器和 2: 1 的放大器后 ， 接到輸出接口。本系統使用了 CVBS 和 S端子（ Y/C 信號）兩種視頻輸出。 音頻輸出部分 STi5514 有兩個音頻輸出接口： SPDIF 輸出接口和 PCM輸出接口。 SPDIF 輸出接口本系統沒有使用。 PCM 輸出接口為串行 PCM模式，由 PCMO、 PCMK PCM2 和PCMCLK、 LRCLK、 SCLK 組成。 PCMO、 2 為脈沖編碼的音頻數字信號， PCMCLK為脈沖編碼時鐘， LRCLK 為左右聲道選擇時鐘， SCLK 為比 特時鐘。 輸出的 PCM 信號要進行數 /模轉換，本應用中選用 CS4330 完成 DAC 功能。CS4330 是 18 比特精度的立體聲數字 /模擬轉換芯片。片內集成了數字內插、 128 倍三階 AS矯正 DAC、數字去加重和模擬濾波等模塊。這種結構能有效地降低時鐘抖動的影響。 本系統主要功能是高清解碼 器 ，所以對 STi5514 標清輸出系統相對做了簡化，只用了 1片 CS4330,實現左右聲道輸出。 STi5514 輸出的三路 PCM 信號中 PCMO 輸入給 CS4330,與 SDATA 引腳連接，經過 CS4330 內部的處理得到左、右聲道 (L、R)模擬輸出 ， PCM 2 未使用。 智能卡接口設計 智能卡接口是用來實現條件接收功能的，條件接收 (CA, Condition Access)是廣播商為 保護自己的利益而釆取的技術措施。其方法如下：在播出端，廣播商對節目進行加擾和加密處理。在接收端，符合條件的用戶將對節目進行解密和解擾，然后再解碼收看；而不符合條件的用戶將不能對加擾的節目進行解碼，收看不到該節目。在 DVB 標準屮有兩種條件接收操作方式：同密系統和多密系統。本系統提供的智能卡接口屬于同密系統， CI 接口可實現多密系統。 STi5514 提供了兩個智能卡（ SMARTCARD)接口，支持 IS07816— 3 標準中定義的異步智能卡和 NDS 智能卡。 本系統 只使用了一個異步智能卡接口。下表列出了 STi5514 的智 能卡接口信號。 表 6101 智能卡接口信號 SCnRST、 SCn_CMD_VCC和 SCn_DETECT由 PIO引腳的交替功能提供 ^ SCn_DATA由異步串行接口 UARTn_TXD 提供， SCn— CLK 由內部的時鐘發生器提供。 STi5514的智能卡接口需要外接一個 1C 卡接口芯片才能和智能卡通信。本系 統釆用的 1C卡接口芯片為 PHILIPS 的 TDA8004AT。 TDA8004AT 提供了一個低成本的異步智能卡模擬接口 ， 下圖為本系統釆用的智能 卡接口示意圖。 圖 6102 智能卡接口示意圖 下表列出了本系統使用到的 TDA8004AT 引腳的介紹。 表 6103 TDA8004AT引腳 介紹 智能卡一共有 8 個觸點，其分配如下表所示 : 表 6104 智能卡觸點功能 RS232 串行數據接口 STi5514 提供了通用的異步串行 I/O 端口，配合專用芯片 ST232 可以實現 RS232 串行數據接口。此接口的數據傳輸速率可高達 115kb/s。在本機頂盒中它主要用于軟件升級，即 PC機可通過該接口向機頂盒的 FLASH ROM 寫入新版本的系統軟件。 STi5514 內部包含一個串行通信（ Serial Communications)模塊，在該模塊中包含有 5個可編程的異步串行 I/O 口（ ASC)，這里使用了其中一個配合專用芯片 ST232 實現 RS232 數據口。 ST232 為 RS232 數據端口緩沖器，它實現 ST15514 與 PC 間的 RS232 信號電平轉換 3 它的一邊與 STi5514 相應引腳相連（ PIO5— 4和 PIO5— 5)；另一邊四個引腳直接連到一個標準的 9 針 型連接器的相應針上。 除以上引腳外， ST232 的 C1+、 C1 一和 C2+、 C2— 兩對引腳需通過 10uF 電容 器相互連接起來；還有 V— 引腳要通過 10uF 電容器接地， V+引腳要通過丨 OuF電容器接 5V。 ST232 是 5V片子，由信源板上的 5V 電源供電。 ST 公司提供的軟件包中包含有支持 RS232 通信口的 driver，在該 driver 中包含有對 RS232 口的編程設置（如波特率設置、數據格式，數據大小、停止位和奇 / 偶校驗等）及 RS232 的通信 軟件。 第七章 高頻頭模塊設計 由于低頻信號不適合進行遠距離傳輸，因此電視信號發送前必須經過調制，轉換為高頻信號后才發送出去。有線網絡上傳送的是 45MHz? 860MHz 的高頻信號，數字機頂盒首先必須對高頻信號進行下變頻，由高頻頭來實現。通過 I2C總線可對高頻頭進行調諧，控制高頻頭以輸出中頻信號，其中包括為 36MHz、 44MHz、 ，在本系統中采用 36MHz 中頻信號 .Tuner 驅動模塊實現對前 端模擬解調和數字解調的控制，將有線網絡傳來的射頻信號轉化為傳送流 。 數字電視調諧器原理 整個數字電視調諧器由兩部分功能電路組成，前端的調諧電路，負責射頻接收、變頻、濾波以及自動增益控制等功能，該部分電路除了要實現信號接收的基本功能，還要處理好信號干擾問題，常見的如鏡像信號干擾、臨頻道干擾等問題，模擬電視中干擾會帶來多條圖線，而數字電視中干擾嚴重時可直接導致信號的丟失；后端的解調電路 ， 將中頻信號進行 A/D 轉換變為數字信號，再送入解調模塊進行解調，輸出 MPEG 傳輸流串行或并行數據 .解復用模塊接收 MPEG 傳輸流，從中解析出一個節目的 PES 數據，包括視頻 PES、音頻 PES解復用模塊中包含一個解擾引擎，可在傳輸流層和 PES 層對加擾的數據進行解擾。視頻 PES 送入視頻解碼模塊，對 MPEG 視頻數據進行解碼，然后輸出到視頻編碼器，再經視頻處理電路輸出高清、標清格式的視頻信號 。 音頻 PES 送入音頻解碼模塊，對 MPEG 音頻數據進行解碼，經音頻輸出處理電路輸出模擬、數字音頻信號。 STV0297 芯片介紹 高清數字電視機頂盒前端單元支持 Thomson 公司 DCF872 Philips 公司CU1216DVBC 高頻頭，主要完成輸入信號的下變頻和 QAM 解調功能。如將前端單元 更換為 DVBT或 DVBS的高頻頭，則可成為高清地面機頂盒、或高清衛星機頂盒。本系統中采用 Thomson 公司 DCF8728 高頻頭，其中的解調芯片是 STV0297,該芯片具備以下功能： ：模數變換。 AGC control：模擬的自動增益控制。 0297 有兩個 PWM 輸出的 AGC, 一個是用于 Timer 的增益控制 AGC1, — 個是用于 IF (中頻）階段增益控制 AGC2。信號由中頻調到基帶 。 Filtering and Symbol Timing Recovery: Nyquist 濾波和符號定時恢復 。 AGC：調整了解調符號的振幅以彌補之前 Nyquist 插值濾波帶走的能 量損以及提高依賴于采樣時鐘頻率（固定的）和符號率（隨機的）之比的濾波器的增益 。 Recovery Loop and Adaptive Equalizer：載波恢復環和自適應均衡器。 CRL 消去了最初的解調部分剩余的載波頻率和相位偏差 .它包含了 sweep 功能，能搜索到一個相對寬廣的頻帶。 Equalizer 能夠補償因信號衰減和與頻率相關的傳播時間造成的失真，可降 低振幅、頻率和 /或相位失真。 Decoding and Symboltobyte Mapping：差分解碼和符號 字節的匹配。 STV0297 對符號流按照 DVBC/ITUJ83A 和 ITUJ83C規范的要求進行差分解碼。由于 FEC(前向糾錯 )對字節操作，因此符號流 (kbit symbols for64QAM)遵循相同的規范轉變成字節流。 Deintcrleaver：卷積的解交織器 。 為了減輕噪聲及提高 RS前向糾錯編碼的糾錯能力，在發送端 RS編 碼后字節被交織編碼，因此接收端在RS解碼前必須解交織 。 一個交織幀由 MPEG2同步字節來確定，并由同步字節來翻轉，解交織器通過鎖定到這些字節來同步 。 decoder： RS 解碼器。按照 DVBC/ITUJ83A 和 C 標準實現解碼 。 Byte Inversion and Descrambling：同步字節翻轉和解繞 。 解繞工作根據出現在開始的每 8個傳輸包的翻轉過的同步字節來同步 。 control bus: I2C 控制總線。 高頻頭電路 STV0297 是一個完整的 QAM 解調芯片，可以用于壓縮的音、視頻數字信號傳輸及電纜上的數據服務，而且所有工作基本都在片內進行，所以硬件設計比較 簡單，需要注意的問題主要是電源去藕和接地。數據輸出接口上的數字信號頻率 較高，因此布線時要考慮時鐘線的屏蔽 。 此外，為了基帶數據線上的阻抗匹配 ,相應的輸出腳應串接匹配電阻 。 電路圖如 下 圖所示 ： 圖 731 高頻有電路圖 第八章 結論與展望 本課題基于目前國內高清數字電視的發展趨勢和機頂盒市 場的需求，采取 ST公司的 STi5514 芯片方案， 開 發了一種高清晰的交互式機頂盒，實現接收高清數字電視信號，經過解調、解復用、解碼后輸出模擬信號給模擬電視機，并且達到分辨率 1000 線以上的高清晰顯示效果，同時增加 CA 有條件接收系統，以方便運營商的收費，另外還支持視頻點播、互動游戲、網上沖浪、在線升級等業務。 從整體設計上來講，基于 STi5514 芯片的這個解決方案已經能夠滿足絕大多數用戶的需求 。 除了畫中畫功能以外，還實現了看一個頻道錄一個頻道，使用戶看球賽的同時不會錯過精彩的電視劇。時下網絡越來越紅火，這 款機頂盒也能夠實現上網功能，比如瀏覽網頁、收發電子郵件等。另外，在線升級能夠使用戶的軟件保持實時更新 。 隨著數字電視的不斷更新，機頂盒的應用也在飛速發展。將來， CPU功能會越來越強大， MPEG 解碼器將支持同時解碼多個 HDTV 的節目 。 機頂盒也將支持越來越多的應用，而且下載的應用將越來越多 。 這些應用包括：電子節目指南、按次付費觀看、數據廣播以及 IP電話和可視電話等。當然，還會有許多其他新的應用。機頂盒的外部接口將更加豐富 ,可以利用高淸機頂盒建立家庭網絡 ， 將機頂盒與 PC、打印機、 DVD 機等數字設備連接起來，并通過 內置的電纜調制解調器與 Inter 相連，真正地實現信息家電 。 參考文獻 [1]方德葵，王明臣，姜秀華等 .數字電視與高清晰度電視 .北京：中國廣播電視出版社， 2021， 3 [2]劉開文，劉遠航 .有線廣播數字電視技術 .北京；人民郵電出版社， 2021 [3]袁明 .有線數字電視機頂盒 .北京：中國廣播電視出版社， 2021 [4]鄧圻貴 .數字機頂盒原理、應用與維修 .北京：人民郵電出版社， 2021, 1 [5]姜秀華 .數字電視原理與應用 .北京：人民郵電出版社， 2021, 9 [6]周潤景，景曉 松，劉宏飛 .MentorWG 高速電路板設計 .北京 :電子工業出 版 社 ,2021， 6 [7]王愛英 .智能卡技術： 1C 卡 .北京：清華大學出版社， 2021, 10 [8]張萍 .機頂盒中智能卡通信的實現 .電子技術應用 .2021, 10 [9]王遠昌 . 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