DVB-C数字机顶盒的设计方案与实现方法.docx

DVB-C数字机顶盒的设计方案与实现方法引言在我国，数字电视节目在很多省市已经开头试播，由于用户端使用的基本都是模拟电视机，无法接收数字信号，因此需要一种接收装置来担当二者之间的桥梁，这就是机顶盒（Set Top Box，简称STB）它是一种扩展电视机功能的一种新的家用电器它可以把卫星直播数字电视信号、地面数字电视信号、有线电视网数字信号甚至互联网的数字信号转换成模拟电视机可以接收的信号，使现有的模拟电视机用户也能共享数字化革命带来的科技成果文中主要介绍笔者开发的基于DVB-C 的有线数字电视机顶盒DVB-C 数字机顶盒的硬件设计LSI 2022 主芯片介绍DVB-C 数字机顶盒采纳LSI Logic 公司的SC2022 作为主芯片SC2022 采纳的1.27mmPBGA 封装，将LSIL641x8 传输译码器和L64105MPEG-2 音视频解码器集成在一块芯片里，集成度高，内置工业标准的Tiny RISC108MHz MIPS CPU，5 层图形引擎，DMA 掌握器，以及统一的OSG 存储器和A／V 存储器；集成有多标准的编码器、可独立编程的视频DAC，音频DACSC2022 接收来自信道解码器的TS 流后，送到内部的L641x8 模块中，由L641x8 对数据进行解复用，形成音频和视频PES 分组数据，通过A／V 接口输出给L64105MPEG-2 解码器进行解码。

L64105 将PES 分组进行解码，输出数字视频和数字音频信号各两组一组数字视频和一组数字音频信号直接输出另外一组数字视频信号送到视频编码器中，被转换成全电视信号(CVBS)或S 端子信号(Y／C)，经过外部低通滤波后，便可直接送到电视机中另一路数字音频信号送到音频DAC 中，转换成立体声模拟信号，经外部低通滤波后输出SC2022 供应了多种外围设备接口，包括两个UART 接口、两个智能卡接口、I2C 接口、IEEEl284接口、红外接口、图文电视接口、通用I／O 掌握以及调制解调器接口通过这些接口，SC2022 可以和多种外围设备相连，其功能更加强大另外，SC2022 还有一个硬盘接口，可以将节目到硬盘中，以后再看DVB-C 机顶盒的硬件总体设计为了实现有线数字机顶盒的功能，从技术实现上要达到以下要求：（1）接收CATV 网络上110MHz～855MHz频率范围内的射频信号，并转换为中频信号2）实现QAM 解调制功能，将调制信号恢复为数字基带信号3）完成信道解码处理，实现前向纠错功能4）完成TS 传送流解复用、MPEG-2 解码功能，并且能够实现电视信号解码和音频DAC 功能，输出符合要求的模拟音视频信号。

本设计实现了以上全部功能，设计总框图如图1 所示图1 SC2022 机顶盒系统总框图系统组成部分功能介绍1、数字高频头：接收CATV电缆上的射频信号，由高频头电路将射频信号下变频为中频信号，并将中频信号送到内部得解调制芯片，由解解调制芯片完成QAM解调制及FEC前向纠错芯片，而后以并行或串行方式送出TS(传送流信号)2、SC2022：LSI logic公司的传送流处理芯片3、CPU_SDRAM：供应SC2022内嵌CPU运行时所需要的存储空间4、AV_SDRAM：供应SC2022内部MPEG解码器对PES流进行处理时所需的存储空间5、BOOT_FLASH:存放系统BOOT程序、引导系统正常启动6、SYS_FLASH:存放系统工作软件，实现系统功能7、串口：串口模块电路对SC2022的串行I/O口进行电平转换，供应标准的RS232串行接口，供应RS232调测接口8、SMARTCARD:实现授权、加密、收费等功能9、用户接口：供应给用户简洁得输出、输入接口，如系统工作状态显示接口、按键接口、遥控接口等10、USB：供应给用户一个USB 1.1兼容的接口，数据率12Mb/s；可以用于支持U盘，保存节目或者播放U盘上的节目。

11、IDE：供应给用户一个标准的IDE 接口挂接硬盘后可以用来实现保存节目或者播放硬盘上的节目 DVB-C 数字机顶盒的软件设计 DVB-C 机顶盒的软件总体设计DVB-C 机顶盒软件实现方案基于稳定性、牢靠性和可扩展性的原则进行设计，全部软件系统应当达到功能完备，使用简便和便于扩充几个特性跟据上述分析，机顶盒软件体系结构如图2所示图2 机顶盒软件模块层次图整个机顶盒软件的结构实行开放式的模块化结构其中硬件抽象层可以增加软件的硬件无关性；操作系统抽象层用于实现操作系统层的可移植性，以支持多种RTOS；中间件移植层用于各种商业化的中间件软件的移植从底下往上看，整个体系从硬件层到应用层分为以下几个层次：1、硬件抽象层：通过提炼一些硬件操作的特性，将一些与硬件相关紧密的操作抽象出来，从而将操作系统和硬件层分开，这使得BSP 和Driver的设计更简洁，有利于提高软件的可重用性和易移植性2、BSP 层：用于将引导操作系统，对操作系统供应板级支持同时供应一些近设备的驱动3、操作系统及硬件驱动层：供应操作系统内核和硬件驱动操作系统主要供应内存管理、任务调度、时钟管理、资源共享和互斥等功能硬件驱动层在操作系统和硬件抽象层的基础上实现对硬件的驱动。

4、中间件：是一种将应用程序和操作系统、硬件细节隔离开来的软件环境，通常它都是由一些虚拟机器构成的，如HTML 虚拟机、JavaScript 虚拟机、MHEG-5 虚拟机、Java 虚拟机等这使得应用不依靠于特定的硬件平台的中间件供应商有：OpenTV 和Canal+5、DVB引擎：实现DVB/DAVIC 协议的解析包括MPEG2 解码器、SI 引擎和DSM-CC 数据接口6、应用层建立在上述各个模块的基础上的应用程序片包括：频道管理、系统自检、电子节目导航、软件与升级管理和家长掌握等模块操作系统的选型机顶盒作为一个典型的嵌入式系统，对其操作系统有更高的稳定性和实时性要求，一般选用实时嵌入式操作系统，这里我们选用uCOS-Ⅱ操作系统：一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统由于uCOS-Ⅱ属于开放源码操作系统，所以开发包投入可以免除，而且去了版税同时该操作系统在工业掌握，消费电子和国防等领域已经得到了广泛的应用，实践证明该操作系统在稳定性和可用性上是完全适合在本方案中是选用的uCOS-Ⅱ内核精简，效率高，对存储器和内存的需求低，对于降低系统成本有利此外，uCOS-Ⅱ全部源代码都公开，而且许多科研机构包括高校、讨论所都对该操作系统进行了支持，供应了大量的已经经过工业验证的软件包，这对于开发人员来说很便利，有利于加快开发进度。

结束语数字电视机顶盒是模拟电视机向数字电视机过渡的解决方案数字电视机顶盒是将来家庭必备的多媒体信息终端，使用数字电视机顶盒的有线电视用户，可以享受电视、数据、话音等全方位的信息服务随着数字技术、多媒体技术和网络技术的进展，数字电视机顶盒的功能将逐步得到完善 :7Word版本。