基于ARM和STi5x数字网络机顶盒的设计

文章摘要：机顶盒的主CPU采用三星公司ARM核S3C2410A，该CPU的工作频率可达203MHz,集成Flash、SDRAM控制器，硬盘接口、USB接口、I2C控制器、多串行口、互联网接口等。其主要功能是对整个数字网络机顶盒进行控制，完成与Internet的连接，电视节目的存储，完成视频点播等功能。利用双口RAM完成与STi5518的数据交换，利用I2C完成对前端解调器的控制。３网络数字机顶盒的硬件结构３.1 数字网络机顶盒前端硬件设计数字网络机顶盒前端功能是完成射频信号的接收、下变换放大、通道解码输出传输流（TS）。RF接收器和通道解码器采用菲利浦公司TDA8274和TDA10023。TDA274是

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机顶盒的主CPU采用三星公司ARM核S3C2410A，该CPU的工作频率可达203MHz,集成Flash、SDRAM控制器，硬盘接口、USB接口、I2C控制器、多串行口、互联网接口等。其主要功能是对整个数字网络机顶盒进行控制，完成与Internet的连接，电视节目的存储，完成视频点播等功能。利用双口RAM完成与STi5518的数据交换，利用I2C完成对前端解调器的控制。

３　网络数字机顶盒的硬件结构

３.1 数字网络机顶盒前端硬件设计

数字网络机顶盒前端功能是完成射频信号的接收、下变换放大、通道解码输出传输流（TS）。RF接收器和通道解码器采用菲利浦公司TDA8274和TDA10023。TDA274是一款功能强大的RF集成电路，嵌入了低噪声的输入放大器，并且为处理RF信号提供了一个图像抛弃混合和向下转换成IF的电路，经过滤波后送给通道解码器TDA10023，完成通道解码功能。

TDA10023是一款电缆通道解码器，提供4,16,32,64,128和256正交频幅解调功能，具备IF信号输入接口，通过内部10位A/D转换器将模拟信号转换成数字信号。芯片包括两个前向纠错编码器（FEC）,在DVB-C模式中，使用MPEG-2的同步字节进行纠错，能够纠正８个错误字节，在MCNS模式决策中，使用软解码器纠正随机的通道错误，送给TDA10023的IF信号经过A/D转换，QAM解调，前向纠错、滤波，最后输出串行/并行传输流。

３.2  解复用及音视频处理

本数字网络机顶盒CPU采用ST公司的专用解复用和音视频处理器芯片STi5518, STi5518是一款32位的高性能的CPU，专门用于DVB数字电视信号的解复用、解扰和MPEG-2音视频解码的专用芯片。其指令Cache和数据Cache分设各2KB，另带4KB SRAM可以设置为数据Cache。它支持PAL/NTSC/&SECAM编码输出，音视频解码器的支持多种编码格式。前端接口兼容DVD、VCD、SVCD、和CD-DA，硬件TS解复用器支持串/并输入，集成了丰富的外围接口，它支持ANSI C编译器和库，给开发带来极大的方便。

STi5518以串行或并行的方式接收来自前端输出的传输流，其内部解复用器解调出不同的节目频道，提取相应的音视频流和数据流，其输出为MPEG-2音视基本流及一些数据净荷。MPEG-2解码器和相应的解析软件用数字信息的还原。对于加密的电视节目，条件接收模块可以通过智能卡对音视频进行解扰。MPEG-2解码器用于音视频解压缩，经过视频编码器和音频编码器还原模拟音视频信号。解复用及音视频解码STi518扩展功能模块如下图所示：

图３　解复用、音视频解码模块

在STi5518模块中，E2PROM用于存放工作过程中的配置参数，同步存储器SDRAM用来运行程序，Flash用于烧写启动程序，智能卡接口用于完成条件接收功能。同时该扩展模块输出数字电视和VGA显示器所需要的信号，双口RAM用于完成STi5518和ARM板之间的通信。

３.3中央处理器ARM9模块

S3C2410是三星公司设计开发的基于精简指令集的ARM9核的CPU,工作频率可以达到了203MHz，且具有丰富的外围组件，其中主要包括：存储器管理单元MMU，16KB的指令缓冲器和16KB数据缓冲器^[3]，存储器控制器（SDRAM控制器）、NAND Flash 和NOR Flash 控制器，4通道的外部DMA请求控制，3个串行口，SD存储卡读取接口，2个USB接口（1个USB主机接口和1个USB设备接口），5个脉宽调制定时器，看门狗定时器，117个通用I/O端口（其中24可用于中断请求）。正因为S3C2410有如此强大的外围控制组件，所以在电子产品中的应用十分广泛。其ARM9扩展板的逻辑结构如下图４所示：

图４　ARM9扩展板的逻辑结构

ARM9扩展板中由S3C2410CPU、64M闪存、64M的同步存储器、键盘和USB接口；处理数字电视信号的部件主要由硬盘、互联网接口、红外线发送与接收和双口RAM组成。该模块的主要功能是完成数字电视节目的存储，连接到互联网，红外线的控制,通过I2C接口控制前端调谐器，通过双口RAM完成与STI5518的数据交换。系统中的64M闪存用来存放CPU的启动程序和Linux操作系统；64M的同步存储器用来运行操作系统和应用程序；键盘用来输入数字；USB接口用来外接USB设备，如USB 移动硬盘、USB打印机等等；硬盘用来存储数字电视节目和其它信息、数据；互联网接入模块用于宽带接入互联网；红外线模块控制遥控器的发送与接收，选择电视节目或实现其它功能；双口RAM用来实现与STI5518的数据交换。

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