基于ST40GX1與STi5514網(wǎng)絡(luò )交互式數字機頂盒硬件設計
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根據STi5514和ST40GX1的功能特點(diǎn)提出的系統總體結構方案如圖1所示。
2.1 前端解碼部分
由于STi5514內置三路TS流解擾通道，故采用雙路的Turner+STV0297QAM解調器同時(shí)解調兩個(gè)頻道的基于DVB-C的視頻數據傳輸流。充分利用STi5514的硬件解擾、控制處理以及解碼能力，可以實(shí)現畫(huà)中畫(huà)功能。其中Turner可以采用MicroTune的MT2040單芯片調諧器以節省空間和成本。此外，通過(guò)外接STE422，對IEEE1394接口輸入提供支持。
2.2 后端解碼部分
后端解碼由STi5514完成。STi5514通過(guò)外接8MB共享的SDRAM完成在信道解調、解復用以及解碼過(guò)程中所需要的存儲資源，STi5514通過(guò)MPX總線(xiàn)共享位于ST40GX1 EMI接口上的16MB FLASH。通過(guò)ATA接口外接硬盤(pán)存儲器以擴展VCR應用。STi5514解碼后的符合ITU-R601_656標準的視頻數據通過(guò)視頻輸出端口直接輸入到ST40GX1的兩路視頻輸入端口中的DVP0。STi5514向ST40GX1發(fā)送27MHz的像素時(shí)鐘以及同步信號，以確保STi5514視頻數據正確接收。
2.3 圖形處理及便于交互式應用的網(wǎng)絡(luò )接口
交互式應用硬件實(shí)現部分由ST40GX1以及相應的網(wǎng)絡(luò )接口完成。
2.3.1 ST40GX1二維圖形處理
ST40GX1接收來(lái)自STi5514輸入的解碼視頻流，并經(jīng)過(guò)插值、色彩空間坐標變換后，與網(wǎng)頁(yè)瀏覽等其它視頻流進(jìn)行透明度處理(Alpha blending)、飽和度處理(Gamma Processing)等復合處理，形成統一的視頻幀緩存數據，并通過(guò)內部的DENC將其編碼為模擬電視能接收處理的復合視頻信號CVBS、SVideo或分量信號RGB、YUV等輸出。
由于ST40GX1只支持3.3V的PCI接口，可通過(guò)Intel的SB21150BC擴展3.3V或5V的PCI插槽;在需要3D圖像處理的情況下，可以外插PCI 3D圖形加速卡來(lái)實(shí)現。
2.3.2 網(wǎng)絡(luò )接口
考慮到網(wǎng)絡(luò )接口的寬帶接入方式要求，利用ST40GX1對外部提供的PCI總線(xiàn)接口，集成Cable Modem、Ethernet等高速接口。
2.3.2.1 Cable Modem
選擇符合Docsis1.1/Euro-docsis1.1規范的Cable Modem前端單芯片接口芯片STV0396作為Cable Modem解決方案，這一部分既可以作為一個(gè)獨立的PCI卡來(lái)設計，也可以將其直接嵌入母板上。STV0396是一個(gè)高度集成的調制解調系統，包括支持上行和下行符合DOCSIS1.1規范的物理層規范接口，媒體接入控制(MAC)以及功能強大的32位ST20 RISC處理器、PCI、EMI/MPX等與ST40GX1相兼容的外部接口。STV0396采用316管腳的BGA封裝，除需外接雙向調諧器外，還需要添加下行方向的聲表面波濾波器SAW、上行方向的線(xiàn)路放大器以及時(shí)鐘等，才能實(shí)現與線(xiàn)纜頭端設備CMTS之間的通信連接。其典型接口電路如圖2所示。
2.3.2.2 以太網(wǎng)接口
選擇基于RTL8139C的3.3V以太網(wǎng)芯片組作為接口芯片，主要考慮到該芯片具有高度集成、在嵌入式系統中使用廣泛以及10/100M自適應特性、自帶PCI接口、在類(lèi)Linux操作系統下驅動(dòng)程序容易找到等優(yōu)點(diǎn)。RTL8139采用128管腳的 QPF/LQPF封裝，并通過(guò)PCI總線(xiàn)接口與ST40GX1相連接。
2.3.2.3 V.90軟件Modem的支持
對V.90軟件Modem的支持，直接利用ST40GX1的Modem前端接口MAFE來(lái)完成。不使用硬件Modem是考慮到充分利用ST40GX1的運算處理能力以降低成本。
2.4 啟動(dòng)及通訊
ST40GX1與STi5514通過(guò)配置各自MPX總線(xiàn)接口的主/從(Initiator/target)方式來(lái)決定系統的啟動(dòng)順序。在這里，由于系統啟動(dòng)代碼位于ST40GX1的局部FLASH中，故將ST40GX1配置為主(Initiator)，將STi5514配置為從(target)。具體的啟動(dòng)順序為：ST40GX1首先控制MPX總線(xiàn)并且先啟動(dòng)，在啟動(dòng)期間阻止STi5514使用MPX總線(xiàn)，直到其完全完成從Flash里面讀取啟動(dòng)代碼和初始化為止。接著(zhù)ST40GX1利用MPX總線(xiàn)拷貝STi5514的啟動(dòng)程序以及應用程序代碼到自己的LMI DDR內存中?？截愅瓿珊?，ST40GX1釋放并允許STi5514控制MPX總線(xiàn)，STi5514從ST40GX1的DDR SDRAM中拷貝自己的啟動(dòng)程序及應用程序代碼。借鑒這一點(diǎn)，通過(guò)MPX總線(xiàn)可以實(shí)現多CPU之間的存儲共享。
STi5514通過(guò)MPX總線(xiàn)可以訪(fǎng)問(wèn)ST40GX1上的Mailbox寄存器。Mailbox被固定映射于ST40GX1存儲空間的基地址0x1B150000處，該寄存器對兩個(gè)CPU都能產(chǎn)生中斷信號。通過(guò)Mailbox寄存器，ST40GX1與STi5514能實(shí)現進(jìn)程同步、消息傳遞等進(jìn)程間通信。
本文較為詳細地介紹了基于ST40GX1和STi5514的高性能網(wǎng)絡(luò )交互式數字電視機頂盒的系統構成及實(shí)現。雖然低端的基本付費/免費數字電視機頂盒會(huì )在很長(cháng)時(shí)間內成為消費者的選擇，但隨著(zhù)用戶(hù)對功能需求的增加以及有線(xiàn)運營(yíng)商服務(wù)內容的豐富，為用戶(hù)提供此類(lèi)高端應用的數字電視機頂盒也會(huì )得到日益廣泛的應用。
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