基于STB5660解決方案的交互式機頂盒設計

1 引言

信息的傳播主要有通信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和計算機網(wǎng)三大網(wǎng)絡(luò )系統。隨著(zhù)通信技術(shù)、電視技術(shù)以及計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，三大網(wǎng)絡(luò )已進(jìn)入了相互結合的新時(shí)代。交互式電視（ITV）正是這種結合的具體體現。所謂交互式電視，是一種受觀(guān)眾控制的視頻分配業(yè)務(wù)，在節目間和節目?jì)?，觀(guān)眾能夠作出自己的選擇和決定，是一種非對稱(chēng)雙工通信模式的新型電視技術(shù)。其中，數字機頂盒（STB）是實(shí)現交互功能的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過(guò)STB觀(guān)眾坐在家中的電視機前，可以實(shí)現視頻點(diǎn)播（VOD）、家庭購物、家庭辦公、電子游戲等多種服務(wù)，而且還能在普通電視機上收看到電視臺發(fā)送的高清晰度數字電視節目。

2 系統功能方案

該系統功能是基于PHILIPS公司的STB5660解決方案（SAA7214+SAA7215+UAD1320A）。它能提供包括QAM信號接收、解調、視音頻處理、用戶(hù)界面等功能。系統采用高度開(kāi)放的模塊化結構設計，系統前端將模擬的視、音頻信號經(jīng)MPEG-2視像編碼壓縮成數字信號，把多路數字信號經(jīng)復接器復接后，再進(jìn)行QAM調制發(fā)射，作為用戶(hù)的下行數字信號。用戶(hù)采用電話(huà)DTMF或BPSK作為上行，通過(guò)上行通道就能把用戶(hù)選擇的信息傳送給系統服務(wù)中心（系統前端）。這樣就能夠在寬帶網(wǎng)（既有線(xiàn)電視網(wǎng)）中實(shí)現交互式視頻點(diǎn)播（VOD）、股票信息與分析和及時(shí)交易、遠程教育、信息發(fā)送等功能。

3 系統邏輯結構

按照STB的基本功能，可按邏輯層次將STB分為六層，如圖1所示。

物理層：全頻道調諧接收和解調?？蓪FC網(wǎng)傳送來(lái)的經(jīng)QAM調制的信號進(jìn)行解調。

鏈路層：卷積解碼/去交織，REED SOLOMON解碼，能量分散遷移。將QAM解調輸出的信號進(jìn)行處理，生成符合MPEG-2/DVB標準的數據流。

傳輸層：解復用及數據解包。將已生成的數據流分離為視頻包、音頻包和數據包，并傳輸到相應的芯片進(jìn)行處理。

條件訪(fǎng)問(wèn)層：控制解擾功能的運作。在機頂盒中，有相應的權限確認功能，當機頂盒接收到權限確認信息后，才對數字電視節目進(jìn)行解碼，供用戶(hù)收看。

服務(wù)層：視頻和音頻解壓縮、EPG（電子節目指南）生成和數據的解碼。將接收到的數據流進(jìn)行視頻、音頻及圖形解碼、編碼。

圖1 系統邏輯結構

用戶(hù)層：包含用戶(hù)界面的顯示、轉換、遙控操作等。將已解調、解碼和編碼后的視頻、音頻信號（即模擬信號）分別由機頂盒的各相應端口輸出。同時(shí)可用遙控器來(lái)實(shí)現所有基本功能的控制及切換。

4 系統硬件結構方案

根據STB5660解決方案及IC芯片的功能特點(diǎn)，提出了該系統硬件結構方案，如圖2所示。

4.1 前端解碼部分

前端部分接受有線(xiàn)電視電纜輸出的信號，經(jīng)調諧頻率變換，QAM解碼、解交織、解RS碼、解擾等處理后，輸出MPEG—2解復用前的標準碼流，即傳輸流（TS流）。這部分主要由一片VES1820X芯片完成。

4.2 傳輸流和視頻、音頻解碼部分

傳輸流和視頻、音頻解碼部分由SAA7214與SAA7215芯片完成。其中，SAA7214負責將TS流進(jìn)行MPEG-2源解碼，并分離出視頻和音頻數據流，以及與解碼相關(guān)聯(lián)的外圍I/O設備的控制等。SAA7215負責音頻、視頻以及圖形的解碼、編碼，并將解碼后的數據流分成音頻信號和視頻信號。SAA7215還具有完善的存儲器結構，采用了DRAM、SDRAM、FLASH等，通過(guò)這些存儲芯片使軟件的運行速度大大加快。

4.3 后端解碼部分

后端解碼由SAA7215和UDA1320A完成。視頻信號由SAA7215輸出。音頻信號由UDA1320A輸出。UDA1320A是一個(gè)具備位數據流轉換技術(shù)的單芯片正相立體DAC，它具有低功率消耗和低電壓工作模式；具有256，384和512三種不同頻率的系統時(shí)鐘；通過(guò)靜態(tài)管腳控制可以選擇不同的頻率；支持16KHZ至48KHZ的抽樣頻率；集成了數字濾波和正相DAC。

4.4 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SAA7214以及響應的網(wǎng)絡(luò )接口完成。

4.4.1 采用ADSL技術(shù)的電話(huà)網(wǎng)連接

采用ADSL技術(shù)的電話(huà)網(wǎng)連接：機頂盒通過(guò)外圍串行口連接智能卡接口和ADSL Modem，并行口用來(lái)在機頂盒和PC之間傳送數據。ADSL Modem直接通過(guò)電話(huà)線(xiàn)與ADSL局端連接，可提供下行速率為8Mbits的高速數據通信和上行速率為640kbits的用戶(hù)控制信息的交互。機頂盒通過(guò)ADSL，擁有比其直接上網(wǎng)更快的速率，從而實(shí)現了與ATM/OP網(wǎng)的高速交互服務(wù)。

4.4.2 采用光纖/同軸電纜技術(shù)（HFC）的混合網(wǎng)連接

采用光纖/同軸電纜技術(shù)（HFC）的混合網(wǎng)連接：HFC下行采用數字調諧器的解調器將用戶(hù)所選頻道的信號轉化為基帶數據流；上行采用調制器把用戶(hù)的控制信號送入信道，其接口也采用線(xiàn)纜調制解調器。

5 系統軟件方案

該機頂盒系統軟件結構可以分為三個(gè)層次：業(yè)務(wù)軟件應用層、實(shí)時(shí)事件處理層、系統內核及驅動(dòng)層。系統軟件結構如圖3所示。

5.1 業(yè)務(wù)軟件應用層

業(yè)務(wù)軟件應用層相當是覆蓋在驅動(dòng)和操作系統之上的一層接口，它是根據系統業(yè)務(wù)需要而制定的，為用戶(hù)應用程序實(shí)現機頂盒的各種功能服務(wù)的。如綜合信息、電子商務(wù)、電子游戲等。

5.2 實(shí)時(shí)事件處理層

實(shí)時(shí)事件處理層是將應用程序與低層的操作系統、硬件細節隔離開(kāi)來(lái)的軟件環(huán)境，它使應用程序不依賴(lài)于具體的硬件平臺，是業(yè)務(wù)軟件應用程序與硬件平臺的中間件，此軟件系統采用了OpenTV中間件。OpenTV中間件提供給用戶(hù)應用程序完整的應用程序接口，使應用程序只需調用這些函數，就可以實(shí)現機頂盒系統所應具有的所有功能。這樣，使得用戶(hù)應用程序部分的工作變得非常簡(jiǎn)單。