DVB-C視頻傳輸接口A(yíng)SI的實(shí)現

1 SPI信號結構

并行傳輸系統SPI包括一位時(shí)鐘信號、8位數據信號、一位幀同步信號PSYNC和一位數據有效信號DVALID。幀同步信號對應TS包的同步字節047H，DVALID信號用來(lái)區分TS包的長(cháng)度為188個(gè)字節或204個(gè)字節。當TS包長(cháng)為188字節時(shí)，DVALID信號一直為高，同時(shí)所有信號都與時(shí)鐘信號保持同步。SPI數據格式如圖所示。              

2 ASI接口

ASI傳輸流可以有不同數據速率，但傳輸速率恒定，為270Mbps，因此ASI可以發(fā)送和接收不同速率的MPEG-2數據。ASI傳輸系統為分層結構。最高層、第2層使用MPEG-2標準ISO/IEC 13818-（Systems），第0層和第1層是基于ISO/IEO CD 14165-1的FC纖維信道。FC支持多種物理傳輸媒介，本方案選用同軸電纜傳輸，圖2是基于同軸電纜的ASI傳輸系統框圖。

圖2 基于同軸電纜的ASI傳輸系統框圖

首先將包同步的MPEG-2傳送包的8－bit碼字轉換成10－bit碼字；接著(zhù)在并／串轉換時(shí)，當要求輸入一個(gè)新字、而數據源還沒(méi)有準備好時(shí)，應插入一個(gè)K28.5的同步字，以達到ASI的固定270Mbps傳輸速率。所形成的串行比特流將通過(guò)緩沖／驅動(dòng)電路和耦合網(wǎng)絡(luò )，送到同軸電纜連接器上。插入同步碼字可以有三種方法：傳輸碼流的單個(gè)字節前后不能都是同步字；傳輸碼流的單個(gè)字節前后必須都是同步字；或者是兩者的組合。

到達同軸電纜的接收數據，首先要經(jīng)過(guò)連接器和耦合網(wǎng)絡(luò )耦合到恢復時(shí)鐘和數據的電路上，然后進(jìn)行串／并變換；為了恢復字節同步，ASI解碼器必須先搜尋到K28.5同步字，一旦搜索到該同步字，即為隨后接收的數據標定了邊界，從而建立了解碼器輸出字節的正確字節排列；最后進(jìn)行10/8－bit變換，恢復出包同步的MPEG-2 TS碼流數據。但是K28.5同步字不是有效數據，因此解碼時(shí)必須刪除。

3 ASI接口實(shí)現方案

在本方案中，MPEG-2 TS碼流由單片MPEG-2編碼器MB86390提供，它輸出符合SPI標準的并行11位信號，TS包長(cháng)度為188個(gè)字節。在SPI／ASI轉換方案中，主要選用CYPRESS公司cyb923／cyb933芯片、異步FIFO和邏輯編程器CPLD實(shí)現。

cyb923主要實(shí)現碼字的8/10bit轉換、插入同步字K28.5和并／串變換。ASI的傳輸速率恒定為270MHz，而輸入MPEG-2 TS碼率是不同的，所以要用FIFO實(shí)現速率匹配，需要對輸入的SPI數據、FIFO和cyb923之間的通信進(jìn)行邏輯控制。綜合性能、價(jià)格和程序復雜度的考慮，本方案采用xilinx公司的CPLD邏輯編程器XC95108;用VHDL編程實(shí)現對它們的邏輯控制。ASI的解碼也是相似的過(guò)程，cyb933主要實(shí)現10/8bit轉換、去除同步字K28.5和串并變換。

3.1 ASI編碼

在A(yíng)SI的編碼過(guò)程中，只需將MPEG-2 TS的八位數據和一位TS碼率傳輸時(shí)鐘輸入到CPLD。因為在本方案中，TS格式為188個(gè)字節，因此數據有效信號DVALID一直為高，CPLD忽略這個(gè)信號，只管接收TS碼流數據，而不用關(guān)心TS碼流的同步頭。PSYNC幀同步信號也一樣忽略。CPLD將接收到的數據以TS碼率時(shí)鐘寫(xiě)入FIFO。當FIFO半滿(mǎn)時(shí)，CPLD接收到FIFO的半滿(mǎn)信號，然后CPLD給cyb923發(fā)FIFO可讀信號，cyb923以27Mbps讀取FIFO中的數據；當CPLD計數到cyb923讀取了一定數量的FIFO數據，CPLD則向cyb923發(fā)送FIFO不可讀信號，防止FIFO讀空。MPEG-2傳輸碼率的并行最大速度為27/8＝3.375Mbps，而讀FIFO速率為27Mbps，因此FIFO不會(huì )有溢出?？紤]到延時(shí)，本方案選用較小容量的FIFO7202。cyb923在FIFO不可讀時(shí)，向ASI碼流中填充K28.5以維持270Mbps的固定傳輸速率。最后串行數據經(jīng)過(guò)驅動(dòng)就可用同軸電纜傳送出去。本方案中，同步字K28.5的插入采用傳輸碼流的單個(gè)字節前后不能都是K28.5同步字的方式。這種方案相對其它兩種方案來(lái)說(shuō)，判斷和處理都相對簡(jiǎn)單。

3.2 ASI解碼

在A(yíng)SI的接收端，輸入的ASI碼流經(jīng)過(guò)均衡后，輸入到cyb933芯片。它由內部的時(shí)鐘鎖相環(huán)首先鎖定ASI碼流時(shí)鐘，檢測同步字K28.5；找到后即確定了ASI比特流順序，然后進(jìn)行串／并轉換。

由此可知，檢測到K28.5,即字節對齊是ASI解碼的重要前提，由此cyb933定義了一套檢測字節同步的方法?？紤]到傳輸誤碼等原因可能造成假K28.5，因此cyb933采用雙字節確認方法。即連續兩個(gè)字節都是K28.5，才確認字節同步了，接著(zhù)進(jìn)入正常的單字節解碼狀態(tài)。在解碼狀態(tài)，如果在64個(gè)解碼字節中,CPLD計數到有16個(gè)字節是錯誤的，則CPLD必須向cyb933發(fā)送信息，要求cyb933重新進(jìn)行字節同步。        

字節同步后，因為K28.5是cyb923插入的同步字節，不能作為有效數據輸出，cyb933自動(dòng)略除這些同步字節。當cyb933檢測到有效數據時(shí)，cyb933將輸出一位當前數據有效的指示，如果把這個(gè)信號當作FIFO的寫(xiě)有效，則FIFO中的數據一定都是有效數據了。當FIFO半滿(mǎn)時(shí)，CPLD接收FIFO的半滿(mǎn)信號后，CPLD讀取FIFO中的數據，并根據讀出的字節是否是047H來(lái)確定TS包的同步字節；如果找到TS包同步字，將恢復對應的幀同步信號，此時(shí)CPLD計數188恢復出完整的TS包，接下來(lái)的字節如果不是047H，說(shuō)明輸入數據有誤，CPLD將丟棄這些數據直到找到047H同步字，在此期間CPLD輸出TS空包。重新包同步后，CPLD才又開(kāi)始計數輸出正確的188字節的MPEG-2 TS包，從而恢復出SPI正確的11位信號。同樣，當FIFO數據不可讀時(shí)，CPLD也輸出TS空包，以維持輸出的MPEG-2碼率恒定。

在SPI轉ASI的設計中，直接對SPI數據進(jìn)行ASI編碼，而不考慮誤碼問(wèn)題。主要考慮SPI數據直接從MB390輸出，沒(méi)有經(jīng)過(guò)遠距離傳輸，因而降低了ASI編碼邏輯控制的復雜度。在A(yíng)SI解碼過(guò)程中，ASI數據經(jīng)過(guò)遠距離傳輸，要考慮誤碼的因素，所以增加了字節和包的重同步設計，以增加抗干擾能力。本方案在實(shí)際應用中很好地實(shí)現了SPI／ASI的相互轉換。