衛星電視接收機控制的MCU實(shí)現方案

STC001是一種高性能、低成本的衛星電視接收機控制芯片。與傳統ASIC實(shí)現方式不同，它以8位MCU配合軟件的形式實(shí)現相關(guān)功能，相對于A(yíng)SIC的一個(gè)明顯優(yōu)勢是它可通過(guò)修改配備軟件實(shí)現芯片的多種功能，適用于各種模擬衛星電視接收機控制。

目前，世界各發(fā)達國家的衛星電視早已直接進(jìn)入家庭，部分國家的衛星電視用戶(hù)覆蓋率已超過(guò)50%，個(gè)體接收將成為衛星電視接收的主流。衛星直播的最大優(yōu)勢是只需1~2顆衛星，就可向無(wú)限數量的家庭用戶(hù)直播上百套電視節目。中國人口眾多但地區分布不均，且有線(xiàn)電視網(wǎng)不發(fā)達，因此是最適合發(fā)展衛星電視直播的國家。但是，由于中國現有政策和衛星電視發(fā)展水平的影響，中國的衛星電視用戶(hù)覆蓋率遠遠低于歐美發(fā)達國家的水平。隨著(zhù)人民生活水平的提高，消費者的購買(mǎi)力和收看衛星電視的需求越來(lái)越高，衛星電視機將是一個(gè)很有發(fā)展前景的產(chǎn)品。因此，作為衛星電視接收機核心的控制芯片，其發(fā)展前景也相當可觀(guān)。

STC001的特性

圖1：STC001芯片的硬件結構示意圖

STC001芯片能接收來(lái)自控制面板和遙控器的控制信號，然后根據收到的控制信號控制衛星電視接收機完成選臺、面板顯示、調頻、調音，信號極化方向等智能化的操作。這些智能化操作主要是在內嵌MCU的基礎上通過(guò)編寫(xiě)相應的程序來(lái)實(shí)現。隨著(zhù)產(chǎn)品的升級換代，還可以通過(guò)靈活地修改代碼來(lái)實(shí)現各種新增功能，這是該芯片內嵌一個(gè)RISC CPU的最大優(yōu)點(diǎn)?？紤]到衛星電視接收機控制芯片所要實(shí)現功能的復雜性，程序空間被定為2KB。

RISC是近代計算機體系結構的一個(gè)里程碑。RISC處理器所設計的指令集以流水線(xiàn)處理方式高效地執行并使編譯器產(chǎn)生優(yōu)化代碼，其特征如下：簡(jiǎn)單而且統一格式的指令譯碼；大部分指令可以單周期執行；只有LOAD/STORE指令訪(fǎng)問(wèn)存儲器；簡(jiǎn)單的尋址方式；程序跳轉延遲。正是基于這些特點(diǎn)，RISC CPU能夠以比傳統CISC架構小得多的電路實(shí)現相同的性能，從而具備面積小、速度快、功耗低等優(yōu)勢。

STC001芯片硬件結構如圖1所示。整個(gè)芯片采用0.6微米工藝完成設計，強調功能單元模塊化。版圖設計的核心是減小面積、優(yōu)化性能，因為邏輯采用了較新的設計思路，沒(méi)有動(dòng)態(tài)電路及特殊單元，所以版圖設計主要偏重于如何以緊湊的設計減小面積。應著(zhù)重注意的是時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò )，由于該CPU采用4級時(shí)鐘，為保證每一級時(shí)鐘都能正常工作，在這四個(gè)時(shí)鐘的驅動(dòng)端加了比較大的緩沖并將緩沖器的MOS管寬長(cháng)比作適當調整，使其上升沿和下降沿的延遲不相等，以保證四個(gè)時(shí)鐘互不重疊。

ROM的設計及ROM編譯器的研究

STC001芯片的ROM內部容量為2KB，字長(cháng)為12位。由于批量定制產(chǎn)品的要求，ROM采用MASK結構。

為適應產(chǎn)品功能升級換代的需求，需要更改ROM碼點(diǎn)完成產(chǎn)品換代。用手工填充碼點(diǎn)所需時(shí)間長(cháng)，可靠性也不能滿(mǎn)足要求，因此自行開(kāi)發(fā)了一個(gè)軟件，以自動(dòng)完成從程序到版圖的全部過(guò)程。與常用的ROM編譯器不同的是，這個(gè)軟件是針對容量為2KB，字長(cháng)為12位的ROM定制，ROM的框架完全由手工定制設計，可以重復利用，剩余的碼點(diǎn)填充由程序自動(dòng)完成。這樣在保證效率的前提下生成的ROM具有很高的緊湊性。

圖2：STC001針對衛星電

視接收的應用電路圖。

遇到的主要問(wèn)題是系統整體仿真問(wèn)題。雖然該MCU并不大，但也是一個(gè)小小的片上系統(SOC)，其上集成了CPU、ROM、RAM及模擬電路(如上電復位和RC震蕩器)。在這里采用分別仿真的辦法。先用Artist仿真工具對模擬電路進(jìn)行仿真，然后把仿真結果人工送入Verilog-XL進(jìn)行數字全局仿真，最后從版圖抽取LPE網(wǎng)表，用Star-Sim仿真軟件進(jìn)行全局后仿真。

STC001控制芯片的主要性能指標為：第一中頻為479.5MHz，圖象調諧范圍為950M~2050M，步長(cháng)1MHz，伴音調諧范圍為5M~10M，步長(cháng)10KHz，伴音中頻為10.7MHz；具有4位共陽(yáng)數碼管驅動(dòng)顯示，可顯示頻道號、頻率值、各種工作狀態(tài)等；可存儲120個(gè)頻道值(配24C08 E2PROM)；全靜態(tài)CMOS，工作電壓為3V~5.5V，晶振4MHz；此外STC001還具有預留天線(xiàn)方位角控制輸出接口、完善的靜音功能、天線(xiàn)選擇功能、出廠(chǎng)頻道參數預置功能以及水平/垂直極化方式選擇等性能。

應用電路

圖2是STC001針對衛星電視接收的應用電路，其中STC001的管腳10至17被按鍵掃描和LED顯示驅動(dòng)復用；管腳18腳接紅外接收頭的輸出信號；管腳20至24將圖象、伴音等控制信號輸出到模塊外；管腳22、23接MT24LC02，MT24LC02是E2PROM，處于可讀寫(xiě)狀態(tài)，用來(lái)保存一些必要的臨時(shí)數據；管腳28接一個(gè)由5個(gè)器件組成的低電壓復位電路。