ST高清數(shù)字電視機(jī)頂盒方案

　　數(shù)字電視機(jī)頂盒在過(guò)去幾年中國(guó)有線電視的市場(chǎng)中取得了飛速的發(fā)展，目前的中國(guó)國(guó)內(nèi)有線數(shù)字電視機(jī)頂盒市場(chǎng)的保有量已經(jīng)超過(guò)四千萬(wàn)臺(tái)以上。國(guó)內(nèi)的數(shù)字衛(wèi)星電視也在過(guò)去半年中得到發(fā)展， 第一步是針對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)，解決電視的收看問題，村村通項(xiàng)目用的機(jī)頂盒已經(jīng)開始招標(biāo)發(fā)放，接下來(lái)衛(wèi)星電視也會(huì)進(jìn)行商業(yè)運(yùn)營(yíng)。地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)確定，信號(hào)已經(jīng)在多個(gè)地區(qū)發(fā)射。電信運(yùn)營(yíng)商開展的IPTV目前在國(guó)內(nèi)也有幾百萬(wàn)的用戶。

　　高清數(shù)字電視機(jī)頂盒是一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。以高清平板電視為例，目前，中國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上高清平板電視保有量已超過(guò)兩千五百萬(wàn)臺(tái)，而其中只有不到1%的用戶能收看到1~3個(gè)高清節(jié)目頻道。這就帶來(lái)矛盾的局面:一方面大量用戶擁有高清平板電視機(jī)，另一方面大量電視節(jié)目是模擬和數(shù)字的標(biāo)清格式，決大多數(shù)已經(jīng)部署的機(jī)頂盒只具有標(biāo)清解碼能力?？梢灶A(yù)見，未來(lái)高清機(jī)頂盒將會(huì)占有相當(dāng)大的市場(chǎng)份額。主要接收形式包括，有線機(jī)頂盒、地面波機(jī)頂、衛(wèi)星機(jī)頂盒、一體機(jī)和IPTV。

　　高清機(jī)頂盒技術(shù)發(fā)展與設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

　　數(shù)字電視機(jī)頂盒的功能已經(jīng)從開始的接收碼流，解壓縮視音頻，顯示EPG信息，簡(jiǎn)單的OSD菜單，到現(xiàn)在的增加交互功能，寬帶網(wǎng)視音頻應(yīng)用，外圍的數(shù)據(jù)接口也增加了高速USB，以太網(wǎng)的接口，eSATA接口等一些PC常用的接口。這些接口的增加使得機(jī)頂盒的應(yīng)用范圍得到有效的擴(kuò)展，現(xiàn)在也可以用意法半導(dǎo)體(ST)的高性能機(jī)頂盒芯片STi7105來(lái)實(shí)現(xiàn)家庭媒體中心的應(yīng)用。所以高清機(jī)頂盒的應(yīng)用開發(fā)已經(jīng)不再是單一的功能的開發(fā)，而是如何利用高性能的機(jī)頂盒芯片來(lái)開發(fā)多功能的應(yīng)用，最大可能利用芯片處理能力，這對(duì)機(jī)頂盒產(chǎn)品的開發(fā)是一個(gè)挑戰(zhàn)。

　　MPEG2作為數(shù)字電視采用的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)用了10多年，新一代編碼格式H.264也已大量的得到應(yīng)用，中國(guó)的AVS編解碼標(biāo)準(zhǔn)也在一些地方得到應(yīng)用。同時(shí)支持有線數(shù)字電視和IPTV的雙模機(jī)頂盒的應(yīng)用也越來(lái)越多，因此，對(duì)于芯片產(chǎn)品而言，不但要支持現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，還需要具有可升級(jí)的能力以便支持新的技術(shù)，所有這些都給機(jī)頂盒的開發(fā)提出更高要求，機(jī)頂盒的穩(wěn)定性也面臨更嚴(yán)格的挑戰(zhàn)。

　　低成本、高性能、低功耗的產(chǎn)品要求已經(jīng)開始變得非常重要。定義產(chǎn)品在各種狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)最低功耗也已成為設(shè)計(jì)工程師的一大挑戰(zhàn)，他不僅需要了解芯片的低功耗的能力，還要知道如何用好這些能力，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的最優(yōu)化并廣為市場(chǎng)接受。

　　圖1：ST機(jī)頂盒產(chǎn)品規(guī)劃圖。

　　在高性能的芯片上可以開發(fā)出很多復(fù)雜的應(yīng)用，也必然使得軟件，硬件開發(fā)的復(fù)雜度大大增加，怎樣在短時(shí)間內(nèi)，高質(zhì)量地開發(fā)出滿足市場(chǎng)要求的產(chǎn)品對(duì)研發(fā)工程師和項(xiàng)目管理人員提出了挑戰(zhàn)。ST充分認(rèn)識(shí)到了客戶面對(duì)的挑戰(zhàn)，因此ST在提供高性能芯片的同時(shí)，也提供操作系統(tǒng)如Linux，WinCE，OS21 和成熟的驅(qū)動(dòng)軟件，同時(shí)還提供能幫助研發(fā)工程師快速熟悉和使用的API源程序代碼，以及3FX OpenGL ES1.1的API。

　　ST高清機(jī)頂盒解決方案

　　意法半導(dǎo)體(ST)是世界上最大的機(jī)頂盒(STB)芯片廠商，目前中國(guó)國(guó)內(nèi)機(jī)頂盒廠家大量采用ST的芯片，ST的機(jī)頂盒芯片在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額最大。ST通過(guò)不斷地推出新的產(chǎn)品，提高芯片性能，降低芯片成本，同時(shí)提升技術(shù)服務(wù)質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)并保持多年的市場(chǎng)領(lǐng)先地位。

　　圖2：基于STi7105的機(jī)頂盒架構(gòu)框圖。

　　目前ST已經(jīng)開發(fā)出了4代高清解碼芯片，在高清數(shù)字電視單片解碼SoC領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，包括靈活的芯片技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，支持客戶進(jìn)行各種應(yīng)用的開發(fā)，成熟的低成本的先進(jìn)生產(chǎn)工藝等。其中STi7105 是一款高性能H.264高清數(shù)字電視機(jī)頂盒SoC解碼芯片，采用先進(jìn)的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝和優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)完善，提升各個(gè)功能模塊的性能，增加高速數(shù)據(jù)接口，降低耗電量，降低系統(tǒng)的整體材料成本。STi7105是一款應(yīng)用范圍很廣的SoC芯片，主要用于有線高清數(shù)字電視機(jī)頂盒，衛(wèi)星高清數(shù)字電視機(jī)頂盒，地面數(shù)字電視機(jī)頂盒，IPTV機(jī)頂盒，網(wǎng)絡(luò)電視下載播放，多媒體手持設(shè)備，家用多媒體中心等等。

　　圖3：STi7105內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

　　STi7105技術(shù)特點(diǎn)及關(guān)鍵應(yīng)用

　　STi7105 芯片內(nèi)部集成了一顆高性能的ST40 應(yīng)用程序處理器，它的實(shí)時(shí)處理、運(yùn)算能力超過(guò)900DMIPS，另外芯片內(nèi)還集成有兩顆實(shí)時(shí)運(yùn)算加速器，如果需要的話，它們也可以用于各種運(yùn)算要求的處理。如果把芯片的整個(gè)計(jì)算能力加在一起，STi7105的實(shí)時(shí)處理、運(yùn)算能力能夠達(dá)到3,000DMIPS以上。這樣的處理能力不但可以達(dá)到高清機(jī)頂盒的要求，還能夠充分滿足家庭多媒體中心的設(shè)計(jì)需求。

　　STi7105的TS流輸入處理模塊可以支持4路TS流輸入，1路TS流輸出，這個(gè)處理模塊內(nèi)可以同時(shí)處理、分解多個(gè)碼流，用于同時(shí)進(jìn)行錄像(PVR)、碼流回放、畫中畫。這些碼流可以從傳統(tǒng)的數(shù)字電視廣播通道過(guò)來(lái)，也可以來(lái)自CableModem、EoC、以太網(wǎng)IP、光纖的IP通道。這個(gè)高性能模塊能為用戶提供靈活的產(chǎn)品開發(fā)模式。

　　芯片的安全性功能的支持：STi7105具有完整的嵌入式安全加密，解密功能，包括DES、AES和DVB解擾器等等，將會(huì)支持所有的高級(jí)安全功能。目前，高級(jí)安全功能正處于主要CA廠家的認(rèn)證階段中，包括Nagra，NDS，Conax，Irdeto等等，ST也會(huì)和中國(guó)國(guó)內(nèi)的CA廠家永新視博、天柏、數(shù)碼視訊等公司展開認(rèn)證工作。 支持Windows DRM 10數(shù)字版權(quán)管理和安全視頻處理器(SVP)標(biāo)準(zhǔn)。它也支持DVB－CI及其他的機(jī)卡分離技術(shù)。

　　視頻解碼格式：STi7105集成了高性能的視音頻解碼器，其靈活的解碼架構(gòu)可以滿足目前已有的各種視音頻編碼壓縮格式的解碼要求，也可以通過(guò)軟件升級(jí)來(lái)支持這些標(biāo)準(zhǔn)，在視頻編解碼方面，它可以支持H.264 HP@HL4.1，MPEG2 MP@HL, VC-1 MP@HL, AP@L3, MPEG4 P2 ASP@L5, DiVx格式，RM，RMVB，中國(guó)自己的視頻壓縮格式 AVS，已知的一些用于流媒體的視音頻格式和目前流行的Adobe Flash的格式。除了解碼以外， 7105還具有一定的視頻的編碼的能力。其解碼器可以用于PVR，畫中畫功能。支持1080p 60幀的格式，這在目前的產(chǎn)品中是最先進(jìn)的。內(nèi)置的圖像降噪聲處理，增強(qiáng)優(yōu)化的后處理電路能夠給用戶帶來(lái)前所未有的優(yōu)美圖像。

　　在音頻編解碼器方面，它可以支持MPEG-1 layer I/II, MP3, MPEG-2 layer II, AC-3 Dolby Digital, DD+，AAC, AAC+SBR等等，也可以支持杜比，DTS的新算法。同時(shí)可支持中國(guó)DRA音頻標(biāo)準(zhǔn)，還也可以用于音頻編碼。

　　視音頻接口方面，7105支持最新版本的HDMI 1.3接口標(biāo)準(zhǔn)，支持1080p 60幀的格式，支持各種隔行、逐行掃描顯示格式，各種格式之間的互相轉(zhuǎn)換，同時(shí)支持模擬的視頻接口如YPbPr、CVBS 和數(shù)字視頻信號(hào)的輸入和輸出，從而增強(qiáng)了7105的應(yīng)用靈活性。

　　STi7105使用的DDR2接口和32位統(tǒng)一存儲(chǔ)系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)人員可以使用成本更具競(jìng)爭(zhēng)力的、高容量的DDR2外部存儲(chǔ)器，DDR2的速率可以達(dá)到800MHz。高容量存儲(chǔ)器在復(fù)雜系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)中可以降低系統(tǒng)成本，為客戶提供最大的價(jià)值。

　　圖4：基于STi7105的便攜多媒體設(shè)備架構(gòu)框圖。

　　在同類產(chǎn)品中，STi7105具有最低的功耗和最好的散熱性能，在客戶設(shè)計(jì)出的機(jī)頂盒產(chǎn)品中可以不使用散熱片而可以長(zhǎng)時(shí)間的正常工作。此外其先進(jìn)的電源管理功能，獨(dú)特的設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高STi7105的低功耗性能，有助于終端產(chǎn)品達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，7105的待機(jī)功耗小于0.1W，大大優(yōu)于國(guó)際能源組織(IEA)“1W節(jié)能計(jì)劃”的標(biāo)準(zhǔn)。

　　STi7105同時(shí)支持多路高速USB2.0接口，高速以太網(wǎng)接口，配合高性能的芯片解碼能力，適于機(jī)頂盒、汽車多媒體播放器或家庭多媒體中心等應(yīng)用。SATA接口用于硬盤的連接，可用于PVR應(yīng)用，MMC卡接口也集成到該芯片中。

　　圖形加速處理器的性能在機(jī)頂盒的應(yīng)用中變得越來(lái)越重要，STi7105集成了高性能的2D加速器，其圖形處理能力可應(yīng)用于3D圖形顯示，從而豐富了應(yīng)用的表現(xiàn)能力。ST提供3FX OpenGL ES API接口。 高速CPU加上高性能的圖形加速器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)下一代中間件、插件及Flash媒體播放功能的更好支持。