基于ST40GX1與STi5514網(wǎng)絡(luò)交互式數(shù)字機(jī)頂盒硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

　　從硬件發(fā)展上來(lái)看，交互式機(jī)頂盒、數(shù)字電視已從早期的由分立器件構(gòu)成而發(fā)展到由現(xiàn)代單芯片解決。這是數(shù)字大規(guī)模集成電路制造工藝技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果，也是最大程度降低系統(tǒng)成本的必然要求?，F(xiàn)代單芯片解決方案的機(jī)頂盒一般集成了ＣＰＵ、解復(fù)用、音頻視頻解碼、二維圖形處理、編碼和外設(shè)端口等模塊。為節(jié)省芯片面積，這些獨(dú)立部分是通過(guò)總線(xiàn)方式連接在一起的。改進(jìn)系統(tǒng)的性能，通常是從提高ＣＰＵ的速度、增強(qiáng)二維乃至三維圖形的處理能力、增加外設(shè)端口的接口數(shù)目和類(lèi)別等方面著手，從而從總體上提高系統(tǒng)的交互處理能力。但由于視頻解復(fù)用器和音頻視頻解碼器對(duì)存取數(shù)據(jù)總線(xiàn)實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格，增加了ＣＰＵ處理等待時(shí)間，形成了所謂的總線(xiàn)瓶頸。有關(guān)測(cè)試表明，總線(xiàn)瓶頸使得ＣＰＵ的執(zhí)行指令等待時(shí)間達(dá)到了７６％，這種單純依靠提高ＣＰＵ性能來(lái)克服處理能力的不足，并不能提高性?xún)r(jià)比。改善總線(xiàn)瓶頸可以通過(guò)改進(jìn)或增加系統(tǒng)互連總線(xiàn)來(lái)完成，如松下公司的Ｃｒｏｓｓ Ｓｗｉｔｃｈ解決方法，使等待時(shí)間減小到５０％。但這些必將增加芯片制造中互連線(xiàn)的復(fù)雜度，從而增加成本。

　　除了總線(xiàn)瓶頸帶來(lái)的問(wèn)題外，隨著用戶(hù)對(duì)接入方式多樣性以及圖形圖像處理要求的日益提高，通過(guò)電話(huà)線(xiàn)回傳的交互式機(jī)頂盒、數(shù)字電視的窄帶接入方式以及有限的計(jì)算能力也越來(lái)越不能滿(mǎn)足人們的要求。隨著有線(xiàn)ＨＦＣ網(wǎng)的雙向改造以及它與電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)合一進(jìn)程的加速，為用戶(hù)添加Ｃａｂｌｅ ＭｏｄｅｍＣＭ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ等靈活可選的寬帶接入方式以及增加高級(jí)２Ｄ乃至３Ｄ高級(jí)圖形處理，便成為機(jī)頂盒應(yīng)用的一個(gè)重要方面。

　?。?基于ST40GX1與STi5514的雙ＣＰＵ解決方案

　　為解決上面提出的問(wèn)題，選擇了ＳＴ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ 公司最近推出的基于ＳＴｉ５５１４單芯片解碼器和ＳＴ４０ＧＸ１二維圖形處理器的雙處理器解決方案。該方案避免了外設(shè)模塊倍增帶來(lái)的總線(xiàn)擁擠以及解碼實(shí)時(shí)性要求帶來(lái)的等待延遲。ＳＴｉ５５１４和ＳＴ４０ＧＸ１內(nèi)部都采用了高速的先進(jìn)ＳＴＢｕｓ實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，前者負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)性要求較高的硬件解復(fù)用、視頻音頻解碼、與解碼相關(guān)聯(lián)的外圍Ｉ／Ｏ設(shè)備控制等。后者負(fù)責(zé)寬帶交互式應(yīng)用以及高級(jí)圖形處理。兩者之間的高速數(shù)據(jù)通信通過(guò)ＭＰＸ（Ｍｅｍｏｒｙ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｅｘｃｈａｎｇｅ）總線(xiàn)以及存儲(chǔ)映射的郵箱（Ｍａｉｌｂｏｘ）來(lái)進(jìn)行。通過(guò)主頻達(dá)１００ＭＨｚ的ＭＰＸ總線(xiàn)，ＳＴｉ５５１４能直接存?。樱裕矗埃牵兀鄙峡筛哌_(dá)２５６ＭＢ的ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ存儲(chǔ)資源。

１．１ STi5514功能特點(diǎn)及接口

　　STi5514主要完成ＭＰＥＧ－２視頻、音頻信號(hào)的解壓縮。其內(nèi)部集成了一個(gè)ＭＰ＠ＭＬ標(biāo)準(zhǔn)清晰度的視頻解碼模塊和一個(gè)杜比ＡＣ－３／ＡＡＣ／ＤＴＳ音頻解碼模塊以及Ｖｉｄｅｏ Ｅｎｃｏｄｅｒ和Ａｕｄｉｏ ＤＡＣ模塊等。內(nèi)部３２位ＲＩＳＣ ＣＰＵ工作主頻為１２０ＭＨｚ在外接Ｖ．９０的硬件Ｍｏｄｅｍ?xiàng)l件下，可以通過(guò)電話(huà)線(xiàn)進(jìn)行窄帶交互式應(yīng)用，如進(jìn)行基于電話(huà)線(xiàn)回傳的視頻點(diǎn)播、低速Ｉｎｔｅｒｎｅｔ瀏覽等。


　　與ＳＴ公司早先推出的單芯片解碼器STi5512相比，除一般功能接口相同外，其突出特點(diǎn)是：指令和數(shù)據(jù)緩沖都增加了一倍，同時(shí)并發(fā)處理三路ＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）流輸入，支持多種解擾模式（包括ＤＶＢ、ＤＥＳ、 ＩＣＭ、Ｆａｓｔ－Ｉ），直接支持杜比ＡＣ－３／ＡＡＣ／ＤＴＳ音頻解碼，提供ＡＴＡＰＩ硬盤(pán)電路接口，并直接支持Ｕｌｔｒａ－ＤＭＡ６６高速數(shù)據(jù)傳送模式的硬盤(pán)以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視節(jié)目的實(shí)時(shí)錄制，視頻解碼流可以以ＩＴＵ－Ｒ６０１＿６５６格式數(shù)據(jù)流輸出或者以復(fù)合視頻信號(hào)ＣＶＢＳ、分量信號(hào)ＲＧＢ和ＹＵＶ等不同模擬模式輸出，支持Ｔｅｌｅｔｅｘｔ解碼輸出，同時(shí)提供對(duì)兩路ＳＩＭ卡接口，利于擴(kuò)展銀行卡等高級(jí)應(yīng)用。由于ＳＴｉ５５１４去掉了１３９４接口，故需外接１３９４控制器（如ＳＴＥ４２２等）來(lái)擴(kuò)展基于１３９４的視頻輸入。

１．２ ST40GX1功能特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)

　　ST40GX1集成了ＳＨ－４ ３２位ＲＩＳＣ處理器內(nèi)核，Ｇａｍｍａ ２Ｄ圖像處理、混合模塊以及其它視頻電路接口邏輯。

　　ST40GX1是交互式應(yīng)用的處理核心，包括系統(tǒng)設(shè)備和外設(shè)兩個(gè)方面。