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

　　從硬件發(fā)展上來看，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。現(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，這些獨立部分是通過總線方式連接在一起的。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存取數(shù)據(jù)總線實時性要求嚴(yán)格，增加了ＣＰＵ處理等待時間，形成了所謂的總線瓶頸。有關(guān)測試表明，總線瓶頸使得ＣＰＵ的執(zhí)行指令等待時間達(dá)到了７６％，這種單純依靠提高ＣＰＵ性能來克服處理能力的不足，并不能提高性價比。改善總線瓶頸可以通過改進(jìn)或增加系統(tǒng)互連總線來完成，如松下公司的Ｃｒｏｓｓ Ｓｗｉｔｃｈ解決方法，使等待時間減小到５０％。但這些必將增加芯片制造中互連線的復(fù)雜度，從而增加成本。

　　除了總線瓶頸帶來的問題外，隨著用戶對接入方式多樣性以及圖形圖像處理要求的日益提高，通過電話線回傳的交互式機(jī)頂盒、數(shù)字電視的窄帶接入方式以及有限的計算能力也越來越不能滿足人們的要求。隨著有線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，為用戶添加Ｃａｂｌｅ ＭｏｄｅｍＣＭ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ等靈活可選的寬帶接入方式以及增加高級２Ｄ乃至３Ｄ高級圖形處理，便成為機(jī)頂盒應(yīng)用的一個重要方面。

　?。?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)模塊倍增帶來的總線擁擠以及解碼實時性要求帶來的等待延遲。ＳＴｉ５５１４和ＳＴ４０ＧＸ１內(nèi)部都采用了高速的先進(jìn)ＳＴＢｕｓ實現(xiàn)互聯(lián)，前者負(fù)責(zé)實時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)用以及高級圖形處理。兩者之間的高速數(shù)據(jù)通信通過ＭＰＸ（Ｍｅｍｏｒｙ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｅｘｃｈａｎｇｅ）總線以及存儲映射的郵箱（Ｍａｉｌｂｏｘ）來進(jìn)行。通過主頻達(dá)１００ＭＨｚ的ＭＰＸ總線，ＳＴｉ５５１４能直接存取ＳＴ４０ＧＸ１上可高達(dá)２５６ＭＢ的ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ存儲資源。

１．１ STi5514功能特點及接口

　　STi5514主要完成ＭＰＥＧ－２視頻、音頻信號的解壓縮。其內(nèi)部集成了一個ＭＰ＠ＭＬ標(biāo)準(zhǔn)清晰度的視頻解碼模塊和一個杜比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條件下，可以通過電話線進(jìn)行窄帶交互式應(yīng)用，如進(jìn)行基于電話線回傳的視頻點播、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，其突出特點是：指令和數(shù)據(jù)緩沖都增加了一倍，同時并發(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硬盤電路接口，并直接支持Ｕｌｔｒａ－ＤＭＡ６６高速數(shù)據(jù)傳送模式的硬盤以實現(xiàn)數(shù)字電視節(jié)目的實時錄制，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ＣＶＢＳ、分量信號ＲＧＢ和ＹＵＶ等不同模擬模式輸出，支持Ｔｅｌｅｔｅｘｔ解碼輸出，同時提供對兩路ＳＩＭ卡接口，利于擴(kuò)展銀行卡等高級應(yīng)用。由于ＳＴｉ５５１４去掉了１３９４接口，故需外接１３９４控制器（如ＳＴＥ４２２等）來擴(kuò)展基于１３９４的視頻輸入。

１．２ ST40GX1功能特點和結(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)兩個方面。