一种高性价比数字电视信源解码系统芯片.doc

一种高性价比数字电视信源解码系统芯片数字电视比模拟电视更加清晰稳定、内容更加丰富多彩，正越来越受到人们的普遍欢迎。数字电视不仅在我国，而且在世界范围内将通过卫星、地面及有线的方式进行传播，最终会得到普及。尤其是东西方发达国家，将在未来的几年里实现电视传播、处理的全面数字化。如美国与日本分别将在2009年和2010年停播模拟电视，我国也将于2015年停止模拟电视的播出。因此，数字电视将在未来几年得到迅速发展，并将带来一场革命。将极大促进我国文化产业的发展，并带动高技术产业、电子产品制造业、软件业等信息产业和民族工业的发展，形成上万亿元的产值。 我国数字电视产业化正在取得积极进展，相关芯片需求日益旺盛，如用于数字电视机及机顶盒的数字电视信源解码芯片，随着对相关产品的需求增长，其用量也将会大幅增长。但目前，此类芯片主要由意法半导体(ST)、飞利浦（Philips）及富士通（Fujitsu）等国外大公司提供，我国目前还缺乏自主研发的相关芯片。在关键芯片和技术上严重依赖进口，这无疑会导致产品技术上受制于人，最终会使产品在性能、技术及价格等方面缺乏竞争优势。 通过对国内外市场的背景分析，及对今后市场的发展预测，结合在系统及音视频处理方面的技术实力，晶图公司进行了数字电视信源解码系统芯片历时两年的研发工作。目前，已实现了产业化流片，并取得了成功。基于推广使用自主研发的数字电视信源解码系统芯片，及为提升国家数字电视产业发展的想法。本文就该芯片的基本构架、性能及应用等方面作一介绍。 基本结构及原理 1、芯片系统硬件构架及工作原理 我们研制的数字电视信源解码系统芯片（型号为IS1501）是一款集条件接收CA（Condition Access）、传输流解复用（TS Demuxed）、音频解码（Audio Decoding）、视频解码（Video Decoding）、音视频输出（A/V Out）、视频叠加OSD（On Screen Display）及多种通信功能于一体的大规模片上系统芯片SOC（System on Chip）。该芯片的系统结构如图1所示。 本芯片的基本工作原理为： （1）系统从前端接收到传输流TS（Transport Stream），进行解复用处理得到用户所需的节目流信息，然后进行DVB解扰（DVB-Descrambles）处理，经基本流形成（ES Forming）模块分离出经解扰处理后的音视频基本流及表信息等数据。这些分离出的数据经总线送到片外的SDRAM存贮器，并存贮在各自相应的缓冲区中。 （2）音视频解码器（MPEG2 Audio/Video Decoder）检测到音视频基本流缓冲区中的数据后，通过总线从SDRAM读入音视频基本流数据，并分别进行音频和视频解码。其中，音频解码器将解得的音频数据以I2S或SPDIF数字格式输出，而I2S格式数据经外围的音频DAC，输出模拟立体声信号；而视频解码器则将解得的I、P或B帧数据存入SDRAM中相应的视频帧缓冲区。 （3）视频帧缓冲区的数据除了可供视频解码参考外，还可根据需要作视频叠加及视频缩放等进一步视频后处理。如由OSD模块进行菜单叠加、由Zoom-Scalar模块进行视频缩放、由Sub-Picture模块进行静态子图叠加等。经过这些视频处理后，可通过视频编码器（Video-Encoder）输出CVBS、S-Video、YCbCr，及RGB等格式的视频信号。 系统内嵌的CPU核为一款32位RISC构架的CK510，内带2kB指令和数据Cache。它运行应用程序，主要承担系统管理和控制、CA解密运算、及部分数据处理等任务。可运行的操作系统为uC-Linux、uC-OSII等。具有丰富的接口功能，如：IDE、MAC、USB、UART、irDA等接口。其中，IDE硬盘接口可以连接硬盘，实现PVR功能；MAC网络接口可以连接网络，实现数字电视的交互功能；USB接口可以和具有同种设备接口的设备进行数据交互，如存取图片、MP3音乐等；另外的IrDA、I2C，及SmartCard等接口可分别实现红外接收、外设器件的设置及智能卡的读写等操作。由于接口功能强大，采用本芯片机顶盒应用系统方案的外围器件数量可大幅减少，从而保证了具体产品优良的性价比。同时，芯片系统的总线频率可在81MHz、108MHz、135MHz等范围进行设定。方便产品开发时，允许工程师在系统性能、系统功耗等方面进行更好的选择。 2、芯片系统软件构架 基于IS1501芯片，我们已成功实现了支持数字电视机顶盒的DVB-C、DVB-S的软硬件系统。其中，在支持DVB-C的软件方案中，软件系统已实现了CA库的调用、智能卡的驱动，实现了对清流及加扰流的播放。整个软件系统的