新一代数字有线电视机顶盒单芯片QAMi5516及其应用

1、新一代数字有线电视机顶盒单芯片QAMi5516及其应用   摘要：QAMi5516是STMicro（意法半导体）公司最新推出的数字有线电视（DVB-C）机顶盒解调、解码单芯片。文章介绍了QAMi5516的主要功能和特点，分析了其内部结构和工作原理，给出了基于该芯片的DVB-C数字有线电视机顶盒的典型应用。     关键词：QAMi5516；DVB-C；数字电视；机顶盒；解调；解码概述是（意法半导体）公司最新推出的一款专门针对中低端市场的高性价比数字有线电视（）机顶盒单芯片，同时也是推出的第一个将前端（正交幅度调制）数字有线信号解调器与后端视频解

2、码集成在一起的芯片，因而能够很好的使模拟电视用户收看数字有线电视节目。除了传统的音频、视频解码功能以外，-还具有很强的扩展能力、增强型图形处理功能和提高音视频质量的后处理功能。同时，由于将解调器和解码器集成在了一起，因而降低了硬件芯片组的成本，简化了电路设计，提高了产品的可靠性和性价比，也有助于降低生产成本，这对有着近一亿个有线电视家庭用户的中国机顶盒市场来说无疑具有重要意义。 功能特点是一款高集成度、高性价比的解调解码单芯片，它内部集成了位 、解调器、音频视频 译码器、显示及图像处理功能和各种系统外设接口等。除了具有数字有线电视机顶盒的全部基本功能外，它还可以运行中间件以实现数字电视营运商的

3、增值服务，同时具有以太网接口、接口等丰富的外设接口，从而不仅为实现增值服务建立了很好的硬件环境，而且也能够满足用户上网浏览、电子商务以及电子节目指南等方面的需求。图1    的基本特点如下：符合 、标准；支持；集成有解调器，可支持、和等不同调制方式的解调；集成有 视频译码器、视频编码器、匹配滤波器和自适应均衡器；支持时钟可编程；功耗低；支持两层布板设计；采用封装形式，引脚。 内部结构原理图是内部功能框图。现将-中各主要模块工作原理作以介绍。 高性能的中的 内核由、一个用于实时调试的诊断控制器单元（）、内部存储器（ 、指令缓存、数据缓存）和一个级中断控制器组成。其中

4、，是高性能的位增强型 ，主频高达。用于引导，并通过符合标准的测试访问端口 来实现对所有片上系统的监控。内部带有在线仿真单元（）和逻辑状态分析单元（），可支持软件的实时跟踪调试。对于中断，用中断级控制器（）可将个中断源映射到中断控制器的个可编程中断级输入端，并可由软件来控制和改变，在所有级中断中，第级优先级最高，第级优先级最低。 外部存储器及其接口的外存可通过外部存储器接口（）来进行扩展，其工作频率最高达，并支持的地址空间，这对于嵌入式系统来说已经足够了。整个存储地址空间分为四个区域，区域映射到片内，区域映射到片外（通过接口扩展），区域映射到片内外围设备寄存器，区域映射到外部存储器（通过接口扩展

5、）。其中区域又分为个大小可编程设置的，最大为，最小为。表是该区域的典型配置方式。表1 区域3的典型配置方式BANK 起始地址 结束地址 大小（MB） 使用类型 5 0x7F80 0000 0x7FFF FFFF 8 ROM 4 0x7F00 0000 0x7F7F FFFF 8 SDRAM 3 0x7000 0000 0x7EFF FFFF 240 外设 2 0x6000 0000 0x6FFF FFFF 256 外设 1 0x5000 0000 0x5FFF FFFF 256 SDRAM 0 0x4000 0000 0x4FFF FFFF 256 SDRAM 解调器解调器全面兼容- 和标准，

6、支持、和等不同调制方式的解调。对于日本系统，它还能够对进行后处理，以从多路帧中提取单独的传输流（）。解调器内部集成有一个高性能的模数转换器，可以直接处理从调谐器出来的中频信号（包括 、 和 ，最高达）。另外，还带有用于调谐器增益控制和中频增益控制的数字等，并可降低调制比特流恢复的比特误码率（）。 互连总线为了改善芯片内部数据传输总线瓶颈问题，采用基于 （奥米加）技术的高速先进的来实现互联。能够为各个模块之间的数据传输提供较高的片上带宽和较低的访问延迟，其多路路由器允许多模块之间进行同步读和写，这样使得有效带宽得到最大的使用率。 视频解码器视频解码器用于比特流的解压缩和视频流的构建，它实际上是通

7、过对一副副图片（画面）进行解码来实现的。一般来说，在新画面显示的同时，下一副画面就已开始插入相应的启动代码检测器，这样就可以自动设置相应的寄存器对下一副画面进行解码。此外，该视频解码器还包括子图解码器、图像显示单元及单元，而其多层显示功能也大大丰富了电视显示效果。 数字编码器数字编码器用于将:的数字视频流转换成标准的模拟基带信号，也可以将:的数字视频流转换为和信号。它提供有路模拟输出，可以支持()、()、等三种组合输出方式。此外，内部还集成有音频子系统、调制解调器、时钟发生器等单元模块，还有智能卡接口、异步串口、收发器以及增强型高速并口等片内外设接口。典型应用在应用设计中，要充分考虑到芯片的性

8、能要求和极限参数，表给出了的主要参数。表2 QAMi5516极限参数和电特性参数参  数 符  号 最小值 典型值 最大值 单位 电源电压1 VDD3MAX 3.0 3.3 3.6 V 电源电压2 VDD18MAX 1.6 1.8 2.0 V 输入和双向引脚容限电压 VI18MAX GND-0.5 VDD18+0.5 V 输入、输出和双向引脚容限电压1 VI5MAX GND-0.5 5.5 V 输入、输出和双向引脚容限电压2 VO3MAX GND-0.5 VDD3+0.5 V 输出电流 IOMAX 20 mA 贮存温度 TSMAX 55 20 125 偏置温度 TAMAX

9、-55 20 125 图是一个基于的典型数字有线电视机顶盒的功能示意图。当有线电视网利用同轴电缆传送的数字电视射频信号（频率范围为）送到前端调谐器（）后，该信号会变换为一个中心频率为的中频信号，并通过 输入到内部的解调器，以完成信号的定时恢复、载波恢复、数据成型、自适应均衡和维特比解码（，又叫格形解码）、解交织、解码和去随机化，最后将得到的符合标准的传输流经过串并口输出。这样就完成了整个信道解码。显然，这部分功能主要是由硬件来完成的，软件只需对相应的寄存器进行初始化和控制。从输出的传输流又将从送到信源解码模块以进行解复用、视频解码和音频解码；然后再经过 视频编码器、音频等处理模块，就可以输出相

10、应格式的音视频信号了。存储器模块主要包括、和等。其中用于存放用户应用程序，用于存放系统、用户配置信息以及所有的节目信息，是系统和应用程序运行的地方，而视频则用作视频解码缓冲区以存放数据。外围接口模块包括与外界的接口及控制电路。其中和网络接口用于系统和主机的数据传输，也可用于系统软件升级和机顶盒故障诊断。前面板和遥控接口用于接收前面板和遥控器的输入。智能卡接口用于支持有条件访问控制系统，该接口符合国际标准。此外，接口用于软件调试和下载。在工程设计中，对芯片操作系统的选取也是至关重要的，但这方面较易被忽视。事实上，操作系统往往会对系统的开发时间、难度和整机价格起到相当大的作用。在其配套的软件开发包中带