來源：電子技術(shù)應(yīng)用 作者：肖會兵 張 躍 彭 飛

摘要：從現(xiàn)有交互式數(shù)字電視機頂盒的發(fā)展以及局限性出發(fā)，介紹了st microelectronics公司新近推出的適合于交互式數(shù)字電視應(yīng)用的st40gx1和sti5514芯片的功能特點以及接口。提出了二者相結(jié)合構(gòu)成雙cpu的高性能網(wǎng)絡(luò)交互式數(shù)字電視機頂盒的方案，并給出了包括前端在內(nèi)的系統(tǒng)的具體構(gòu)成。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電視 機頂盒 dvb 圖形加速器 網(wǎng)絡(luò)接口 cable modem從硬件發(fā)展上來看，交互式機頂盒、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頂盒一般集成了cpu、解復(fù)用、音頻視頻解、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)目和類型等方面著手，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)用器和音頻視碼器對存取數(shù)據(jù)總線實的性要求嚴(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gross 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是，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，便成為機頂盒應(yīng)用的一個重要方面。

1 基于st40gx1與sti5514的雙cpu解決方案為解決上面提出的總是，選擇了st microelectronics公司最近推出的基于sti5514單芯片***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st40gxi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***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，利用擴展銀行卡等高級應(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是交經(jīng)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。

1.2.1 系統(tǒng)設(shè)備

st40gx1系統(tǒng)設(shè)備包括中央處理器（cpu）、用于dsp功能的浮點運行單元/加乘處理單元（fpu/mac）、存儲管理單元（mmu）以及dma控制模塊。

其中，cpu為32位superh risc，2通道超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)，主頻166mhz，16位指令定長，load-store結(jié)構(gòu)，8kb直接指令緩存，16kb直接操作數(shù)緩存，帶有一個片上乘法器。

存儲器支持4g的存儲空間，支持單塊或多塊虛擬內(nèi)存模式。頁面大小可以為1kb、4kb、64kb或