新型数字机顶盒的管理模块设计

吴资玉 谭保初

　　1引言

　　有线电视数字机顶盒是用模拟电视机接收数字电视节目、提供广播与交互式多媒体应用功能的终端设备。近年来，随着数字多媒体业务和Internet网络的迅速发展，新型数字机顶盒可以有效利用我国巨大的有线电视网络资源，完成视频点播、数字电视的接收、IP网络电话及接入Internet等综合业务功能。这种数字机顶盒已由以前单一的解密收费装置发展成为集解压缩、调制解调、解密收费和交互控制为一体的数字化传输和终端设备。

　　新型数字机顶盒将家庭的数字业务用一个终端设备进行整合，符合未来家庭用户的需求。但由于其功能繁杂，存在着许多新的技术难题，比如：如何有效地协调管理数字电视、IP电话、Internet连接等综合业务；目前许多机顶盒均是单向的或者利用电话线回传，如何实现视频点播等新兴的服务业务等。因此，我们有必要选取主频较高、数据吞吐量大、具有宽带交互功能和高性价比的处理芯片以及优良低廉的软件平台来完成管理模块的设计。

　　2方案设计与芯片选择

　　首先对数字机顶盒进行了需求分析，即通过数字机顶盒向家庭用户同时提供互联网接入、数字电视及IP电话业务，并可开展丰富的增值业务。根据业务需求及接口方式，新型数字机顶盒的硬件体系结构采用了模块化的设计，主要包括外部以太网接口模块、内部以太网接口模块、模拟用户线路接口模块、音视频解码模块和中心管理模块。外部以太网接口模块提供与外网之间的以太网接口，内部以太网模块提供与户内电脑的以太网接口，模拟用户线路接口提供两路模拟电话机的接口；音视频解码模块提供一路数字电视的解码输出及其相关交互功能；管理模块则负责各业务流的协议及接口转换。首先，外部以太网接口接收外网路由器或交换机转发的数据帧，将其解封装，转交给网络处理器按3种业务进行分流；音视频解码处理模块接收主控制芯片分流后的TS数据流，进行MPEG-2解码后，输出到PAL/NTSC编码器，编码成模拟电视信号；内部以太网接口接收IP数据包，封装成MAC数据帧送往电脑终端；IP电话处理模块通过CODEC编解码芯片完成数字信号和模拟话音的转换后送往模拟话机。
　

　　在本文的设计方案中，中心管理模块完成了IP电话（语音业务），家庭上网（综合数据业务）和数字电视（视频处理业务）3种业务的网关功能。经过分析比较选择了三星公司生产的ARM7系列的S3C4510B作为其主处理芯片。S3C4510B是一款针对嵌入式应用的16/32位嵌入式处理器，该微控制器专为以太网通信系统的集线器和路由器而设计，具有低成本和高性能的特点,它内置了ARM公司设计的16/32位ARM7TDMI处理器,可以执行32位的ARM指令，也可执行16位的THUMB指令,并集成了多种外围部件。S3C4510B的系统时钟频率达到50 MHz，8 kB的Cache/SRAM，4 MB的Flash用于存放系统引导代码、嵌入式操作系统和应用软件。在设计的管理模块中，S3C4510B通过系统总线与一片FPGA芯片XC2S30相连。XC2S30与双通道VoSLAC(Voice over broadband Subscriber Line Audio