??? 數(shù)字電視機(jī)頂盒在過去幾年中國(guó)有線電視的市場(chǎng)中取得了飛速的發(fā)展,，目前的中國(guó)國(guó)內(nèi)有線數(shù)字電視機(jī)頂盒市場(chǎng)的保有量已經(jīng)超過四千萬(wàn)臺(tái)以上,。國(guó)內(nèi)的數(shù)字衛(wèi)星電視也在過去半年中得到發(fā)展,， 第一步是針對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū),，解決電視的收看問題，村村通項(xiàng)目用的機(jī)頂盒已經(jīng)開始招標(biāo)發(fā)放,，接下來衛(wèi)星電視也會(huì)進(jìn)行商業(yè)運(yùn)營(yíng),。地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)確定，信號(hào)已經(jīng)在多個(gè)地區(qū)發(fā)射,。電信運(yùn)營(yíng)商開展的IPTV目前在國(guó)內(nèi)也有幾百萬(wàn)的用戶,。
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??? 高清數(shù)字電視機(jī)頂盒是一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。以高清平板電視為例,，目前,，中國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上高清平板電視保有量已超過兩千五百萬(wàn)臺(tái)，而其中只有不到1%的用戶能收看到1~3個(gè)高清節(jié)目頻道,。這就帶來矛盾的局面:一方面大量用戶擁有高清平板電視機(jī),，另一方面大量電視節(jié)目是模擬和數(shù)字的標(biāo)清格式，決大多數(shù)已經(jīng)部署的機(jī)頂盒只具有標(biāo)清解碼能力,?？梢灶A(yù)見，未來高清機(jī)頂盒將會(huì)占有相當(dāng)大的市場(chǎng)份額。主要接收形式包括,，有線機(jī)頂盒,、地面波機(jī)頂、衛(wèi)星機(jī)頂盒,、一體機(jī)和IPTV,。
- 高清機(jī)頂盒技術(shù)發(fā)展與設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
??? 數(shù)字電視機(jī)頂盒的功能已經(jīng)從開始的接收碼流，解壓縮視音頻,，顯示EPG信息,，簡(jiǎn)單的OSD菜單，到現(xiàn)在的增加交互功能,，寬帶網(wǎng)視音頻應(yīng)用,，外圍的數(shù)據(jù)接口也增加了高速USB，以太網(wǎng)的接口,，eSATA接口等一些PC常用的接口。這些接口的增加使得機(jī)頂盒的應(yīng)用范圍得到有效的擴(kuò)展,，現(xiàn)在也可以用意法半導(dǎo)體(ST)的高性能機(jī)頂盒芯片STi7105來實(shí)現(xiàn)家庭媒體中心的應(yīng)用,。所以高清機(jī)頂盒的應(yīng)用開發(fā)已經(jīng)不再是單一的功能的開發(fā)，而是如何利用高性能的機(jī)頂盒芯片來開發(fā)多功能的應(yīng)用,，最大可能利用芯片處理能力,，這對(duì)機(jī)頂盒產(chǎn)品的開發(fā)是一個(gè)挑戰(zhàn)。
??? MPEG2作為數(shù)字電視采用的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)用了10多年,，新一代編碼格式H.264也已大量的得到應(yīng)用,，中國(guó)的AVS編解碼標(biāo)準(zhǔn)也在一些地方得到應(yīng)用。同時(shí)支持有線數(shù)字電視和IPTV的雙模機(jī)頂盒的應(yīng)用也越來越多,，因此,，對(duì)于芯片產(chǎn)品而言，不但要支持現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn),，還需要具有可升級(jí)的能力以便支持新的技術(shù),，所有這些都給機(jī)頂盒的開發(fā)提出更高要求，機(jī)頂盒的穩(wěn)定性也面臨更嚴(yán)格的挑戰(zhàn),。
??? 低成本,、高性能、低功耗的產(chǎn)品要求已經(jīng)開始變得非常重要,。定義產(chǎn)品在各種狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)最低功耗也已成為設(shè)計(jì)工程師的一大挑戰(zhàn),，他不僅需要了解芯片的低功耗的能力，還要知道如何用好這些能力,，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的最優(yōu)化并廣為市場(chǎng)接受,。
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圖1 ST機(jī)頂盒產(chǎn)品規(guī)劃圖
??? 在高性能的芯片上可以開發(fā)出很多復(fù)雜的應(yīng)用，也必然使得軟件，硬件開發(fā)的復(fù)雜度大大增加,，怎樣在短時(shí)間內(nèi),，高質(zhì)量地開發(fā)出滿足市場(chǎng)要求的產(chǎn)品對(duì)研發(fā)工程師和項(xiàng)目管理人員提出了挑戰(zhàn)。ST充分認(rèn)識(shí)到了客戶面對(duì)的挑戰(zhàn),，因此ST在提供高性能芯片的同時(shí),，也提供操作系統(tǒng)如Linux，WinCE,，OS21和成熟的驅(qū)動(dòng)軟件,，同時(shí)還提供能幫助研發(fā)工程師快速熟悉和使用的API源程序代碼，以及3FX OpenGL ES1.1的API,。
- ST高清機(jī)頂盒解決方案
??? 意法半導(dǎo)體(ST)是世界上最大的機(jī)頂盒(STB)芯片廠商,，目前中國(guó)國(guó)內(nèi)機(jī)頂盒廠家大量采用ST的芯片，ST的機(jī)頂盒芯片在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額最大,。ST通過不斷地推出新的產(chǎn)品,，提高芯片性能，降低芯片成本,，同時(shí)提升技術(shù)服務(wù)質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)并保持多年的市場(chǎng)領(lǐng)先地位,。
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圖2 基于STi7105的機(jī)頂盒架構(gòu)框圖
??? 目前ST已經(jīng)開發(fā)出了4代高清解碼芯片，在高清數(shù)字電視單片解碼SoC領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),，包括靈活的芯片技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì),，支持客戶進(jìn)行各種應(yīng)用的開發(fā)，成熟的低成本的先進(jìn)生產(chǎn)工藝等,。其中STi7105 是一款高性能H.264高清數(shù)字電視機(jī)頂盒SoC解碼芯片,，采用先進(jìn)的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝和優(yōu)化設(shè)計(jì)來完善，提升各個(gè)功能模塊的性能,，增加高速數(shù)據(jù)接口,，降低耗電量，降低系統(tǒng)的整體材料成本,。STi7105是一款應(yīng)用范圍很廣的SoC芯片,，主要用于有線高清數(shù)字電視機(jī)頂盒，衛(wèi)星高清數(shù)字電視機(jī)頂盒,，地面數(shù)字電視機(jī)頂盒,，IPTV機(jī)頂盒，網(wǎng)絡(luò)電視下載播放,，多媒體手持設(shè)備,，家用多媒體中心等等。
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圖3 STi7105內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
- STi7105技術(shù)特點(diǎn)及關(guān)鍵應(yīng)用
??? STi7105 芯片內(nèi)部集成了一顆高性能的ST40 應(yīng)用程序處理器,，它的實(shí)時(shí)處理,、運(yùn)算能力超過900DMIPS,，另外芯片內(nèi)還集成有兩顆實(shí)時(shí)運(yùn)算加速器，如果需要的話,，它們也可以用于各種運(yùn)算要求的處理,。如果把芯片的整個(gè)計(jì)算能力加在一起，STi7105的實(shí)時(shí)處理,、運(yùn)算能力能夠達(dá)到3,000DMIPS以上,。這樣的處理能力不但可以達(dá)到高清機(jī)頂盒的要求，還能夠充分滿足家庭多媒體中心的設(shè)計(jì)需求,。
??? STi7105的TS流輸入處理模塊可以支持4路TS流輸入,，1路TS流輸出，這個(gè)處理模塊內(nèi)可以同時(shí)處理,、分解多個(gè)碼流,，用于同時(shí)進(jìn)行錄像(PVR)、碼流回放,、畫中畫,。這些碼流可以從傳統(tǒng)的數(shù)字電視廣播通道過來，也可以來自CableModem,、EoC,、以太網(wǎng)IP、光纖的IP通道,。這個(gè)高性能模塊能為用戶提供靈活的產(chǎn)品開發(fā)模式。
??? 芯片的安全性功能的支持：STi7105具有完整的嵌入式安全加密,，解密功能,，包括DES、AES和DVB解擾器等等,，將會(huì)支持所有的高級(jí)安全功能,。目前，高級(jí)安全功能正處于主要CA廠家的認(rèn)證階段中,，包括Nagra,，NDS，Conax,，Irdeto等等,，ST也會(huì)和中國(guó)國(guó)內(nèi)的CA廠家永新視博、天柏,、數(shù)碼視訊等公司展開認(rèn)證工作,。 支持Windows DRM 10數(shù)字版權(quán)管理和安全視頻處理器(SVP)標(biāo)準(zhǔn)。它也支持DVB－CI及其他的機(jī)卡分離技術(shù),。
??? 視頻解碼格式：STi7105集成了高性能的視音頻解碼器,，其靈活的解碼架構(gòu)可以滿足目前已有的各種視音頻編碼壓縮格式的解碼要求,，也可以通過軟件升級(jí)來支持這些標(biāo)準(zhǔn)，在視頻編解碼方面,，它可以支持H.264 [email protected],，MPEG2 MP@HL，VC-1 MP@HL,，AP@L3,，MPEG4 P2 ASP@L5，DiVx格式,，RM,，RMVB，中國(guó)自己的視頻壓縮格式AVS,，已知的一些用于流媒體的視音頻格式和目前流行的Adobe Flash的格式,。除了解碼以外，7105還具有一定的視頻的編碼的能力,。其解碼器可以用于PVR,，畫中畫功能。支持1080p 60幀的格式,，這在目前的產(chǎn)品中是最先進(jìn)的,。內(nèi)置的圖像降噪聲處理，增強(qiáng)優(yōu)化的后處理電路能夠給用戶帶來前所未有的優(yōu)美圖像,。
??? 在音頻編解碼器方面,，它可以支持MPEG-1 layer I/II, MP3, MPEG-2 layer II, AC-3 Dolby Digital，DD+,，AAC,，AAC+SBR等等，也可以支持杜比,，DTS的新算法,。同時(shí)可支持中國(guó)DRA音頻標(biāo)準(zhǔn)，還也可以用于音頻編碼,。
??? 視音頻接口方面,，7105支持最新版本的HDMI 1.3接口標(biāo)準(zhǔn)，支持1080p 60幀的格式,，支持各種隔行,、逐行掃描顯示格式，各種格式之間的互相轉(zhuǎn)換,，同時(shí)支持模擬的視頻接口如YPbPr,、CVBS和數(shù)字視頻信號(hào)的輸入和輸出，從而增強(qiáng)了7105的應(yīng)用靈活性,。
??? STi7105使用的DDR2接口和32位統(tǒng)一存儲(chǔ)系統(tǒng),，使設(shè)計(jì)人員可以使用成本更具競(jìng)爭(zhēng)力的,、高容量的DDR2外部存儲(chǔ)器，DDR2的速率可以達(dá)到800MHz,。高容量存儲(chǔ)器在復(fù)雜系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)中可以降低系統(tǒng)成本,，為客戶提供最大的價(jià)值。
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圖4 基于STi7105的便攜多媒體設(shè)備架構(gòu)框圖
??? 在同類產(chǎn)品中,，STi7105具有最低的功耗和最好的散熱性能,，在客戶設(shè)計(jì)出的機(jī)頂盒產(chǎn)品中可以不使用散熱片而可以長(zhǎng)時(shí)間的正常工作。此外其先進(jìn)的電源管理功能,，獨(dú)特的設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高STi7105的低功耗性能,，有助于終端產(chǎn)品達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，7105的待機(jī)功耗小于0.1W,，大大優(yōu)于國(guó)際能源組織(IEA)“1W節(jié)能計(jì)劃”的標(biāo)準(zhǔn),。
??? STi7105同時(shí)支持多路高速USB2.0接口，高速以太網(wǎng)接口,，配合高性能的芯片解碼能力,，適于機(jī)頂盒、汽車多媒體播放器或家庭多媒體中心等應(yīng)用,。SATA接口用于硬盤的連接,，可用于PVR應(yīng)用，MMC卡接口也集成到該芯片中,。
??? 圖形加速處理器的性能在機(jī)頂盒的應(yīng)用中變得越來越重要,，STi7105集成了高性能的2D加速器，其圖形處理能力可應(yīng)用于3D圖形顯示,，從而豐富了應(yīng)用的表現(xiàn)能力,。ST提供3FX OpenGL ES API接口。高速CPU加上高性能的圖形加速器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)下一代中間件,、插件及Flash媒體播放功能的更好支持,。