基于ST40GX1与STi5514的网络交互式数字电视机顶盒硬件设计

（2）外设接口模块

　　ST40GX1的外设接口模块包括通用接口模块和视频专用接口模块，其中通用接口模块包括两个与ST40系列处理器兼容的全双工异步串行通信端口、中断控制器、符合IEEE1149规范的调制控制器、实时时钟、4个用户可编程的PLL、24位输入输出方向可配置的并行I/O口，以及两个符合V1.1规范的USB主控制器和收发器、Modem模拟前端接口MAFE、两个可配置为支持I2C或SPI总线接口标准的同步串行控制器（SSC0和SSC1）、Teletext输入接口、两个使用异步协议的SmartCard接口、用于和外部微控制器通信的存储映射邮箱（Mailbox）、符合PCI2.1规范的PCI接口控制器、两路音频PCM输入接口和一路PCM输出接口等；而视频专用接口及处理模块则包括字视频输入端口和2D图象处理器，这两个CCIR601-656视频输出端口（DVP0，DVP1）可以同时输入VCbCr4：2：2格式的视频数据，并将其装入局部存储器。也可对没有内嵌同步信号的视频来根据SAV/EAV协议提供外同步信号支持，用户可以从输入的视频图像中设定视频捕获窗口以及活动窗口的子窗口。数字编码其（DENC）将数字视频流转换为标准的模拟基带PAL/SECAM/NTSC信号以及RGB和YUV模拟分量信号，如果在LMI上使用32位的DRAM，则可以获得RGB24位的数字视频流，2D图象处理器（或图像块传送引擎）拥有两个2D DMA图像数据输入源，可完成一整套强大的处理操作，除可完成普通2D图形加速功能外，还可完成不同图形格式（RGB/ YUV等）之间的转换，其中包括块填充、块拷贝、异步复合、色彩变换以及2D缩放处理等功能。

　　基于STi5514和ST40GX1的系统构成

　　根据STi5514和ST40GX1的功能特点，图1给出了本系统的总体结构方案。

图1

　　◇ 前端解码部分

　　由于STi5514内置三路TS流解扰通道，故采用双路的Turner+STV0297QAM解调器同时解调两个频道的基于DVB-C的视频数据传输流，充分利用STi5514的硬件解扰、控制处理以及解码能力，可以实现画中画功能，其中Turner可以采用MicroTune的MT2040单芯片调谐器以节省空间和成本，此外，通过外接STE422，对IEEE1394接口输入提供支持。

　　◇ 后端解码部分

　　后端解码由STi5541完成，STi5514通过外接8MB共享的SDRAM完成在信道解调、解复用以及解码过程中所需要的存储资源，STi5514通过MPX总线共享位于ST40GX1 EMI接口上的16MB FLASH，通过ATA接口外接硬盘存储器以扩展VCR应用。STi5514解码后的符合ITU-R601_656标准的视频数据通过视频输出端口直接输入到ST40GX1的两路视频输入端口中的DVP0。STi5514向ST40GX1发送27M赫兹的像素时钟以及同步信号，以确保STi5514视频数据正确接收。

　　◇ 图形处理

　　当用ST40GX1处理二维图形时，可先用ST40GX1来接收来自STi5514的解码视频流，并经过插值、色彩空间坐标变换后，与网页浏览等其他视频进行透明度处理（Alpha blending）、饱和度处理（Gamma Processing）等复合处理，从而形成统一的视频帧缓存数据，在通过内部的DENC将其编码为模拟电视能接收处理的复合视频信号CVBS、SVideo或分量信号RGB、YUV等输出。

　　由于ST40GX1只支持3.3V的PCI接口，故可通过Intel的SB21150BC来扩展3.3V或5V的PCI插槽；在需要3D图象处理的情况下，也可以通过外插PCI 3D图形加速卡来实现。

　　◇ 交互式应用的网络接口

　　交互式应用的硬件部分可由ST40GX1以及相应的网络接口完成。考虑到网络接口的带宽接入方式要求，设计时可利用ST40GX1对外部提供的PCI总线接口，并集成Cable Modem、Ethernet等高速接口。

　　（1）Cable Modem

　　首先选择符合Docsis1.1/Euro-docsis1.1规范的Cable Modem前端单芯片接口芯片 STV0396作为Cable Modem解决方案，这一部分既可以作为一个独立的PCI卡来设计，也可以将其直接嵌入母板上，STV0396是一个高度集成的调制解调系统，包括支持上行和下行符合DOCSIS1.1规范的物理层规范接口，媒体接入控制（MAC）以及功能强大的32位ST20 RISC处理器、PCI、EMI/MPX等与ST40GX1相兼容的外部接口。STV0396采用316管脚的GBA封装，除需外接双向调谐器外，还需要添加下行方向的声表面波滤波器（SAW、上行方向的线路放大器以及时钟等，才能实现与线缆头端设备CMTS之间的通信连接，其典型接口电路如图2所示。

　 （2）以太网接口

　　可选择基于RTL8139C的3.3V以太网芯片组作为接口芯片，这是因为芯片具有高度集成、在嵌入式系统中使用广泛以及10/100M自适应特性、自带PCI接口、在类Linux操作系统下驱动程序容易找到等优点。RTL8139采用128管脚的QPF/LQPF封装，可通过PCI总线接口与ST40GX1相连。