两种机顶盒器件STx5105与QAMi5516的对比分析

1 引言

　　数字电视机顶盒作为数字电视系统的终端设备，其类似于一台微型计算机，其核心器件集数字传输与编解码为一体，可以通俗理解为机顶盒CPU，但是该核心器件的选择和传统的计算机CPU的选择有所不同，在品牌、性能、价格、供货等方面需要充分考虑，本文对意法半导体公司(ST)推出的QAMi5516和STx5105数字电视机顶盒主器件进行比较分析。

2主要参数对比分析

　　目前国际上为机顶盒提供主器件平台的厂家，有ST、BROADCOM、ZORAN、LSI、FUJITSU、ATI、NEC、Conexant等公司，其中ST公司作为世界最大的工业半导体和机顶盒器件供应商之一，在研发实力、产品种类、供货实力等方面有显著优势。所以目前市场上机顶盒多选用ST公司的器件，尤其是中低端机顶盒主要选择ST公司的两款器件STx5105或QAMi5516。

　　OAMi5516是一款专门针对中低端市场的高性价比机顶盒器件，适用于数字有线电视(DVB-C)机顶盒，是ST公司推出的第一款内部集成有前端QAM(正交幅度调制)数字有线信号解调器与后端MPEG视频解码器件，因而在集成度、性价比等方面有所提高。

　　而STx5105是一款专门针对中低端市场的高性价比机顶盒器件，适用于数字卫星电视(DVB-S)、数字有线电视(DVB-C)、数字地面电视(DVB-T)机顶盒，它无内置QAM解调器。根据封装工艺以及面向不同的应用市场，STi5105系列产品有STx5105、STM5105和STB5105三种型号产品，这三种型号产品的硬件性能规格和应用相同。STx5105与QAMi5516器件主要参数如表1所示。



　　从表1可以看出，STx5105有两个显著的特点，第一个就是无内置解调模块，第二个就是适用范围广，通过外置不同的解调器件，适用于DVB-S、DVB-C和DVB-T机顶盒，图1是STx5105应用框图。



3应用电路对比分析

　　采用STx5105和QAMi5516设计的基于DVB-C机顶盒的应用电路原理分别如图2、图3所示。




　　从图2，图3应用电路原理可看出，两款器件主板电路模块总体结构相同，但应用细节方面还需要注意各个器件的特点。

　　高频头选择方面，STx5105方案的机顶盒采用Philips公司生产的CU1216L的高频头(内置QAM解调模块，直接输出TS流给STx5105处理)；QAMi5516方案的机顶盒采用Philips公司生产的CD1316L的高频头(输出中频信号给OAMi5516处理)。内存选择方面，STx5105方案的机顶盒采用一款型号为HY5DU561622(64 MB)的DDR内存，建议双向交互业务机顶盒采用64 MB内存，否则无法满足交互业务需求，对于单向机顶盒，可以采用K4H561638F(32 MB)的DDR内存，用于系统控制电路和MPEG-2解码器时的数据缓冲存储；采用S29GL064(8 MB)Flash ROM作为程序存储器，用于固化机器的控制程序。QAMi5516方案的机顶盒采用一片型号为57V641620ET(8 MB)SDRAM，用作AV解码器的数据缓冲存储器；采用一片57V281620ET (16 MB)SDRAM，用作系统控制电路的数据缓冲存储器；采用一片M28W640(8 MB)Flash ROM作为程序存储器，固化机器的控制程序。

4影响机顶盒速度和品质的因素

　　机顶盒尽管是家电产品，但从硬件和软件方面来说，它类似于一台微型计算机，所以在运行速度、扩展应用等方面也和计算机相似。以下给出硬件方面决定机顶盒的速度和品质主要因素。

　　4.1 CPU主频

　　CPU主频越高、处理速度越快，尤其是处理音视频信号和数据信号。STx5105主频速度高达200 MHz，是目前主流机顶盒速度最高的器件，其他型号的器件主频一般介于100～166 MHz，速度明显低于STx5105。

　　4.2内存频率

　　与CPU主频对应的是内存频率，内存频率越高，运行速度越快。如果只是CPU速度快，内存频率慢，那么CPU要花时间等待从内存读取数据，这样会降低处理速度。机顶盒内存主要采用SDRAM和DDR两种内存，而目前机顶盒内存主流采用DDR内存，DDR内存带宽比SDRAM要高，这样可以减少CPU从内存中读取数据的等待时间，提高处理速度。同时由于DDR接口的数据传输率比SDRAM高，易于支持扩展业务。而SDRAM接口传输率低，运行速度慢，无法支持大的扩展业务。 STx5105内存采用DDR-166 MHz，确保整体性能提升。

　　4.3封装工艺
优良的封装工艺可以减少主板元器件间的数据交换"时滞"现象，同时提高系统抗干扰能力，因为干扰也会影响处理速度。目前机顶盒主器件一般采用TQFP(塑料方型扁平式)封装和BGA(球栅阵列)封装。

　　采用TOFP封装的器件，易于安装和维修，不容易出现虚焊等故障；而采用BGA封装则不利于维修，容易出现虚焊等故障。STx5105系列产品提供多种封装，主要采用TQFP封装。

5优势对比分析

　　STx5105在主频、内存频率、封装工艺、应用市场等方面要优于OAMi5516。

　　STx5105无内置解调器，适用于DVB-S、DVB-C和DVB-T 3种DVB标准的机顶盒，通过在STx5105前面采用不同的片外解调器，设计相应标准的机顶盒。而QAMi5516的市场定位只适用于DVB-C机顶盒，则内置QAM解调器。STx5105无内置解调器，则STx5105发热要低于QAMi5516，因为解调器是耗电、发热较大的模块。

　　在片内缓存以及数模转换模块(DAC)数量方面，STx5105与OAMi5516比较处于劣势，不过对于一款中低档机顶盒来说，4 KB的指令缓存和4 KB的数据缓存已足够用。QAMi5516有6个视频DAC模块和2路音频DAC模块；而STx5105只有4个视频DAC模块和2路音频DAC模块。QAMi5516可同时支持CVBS(Composite Video Broadcast Sighal复合视频信号。占用1路视频DAC)接口、YPhPr／YCbCr(色差分量视频信号，占用3路视频DAC)接口、S端子(S-Video视频信号，占用2路视频DAC)接口、SPDIF(Sony／Philips Digital Interface，占用1路音频DAC)数字音频接口的同时输出；STx5105只能同时支持CVBS、S-Video视频信号以及SPDIF音频信号输出，或者YPbPr／YCbCr、S-Video视频信号以及SPDIF音频信号同时输出。由此可以看出STx5105比QAMi5516同时支持的输出接口少。但是作为中低档机顶盒来说，一般接收、处理和输出的都是标准格式(图像水平清晰度500线)的信号，如果机顶盒上采用YPbPr／YCbCr接口，对提高图像输出质量而言意义不大。STx5105减少了2路DAC模块，相应的减少了内部集成的元器件数量，降低了集成度，减少器件发热量，提高了可靠性。因此，STx5105成本要比OAMi5516低，有更好的性价比。

　　机顶盒产品实际应用测试比较：通过对市面上不同厂家、不同器件的机顶盒产品测试后，发现基于STx5105的机顶盒确实在启动速度、换台速度、数据广播接收处理速度等方面都较基于QAMi5516的机顶盒略胜一筹。温度控制方面，有些厂家早期的基于QAMi5516的机顶盒为了降低器件温度还采用了散热片，现在一般通过增加、增大外壳上面的散热孔，采用热导流设计等手段来快速的散发机顶盒的热量。由于机顶盒一般采用铁皮外壳，长时间运行后外壳都有点烫手，通过对不同厂家机顶盒产品的测试，在环境温度35℃的条件下，机顶盒连续运行24小时，实测外壳温度最高为46℃，最低为42℃，都远远低于国家标准(国家标准规定对于铁皮外壳家电产品，长时间运行后外壳温度不得高于70℃)。

6结语

　　通过对比分析可以看出，STx5105在功能、速度等方面都能满足主流应用要求；通过减少内部集成元件(比如缓存、DAC模块)，减少高耗电模块(比如解调器)，降低集成度，减少器件温度，提高可靠性。同时STx5105可以应用于DVB-S、DVB-C、DVB-T 3个DVB标准平台，减少市场风险，为机顶盒下游厂家在器件供货方面提供保障；目前市场基于STx5105的机顶盒越来越多，应用不断成熟。

发布者：吕勇