基于ZR39235的單芯片降成本有線機頂盒方案

陳皚峰，向 麗，榮 瑋，莫 輝

（康佳集團，廣東 深圳 518053）

1 引言

數(shù)字電視逐步替代模擬電視是一次新的產(chǎn)業(yè)升級。中國擁有巨大的數(shù)字電視潛在消費市場，確立中國自己的技術(shù)標準來發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視事業(yè)，不僅可以滿足廣大人民群眾日益增長的物質(zhì)、文化需求，還可以帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，擺脫在DVD、數(shù)碼相機等領(lǐng)域受國外專利困擾的尷尬局面。

由于目前市場競爭激烈，各廠家紛紛壓縮成本，以價格優(yōu)勢來取得市場。在這種情況下，集團公司急需開發(fā)一款性價比高、運行穩(wěn)定、操作方便的經(jīng)濟型有線機頂盒，因此，本方案應(yīng)運而生。本方案基于卓然公司ZR39235[1]芯片的主流方案功能實現(xiàn)，基于此單芯片搭配凌訊公司的LGS-8913[2]解調(diào)即可實現(xiàn)完整的標清有線機頂盒方案，進而成為一款高性價比、低成本、標清產(chǎn)品線的主打產(chǎn)品。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計

2.1 芯片介紹

ZR39235[1]是高性能集成芯片，功能較強大，具備以下優(yōu)勢：1）處理速度快，CPU主頻300 MHz，32位處理器，遠高于現(xiàn)行的芯片主頻，支持硬件浮點運算；2）綠色設(shè)計，通過先進的半導體設(shè)計，使芯片在體積與功耗上下降，可通過Zoran芯片本身實現(xiàn)低功耗待機；3）集成度高，集成Demodulator，DDR Memory，SPI Flash Memory支持等，可在很大程度上滿足用戶對機頂盒功能和性能的需求；4）擴展能力強，支持2～4 Mbyte的串行Flash,與64 Mbyte的DDR內(nèi)存。帶USB接口，可擴展實現(xiàn)更多的多媒體功能。

2.2 方案介紹

2.2.1 整體方案

圖1為本方案硬件系統(tǒng)框圖。主電路采用ZR39235作為系統(tǒng)控制、解擾、解復用、MPEG-2解碼及視頻編碼、音頻D/A轉(zhuǎn)換等功能控制的主芯片，采用300 MI/s（兆指令/秒）的32位高集成度單芯片，信道部分為芯片內(nèi)部負責解調(diào)，配合各種外圍電路，電源電路配有讀卡器，構(gòu)成滿足國標要求的接收DVB-C標準的CA機。

在電路接口方面，接口兼容SDC251系列機頂盒的主板、控制板、卡板的接口標準，以便今后能使多機型共用相同的新主板、控制板、卡板和電源板。

用高效率開關(guān)電源供電，CPU支持低功耗模式，支持1 W以下低功耗待機。

2.2.2 工作原理

ZR39235采用最新的128LQFP封裝，內(nèi)置300 MHz，390 MI/s的32位RISC CPU和DMA控制器以及統(tǒng)一的OSG存儲器和A/V存儲器，集成多標準的編碼器以及可獨立編程的視音頻DAC。

由高頻頭電路輸出的中頻信號，通過解調(diào)芯片LGS-8913完成QAM解調(diào)及FEC前向糾錯，以并行或串行方式送出TS流。

ZR39235接收來自信道解碼器FE的TS流后，送到內(nèi)部的TSD模塊中，由其對數(shù)據(jù)進行解復用，形成音頻和視頻PES分組數(shù)據(jù)，通過A/V接口輸出給PDU MPEG-2解碼器進行解碼。PDU將PES分組進行解碼，輸出數(shù)字音頻和數(shù)字視頻各一組。一組數(shù)字視頻信號送到視頻解碼器中，被轉(zhuǎn)換成全電視信號（CVBS）或S端子信號（Y/C），經(jīng)過外部低通濾波后，便可直接送到電視機中。數(shù)字音頻信號送到音頻DAC中，轉(zhuǎn)換成立體聲模擬信號，經(jīng)外部低通濾波后輸出。

2.2.3 關(guān)鍵技術(shù)分析及實現(xiàn)途徑

關(guān)鍵技術(shù)一：低門限值的實現(xiàn)。無線接收環(huán)境存在各種各樣的干擾（用門限值指標無法控制），降低門限值方面，主要從PCB排版優(yōu)化設(shè)計入手，保證鎖定信號以后，傳輸鏈路上干擾最小。優(yōu)化電源設(shè)計也可以提高接收性能。對其他抗干擾的控制，需要模擬現(xiàn)場真實的網(wǎng)絡(luò)進行實驗調(diào)整。

關(guān)鍵技術(shù)二：輸出視頻指標的保證。采用IC每通道0.5美元，分離元件每通道1.0元人民幣，但對元件參數(shù)要求嚴格。為節(jié)約成本，本方案采用分離元件方案，為提高音視頻性能，必須從更改電路、調(diào)整走線、調(diào)整電路參數(shù)等方面著手提高視頻和音頻性能。

關(guān)鍵技術(shù)三：主板PCB設(shè)計。全新設(shè)計主板，考慮到公司的品質(zhì)控制新要求，需要與結(jié)構(gòu)、PCB等設(shè)計師團隊工作，共同協(xié)商方案。既要兼顧EMC特性、熱可靠性的一致性，又要考慮電路的可生產(chǎn)性，更要考慮美觀、成本等因素，設(shè)計出不采用特殊、貴重的EMC器件，并能保持樣機和量產(chǎn)機一致的新產(chǎn)品。電源將采用新技術(shù)，實現(xiàn)更低成本、更好性能。電源的EMC設(shè)計很重要，不但電源自身的紋波要小，抗外部干擾的能力強，還要盡量減少主電路的干擾。SDC251主板電路布局如圖2所示。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計

3.1 整體方案

圖3為終端軟件的基本結(jié)構(gòu)圖，其具有如下特性：1）采用了同時具有穩(wěn)定性和擴展性獨立的通用模塊結(jié)構(gòu)，充分應(yīng)用成熟的技術(shù)成果，使構(gòu)建的系統(tǒng)更安全可靠；2）采用層次化的系統(tǒng)設(shè)計，虛擬驅(qū)動層采用類中間件技術(shù)，使上層應(yīng)用開發(fā)與底層驅(qū)動分隔開來，各層間接口規(guī)范化，使軟件的定制化更快更安全；3）建立一個規(guī)范的界面開發(fā)接口，使在業(yè)務(wù)開發(fā)中更改最多的界面開發(fā)快速穩(wěn)定，大大降低了軟件的故障率，提升了產(chǎn)品的質(zhì)量；4）集成了國內(nèi)主流CA系統(tǒng)，如Irdeto、NDS、同方、數(shù)碼視訊、算通、Conax和Viaccess等，數(shù)據(jù)廣播集成了茁壯、佳創(chuàng)、影立馳和天柏等。此數(shù)字電視終端軟件平臺的應(yīng)用，能快速和可靠地滿足運營商多變的、不斷擴展的業(yè)務(wù)需求。

根據(jù)用戶需求，軟件總體功能包括：1）運行狀態(tài)控制，包括運行、待機、關(guān)機和待機管理等。2）服務(wù)搜索功能，分為自動搜索、手動搜索和全頻段搜索，同時對NIT表、SDT表、PAT表和PMT表等的變化都要實時監(jiān)控并且給出提示讓用戶重搜。3）預定管理功能，包括節(jié)目預定、預定定時器管理、預定定時器瀏覽或刪除。4）節(jié)目管理功能，包括節(jié)目的編輯（刪除、交換），以及節(jié)目屬性的設(shè)定（喜愛、加鎖）。5）密碼管理，對機頂盒的密碼進行管理，包括密碼的修改、啟用和停用。6）聲道選擇，包括對節(jié)目播放的伴音通道的選擇。7）顯示屬性調(diào)整功能，對機頂盒選單的透明度進行調(diào)整，以及對圖像的顯示亮度、對比度和色度進行調(diào)整。8）節(jié)目播放功能，主要實現(xiàn)音視頻服務(wù)的播放和停止功能。9）EPG功能，主要實現(xiàn)對EIT表的數(shù)據(jù)收集、分析及處理，具體搜索運營商指定頻點Actual EIT和Other EIT搜索所有節(jié)目的EPG。10）升級功能，自動檢測到新軟件，然后啟動引導程序進行軟件升級。

3.2 詳細設(shè)計

3.2.1 軟件程序結(jié)構(gòu)

圖4為軟件程序結(jié)構(gòu)框圖。

最底層是Kernel，采用Nucleus實時嵌入式操作系統(tǒng)。再上一層是Zoran API和HAL（Hardware Abstraction Layer），主要目的是封裝了操作系統(tǒng)，給上層提供應(yīng)用接口，并通過HAL封裝硬件，提供應(yīng)用接口給上層應(yīng)用。Middleware層進一步把Zoran API和HAL層封裝，使上層的功能應(yīng)用程序與硬件平臺無關(guān)，使上層功能程序能夠移植到其他的硬件平臺。

功能層（Playctrl，DBSE，DEMUX 以及 Front End）實際為中間層（Middleware）的功能應(yīng)用，實現(xiàn)的是流程控制、數(shù)據(jù)的分析、TS流的解復用以及面板控制。

功能層上面是業(yè)務(wù)層，具體實現(xiàn)CA，EPG，NVoD和FTA等業(yè)務(wù)的具體實現(xiàn)[3]。

最上層是用戶界面層，直接面對用戶的UI，包括實現(xiàn)友好的用戶選單及遙控界面。

3.2.2 設(shè)計流程

ZR39235主體軟件設(shè)計思路是采用模塊化思想，主要包括FTA模塊、UI模塊、業(yè)務(wù)模塊以及第三方集成模塊，對底層模塊進行封裝，盡量減小與應(yīng)用層代碼的耦合度，以便后期移植和擴展。而在這些模塊中，UI模塊在機頂盒的控制軟件中負責整個機頂盒的流程控制、用戶管理和節(jié)目導航系統(tǒng)的呈現(xiàn)等，其布局與組織直接決定了機頂盒操作的方便性、界面的友好性。圖5顯示了UI模塊的設(shè)計流程。

4 小結(jié)

數(shù)字電視機頂盒是模擬電視向數(shù)字電視過渡的最佳解決方案，是家庭必備的多媒體信息終端，可以享受電視、數(shù)據(jù)、語音等全方位的信息服務(wù)。但隨著市場競爭的加劇，機頂盒廠家利潤空間愈來愈小，對低成本的追求便成了廠家的目標。筆者提出的ZR39235單芯片設(shè)計方案，可以滿足用戶的個性化需求，同時設(shè)計簡單，性價比高，值得推廣。

[1]Zoran.SupraTV@235/236[EB/OL].[2010-05-05].http：//www.zoran.com/IMG/pdf/SupraTV235.pdf.

[2]LS.LGS-8913 DMB-TH信道解調(diào)芯片[EB/OL].[2010-05-05].http：//www.legendsilicon.com.cn/?t=2&m=3&v=，8.

[3]GY/Z 203-2004，數(shù)字電視廣播電子節(jié)目指南規(guī)范[S].2004.