前言

隨著信息技術的不斷發展，通信技術、電視技術以及計算機技術已進入了相互結合的新時代。交互式電視（ITV）正是這種結合的具體體現。所謂交互式電視，是一種受用戶控制的電視，在節目間和節目內用戶能夠作出選擇和決定，是一種非對稱雙工通信模式的新型電視技術。其中，數字機頂盒（STB）是實現交互功能的關鍵技術之一。作為ITV系統中的用戶終端，它是普通電視與寬帶傳輸網絡之間的橋梁。通過STB用戶坐在家中的電視機前，可以實現視頻點播（VOD）、家庭購物、家庭辦公、電子游戲等多種服務，而且還能在普通電視機上收看到高清晰度的數字電視節目。

1 SAA7214與SAA7215功能特點及結構

SAA7214和SAA7215是PHILIPS公司推出的一套STB解決方案。前者負責實時性要求較高的硬件解復用、視頻音頻源解碼，并分離出視音頻數據流，以及與解碼相關聯的外圍I/O設備控制等。后者負責音頻、視頻和圖形的解碼、編碼，并將解碼后的數據流分成音頻信號和視頻信號輸出。

1.1 SAA7214的功能特點及接口

SAA7214主要用來傳輸MPEG—2格式信息的源解碼器。SAA7214內含一個MIPS PR3001芯片，該芯片是一個通過擴展設計能夠實現內置控制的32位每秒百萬條指令的RISC規格的CPU，該芯片工作主頻為40.5MHZ。SAA7214還包含有通用異步收發器（UART）、I2C單元和IEEE1284接口。SAA7214的串行通信控制器包括三個UART。它具有兩個UART特性的TxD和RxD管腳，并且通過兩條數據線RTS和CTS來支持自動的數據流控制。另一UART是唯一的雙工接口(TXD、RXD)且支持RTS、CTS數據流控制。UART也能工作在雙線方式,且在這種方式下他們通過RXD和TXD簡單接收和發送數據。SAA7214的I2C控制器包括2個串行接口，它適合I2C總線規格，并且支持標準和快速I2C總線模式。在相同的總線情況下，通過不同的編程I2C邏輯可以在主發送器模式、主接受器模式、從發送器模式、從接受器模式中任選一個進行操作。

1.2 SAA7215的功能特點和結構

SAA7215是一個包括音頻解碼和視頻解碼的MPEG-2格式的源解碼器。除了一些基本的MPEG功能外，SAA7215還提供像編碼輸出視頻一樣的增強圖表﹑背景顯示和滿屏顯示的方法。由于對音頻和視頻解碼有著最佳的結構，因此能夠在外部存儲器和CPU處理能力方面最大限度地支持圖表處理功能。

SAA7215有著完善的存儲器結構，用于低端設備的16Mbits和用于中高端設備的32Mbits，因此它能很好地進行MPEG數據流和圖表的處理和控制。當訪問圖表寄存器時，其還為CPU提供了高的帶寬和短的等待時間。SAA7215內部集成了帶有Y/C，CVBS和RGB輸出的視頻編碼器。SAA7215具有以下幾個特征：

（1）有單個或兩個外部同步DRAM。由于在MPEG解碼器中有效地使用了存儲器，因而有超過1Mbit的存儲空間用于圖表處理，而在雙SDRAM配置中可用的存儲空間為17Mbit。

（2）在以字節寬度或串行位格式的PES或ES中，有專用于壓縮音頻和視頻的輸入設備，并用選通信號來區分視頻和音頻數據。

（3）靈活的存儲器分配能最好地區分不同任務的存儲器。

（4）支持邊界掃描測試和外部SDRAM自檢。

2基于SAA7214與SAA7215的系統硬件設計

根據SAA7214和SAA7215的功能特點，該系統硬件電路采用模塊化結構設計，主要由四部分組成：通信模塊、主控模塊、控制面板模塊、IC卡模塊。各模塊可各自獨立更換。

2.1通信模塊

通信模塊具體包括：QAM解調板和電話板（或雙向模塊）。

QAM解調板可將HFC網傳送來的經QAM調制的信號，經調諧頻率變換，QAM解碼、解交織、解RS碼、解擾等處理后，輸出MPEG—2解復用前的標準碼流（即TS流）。這部分主要由一片VES1820X芯片完成。

電話板采用DTMF方式調制上行信號，以電話網作為上行通道，下行采用64QAM的數字調制方式。有線電視網進行雙向改造后，可選用雙向模塊實現交互功能，雙向模塊采用BPSK方式調制上行信號，以有線電視網作為上行通道。

2.2主控模塊

主控模塊：具體指主板。主要有SAA7214、SAA7215、UDA1320A芯片和存儲器組成。

SAA7214芯片能將TS流進行MPEG-2源解碼，并分離出視頻和音頻數據流，以及與解碼相關聯的外圍I/O設備的控制等。

SAA7215負責音頻、視頻以及圖形的解碼、編碼，并將解碼后的數據流分成音頻信號和視頻信號，視頻信號由SAA7215輸出。SAA7215還具有完善的存儲器結構，采用了DRAM、SDRAM、FLASH等，通過這些存儲芯片使軟件的運行速度大大加快。

音頻信號由UDA1320A輸出。UDA1320A是一個具備位數據流轉換技術的單芯片正相立體DAC，它具有低功率消耗和低電壓工作模式；具有256、384和512三種不同頻率的系統時鐘；通過靜態管腳控制可以選擇不同的頻率；支持16KHZ至48KHZ的抽樣頻率；集成了數字濾波和正相DAC。

2.3控制面板模塊

控制面板模塊包括：鍵控板和顯示板。它是通過一塊AT89C2051單片機來控制面板的各項功能，并與主板模塊中的SAA7214相聯系。將已解調、解碼和編碼后的視頻、音頻信號（即模擬信號）分別由機頂盒的各相應端口輸出，完成對STB的功能控制和顯示。同時可用遙控器實現所有基本功能的控制與切換。

2.4 IC卡模塊

IC卡模塊：指IC卡板，具有智能IC卡CA解擾功能。該板中使用了TDA8004接口芯片，它位于IC卡與微處理器之間，無需接大量的外部元件就能完成保護和控制功能。信號通過接口與主板中的SAA7214相連，具有相應的權限確認功能，當機頂盒接收到權限確認信息后，才對數字電視節目進行解碼，供用戶收看。實現有條件接收解密處理，這樣通過IC卡可實現收費電視、付費點播、征訂等業務。

3系統軟件結構

該機頂盒系統軟件結構可以分為三個層次：業務軟件應用層、實時事件處理層、系統內核及驅動層。

3.1業務軟件應用層

業務軟件應用層相當是覆蓋在驅動和操作系統之上的一層接口，它是根據系統業務需要而制定的，為用戶應用程序實現機頂盒的各種功能服務的。如綜合信息、電子商務、電子游戲等。

3.2實時事件處理層

實時事件處理層是將應用程序與低層的操作系統、硬件細節隔離開來的軟件環境，它使應用程序不依賴于具體的硬件平臺，是業務軟件應用程序與硬件平臺的中間件，此軟件系統采用了OpenTV中間件。OpenTV中間件提供給用戶應用程序完整的應用程序接口，使應用程序只需調用這些函數，就可以實現機頂盒系統所應具有的所有功能。這樣，使得用戶應用程序部分的工作變得非常簡單。

3.3系統內核及驅動層

本系統所采用的操作系統是pSOS，硬件驅動層主要是針對各種硬件模塊，提供相應的驅動程序。主要的驅動包括：接口模塊，包括I2C接口操作控制，智能卡的控制等；音頻模塊；視頻模塊；解復用模塊；解碼模塊，Flash驅動模塊等。

4結束語

以上介紹了基于SAA7214與SAA7215芯片的有線電視機頂盒軟軟硬件的系統結構及功能框圖。該系統采用高度開放的模塊化結構設計，系統前端將模擬的視、音頻信號經MPEG-2視像編碼壓縮成數字信號，把多路數字信號經復接器復接后，再進行QAM調制發射，作為用戶的下行數字信號。用戶采用電話DTMF或BPSK作為上行，通過上行通道就能把用戶的選擇信息傳送給系統服務中心（系統前端）。這樣就能夠在寬帶網（既有線電視網）中實現交互式視頻點播（VOD）、股票信息及分析和及時交易、遠程教育、信息發送等。且該有線電視機頂盒的操作系統和應用軟件可由控制服務器通過下行信道廣播下來，如需擴展機頂盒的應用能力，只須修改或增加相應的軟件即可，無需對機頂盒的硬件作大的改動，給系統升級帶來了方便。

目前，國內廣播電視系統已開始了向數字電視的轉變，雖然近期的數字應用更多的還是將模擬彩電數字化，但隨著用戶對功能需求的增加，以及有線運營商服務內容的豐富，具有多功能的交互式的有線電視機頂盒也會得到日益廣泛的應用，并且會有較大的市場。