DVB-C广播电视系统视频传输接口ASI的实现

 

　　在目前的DVB-C广播电视系统的传输接口中，有两种MPEG-2视频传输接口标准：异步串行接口标准 ASI和同步并行接口SPI。SPI一共有11位有用信号，每位信号差分成两个信号用来提高传输抗干扰性，在物理链接上用DB25传输，因此连线多且复杂，传输距离短，容易出现故障。但SPI是并行11位信号，处理简单且扩展性强，因此目前一般的MPEG-2视频编码器的输出和视频解码器的输入都是标准的并行11位信号。ASI用串行传输，只需一根同轴电缆线传输，连线简单，传输距离长。根据SPI和ASI的优缺点，需要传输信号的SPI和ASI的互相转换。

　　1 SPI信号结构

　　并行传输系统SPI包括一位时钟信号、8位数据信号、一位帧同步信号PSYNC和一位数据有效信号DVALID。帧同步信号对应TS包的同步字节047H，DVALID信号用来区分TS包的长度为188个字节或204个字节。当TS包长为188字节时，DVALID信号一直为高，同时所有信号都与时钟信号保持同步。SPI数据格式如图所示。

　　

 

　　2 ASI接口

　　ASI传输流可以有不同数据速率，但传输速率恒定，为270Mbps，因此ASI可以发送和接收不同速率的MPEG-2数据。ASI传输系统为分层结构。最高层、第2层使用MPEG-2标准ISO/IEC 13818-1(Systems)，第0层和第1层是基于ISO/IEO CD 14165-1的FC纤维信道。FC支持多种物理传输媒介，本方案选用同轴电缆传输，图2是基于同轴电缆的ASI传输系统框图。

　　首先将包同步的MPEG-2传送包的8-bit码字转换成10-bit码字;接着在并/串转换时，当要求输入一个新字、而数据源还没有准备好时，应插入一个K28.5的同步字，以达到ASI的固定270Mbps传输速率。所形成的串行比特流将通过缓冲/驱动电路和耦合网络，送到同轴电缆连接器上。插入同步码字可以有三种方法：传输码流的单个字节前后不能都是同步字;传输码流的单个字节前后必须都是同步字;或者是两者的组合。

　　到达同轴电缆的接收数据，首先要经过连接器和耦合网络耦合到恢复时钟和数据的电路上，然后进行串/并变换;为了恢复字节同步，ASI解码器必须先搜寻到K28.5同步字，一旦搜索到该同步字，即为随后接收的数据标定了边界，从而建立了解码器输出字节的正确字节排列;最后进行10/8-bit变换，恢复出包同步的MPEG-2 TS码流数据。但是K28.5同步字不是有效数据，因此解码时必须删除。

　　3 ASI接口实现方案

　　在本方案中，MPEG-2 TS码流由单片MPEG-2编码器MB86390提供，它输出符合SPI标准的并行11位信号，TS包长度为188个字节。在SPI/ASI转换方案中，主要选用CYPRESS公司cyb923/cyb933芯片、异步FIFO和逻辑编程器CPLD实现。

　　cyb923主要实现码字的8/10bit转换、插入同步字K28.5和并/串变换。ASI的传输速率恒定为270MHz，而输入MPEG-2 TS码率是不同的，所以要用FIFO实现速率匹配，需要对输入的SPI数据、FIFO和cyb923之间的通信进行逻辑控制。综合性能、价格和程序复杂度的考虑，本方案采用xilinx公司的CPLD逻辑编程器XC95108;用VHDL编程实现对它们的逻辑控制。ASI的解码也是相似的过程，cyb933主要实现10/8bit转换、去除同步字K28.5和串并变换。

　　3.1 ASI编码

　　在ASI的编码过程中，只需将MPEG-2 TS的八位数据和一位TS码率传输时钟输入到CPLD。因为在本方案中，TS格式为188个字节，因此数据有效信号DVALID一直为高，CPLD忽略这个信号，只管接收TS码流数据，而不用关心TS码流的同步头。PSYNC帧同步信号也一样忽略。CPLD将接收到的数据以TS码率时钟写入FIFO。当FIFO半满时，CPLD接收到FIFO的半满信号，然后CPLD给cyb923发FIFO可读信号，cyb923以27Mbps读取FIFO中的数据;当CPLD计数到cyb923读取了一定数量的FIFO数据，CPLD则向cyb923发送FIFO不可读信号，防止FIFO读空。MPEG-2传输码率的并行最大速度为27/8=3.375Mbps，而读FIFO速率为27Mbps，因此FIFO不会有溢出。考虑到延时，本方案选用较小容量的FIFO7202。cyb923在FIFO不可读时，向ASI码流中填充K28.5以维持270Mbps的固定传输速率。最后串行数据经过驱动就可用同轴电缆传送出去。本方案中，同步字K28.5的插入采用传输码流的单个字节前后不能都是K28.5同步字的方式。这种方案相对其它两种方案来说，判断和处理都相对简单。