采用GX1121和GX3001的ABS-S机顶盒解决方案

      本文介绍了基于杭州国芯科技有限公司产品GX1121(ABS-S解调芯片)和GX3001（MPEG2解码芯片）的直播卫星机顶盒完整解决方案.文中从芯片功能特征、系统方案设计和基于标准版本的机顶盒软件架构等方面详细阐述了该解决方案的功能特点.最后结合整机测试评估及市场推广情况，综合说明该方案为直播卫星接收机顶盒设计的最佳性价比选择.

1．引言

　　直播卫星是中国创新型产业布局的一个重要组成部分，集中了卫星通信技术、微电子技术、计算机技术等诸多领域的最新成果，极大地提高我国广播电视的覆盖水平，增强广播电视的服务能力，促进包括卫星设计与制造技术、节目传输技术、安全播出技术等在内的技术研究水平的提升，推动相关的产品制造、服务行业的发展与产业升级。预计会形成上千亿的市场规模，从而最终实现对GDP拉动作用。当前中国存在着巨大的直播卫星收视需求，杭州国芯公司得到国家广电总局的许可研发ABS-S解调芯片，并为缩短厂商的开发周期与降低整机bom考虑，推出GX1121(ABS-S解调芯片)和GX3001（MPEG2解码芯片）的直播卫星机顶盒完整解决方案。

2．ABS-S机顶盒功能概述：

      GX1121+GX3001方案ABS-S机顶盒是一款符合中国广播电视直播卫星”村村通”软件功能及硬件指标的数字卫星接收机.此方案接收机解调符合中国先进广播系统(ABS-S)所规定的调制信号.方案带有两路视频输出,一路S-VIDEO输出,一路左右声道音频输出,能满足不同用户的音视频输出需求.以下是该方案机顶盒的一些补充说明:

      支持信息服务

      强大的节目管理功能

      可通过串口或卫星进行远程升级

      软件界面美观且容易操作

3.基于GX1121和GX3001的DVB-C机顶盒设计

　　3．1系统硬件设计

      以下主要从系统的信道及信源两方面介绍我们方案的设计。图1为我们方案的系统应用框图：

图1 系统应用框图

      3．1．1GX1121应用电路设计

      GX1121是国内首款支持中国先进广播系统（卫星）（ABS-S）的卫星信道接收芯片，采用0.13微米工艺，高度集成从基带模拟信号采样到MPEG码流输出的完整功能，实现ABS-S传输的数字视音频及数据内容的解调与信道解码，可用于卫星机顶盒和卫星调谐器集成。它按照国标ABS-S设计，由针对I路和Q路的双10比特高精度A/D，QPSK/8PSK解调，信道均衡，LDPC解码，TS输出等部分构成，在恶劣条件下提供良好的接收性能，并提供灵活易用的用户接口，能为直播星数字机顶盒及调谐器厂家提供优异的解决方案。GX1121的结构框图如图2所示。

图2 GX1121结构框图

　　外部晶振及PLL接口电路

图3 接口电路

　　ADC外部电路

      ADC部分对射频模块输出的基带信号I/Q进行采样，把频谱从模拟域映射到数字域。采样时钟为91.8MHz，I/Q信号可选择差分输入模式或单端输入模式，以适应不同RF芯片设计方案。I/Q信号最佳稳定输入幅度的选择也可由寄存器配置，以充分利用ADC采样精度。
AGC接口电路

      AGC部分是根据ADC采样后的数据，计算出输入信号的平均功率，并将这个功率和设定的标准功率值AGC_STD相比较，调整AGC信号去控制射频芯片的低噪声增益。AGC控制采用脉冲密度调制波（PDM），抑制抖动性能远远超过PWM方式。

　　外围电路只需简单的RC滤波电路。其电压控制范围根据使用的RF芯片可以作出相应的调整，这里我们给出了一个通用的电路，如图4所示：

图4 GX1121 AGC电路   3．1．2GX3001芯片特点

      GX3001是面向DVB-C/DVB-S/DVB-T市场推出的一款低成本高性能机顶盒解码芯片，内部集成高性能32位RISCCPU、MPEG2解复用器、MPEG2视音频解码器、去隔行及后处理单元、真彩色的OSD及2D图形加速、电视编码及视频DAC等功能模块，提供优异的整机功能、性能和BOM成本。

      其高性能的32位CPU可以提供强大的软件处理能力，支持各种高级应用。成熟的实时操作系统和API库可以显著缩短用户开发周期。

      真彩色的OSD及2D图形加速可以提供绚丽的界面效果，支持数据广播中的各种浏览器需求。专有的视频处理算法可以完成视频去隔行和缩放效果，提供视频逐行输出。同时灵活的抓屏功能可以提供各种快拍和多画面浏览功能。

      电视编码支持所有的PAL和NTSC制式，内部集成的四路视频DAC可以满足各种视频输出需求，包括SCART接口。

      同时GX3001可外挂以太网芯片，支持简单交互应用。另外GX3001具有业界极小的LQFP144封装，降低了整机PCB复杂度和BOM成本。

      综上所述，利用灵活的配置和外设，GX3001可以满足DVB-C/DVB-S/DVB-T市场高性价比的需求。

      3．2系统软件设计

      直播星机顶盒软件主要包含下载器（Loader）和应用软件（ApplicationSoftware,AS）两个部分。下载器实现系统启动和空中升级应用软件。AS实现机顶盒所有基本应用功能。本节具体介绍系统的应用软件架构。

      在直播星的硬件平台上实现了如下应用软件架构:

图5 软件架构图    各模块描述：

      PSI/SIengine：在应用软件中，节目搜索和EPG信息都需要获取PSI、SI中各个表的详细数据信息，另外有些表中的数据是需要软件实时获取或者监控的，因此如何对这些表进行过滤和解析需要一定的方式组织起来。PSI/SIengine有效组织起PSI/SI表的监控，过滤和解析，增强了软件功能实时性和代码的可读性。

      UI系统：搭建一个机顶盒界面开发平台，提供丰富的控件种类和强大功能，提高了界面开发效率。

      NODE：管理机顶盒数据存储，减少flash的碎片，保证数据的有效存储和快速提取。

      Search：相关表的接收机制建立在PSI/SI引擎之上，完成机顶盒的节目搜索，排序和保存。节目搜索包括单频点搜索和自动搜索。

      EPG：相关表的接收机制建立在PSI/SI引擎之上，当解复用没过滤到EPG数据，EPG模块处于睡眠状态，当有数据时，EPG模块才有效快速的解析存储数据。这样可以在不浪费系统资源的情况下，达到实时更新新的数据和删除过期数据的目的。

      Book：实现预约节目功能，预约时间到自动切换到用户预约的节目上。

      Time：实现两个功能，一是为机顶盒提供系统时间，二是为上面应用和同层的其他模块提供定时器功能。

      AV：主要是对音视频的一些操作。包括播放节目，声道的设置和读取、音量的调整和读取、音量等级的设置和读取、电视广播制式的读取和设置。

      Dbase：调用NODE实现对于机顶盒数据的存储，读取，删除，修改，增加。

      Informationservice：实现了信息服务数据的过滤，整理，XML的解析和界面的菜单处理这些部分。

      目前国内很多STB生产厂商采用GX1121+GX3001方案通过了广电的直播星入网认证测试，同时其方案整体性能及公司的贴近式服务得到国内STB生产厂家的一致认可。

      由于市场竞争日益激烈，STB厂商感到上市时间的压力越来越大，要求芯片供应商提供更全面高效的技术支持，因此芯片供应商的技术支持水平已经成为STB厂商选择方案时考虑的重要因素。以往国外芯片厂商大都采取委托国内代理商进行技术支持的方式，但是现在这种模式已经难以满足整机厂商对差异化设计和上市时间的双重要求。作为本土企业，杭州国芯在技术支持方面具有得天独厚的优势，除了提供全套的GX1121、GX3001开发套件（包括样片，评估板，应用手册，评估软件，标准C语言驱动程序）之外，还提供由芯片设计人员组成的现场支持小组，完成从差异化设计、现场调试、软件整合一直到整机量产测试方案等所有环节的技术支持，确保客户在最短的时间内实现量产。

      总之，面对美好的前景和激烈的竞争，STB厂商需要采取更加灵活的技术策略应对各种新的设计挑战，基于GX1121和GX3001的直播卫星机顶盒完整解决方案是您的理想选择。

参考文献：

      [1]GX1121datasheet，HangzhouNationalchipScience&TechnologyCo.,Ltd;

      [2]GX3001datasheet，HangzhouNationalchipScience&TechnologyCo.,Ltd;

      [3]邓圻贵等，数字机顶盒原理、应用与维修，人民邮电出版社；

      [4]中华人民广播电视标准GB/T233-2008；

      [5]JohnG.Proakis，现代通信系统，电子工业出版社；