數(shù)字電視機頂盒在過去幾年中國有線電視的市場中取得了飛速的發(fā)展，目前的中國國內(nèi)有線數(shù)字電視機頂盒市場的保有量已經(jīng)超過四千萬臺以上。國內(nèi)的數(shù)字衛(wèi)星電視也在過去半年中得到發(fā)展， 第一步是針對偏遠地區(qū)，解決電視的收看問題，村村通項目用的機頂盒已經(jīng)開始招標發(fā)放，接下來衛(wèi)星電視也會進行商業(yè)運營。地面數(shù)字電視廣播標準已經(jīng)確定，信號已經(jīng)在多個地區(qū)發(fā)射。電信運營商開展的IPTV目前在國內(nèi)也有幾百萬的用戶。

　　高清數(shù)字電視機頂盒是一個重要發(fā)展趨勢。以高清平板電視為例，目前，中國國內(nèi)市場上高清平板電視保有量已超過兩千五百萬臺，而其中只有不到1%的用戶能收看到1~3個高清節(jié)目頻道。這就帶來矛盾的局面:一方面大量用戶擁有高清平板電視機，另一方面大量電視節(jié)目是模擬和數(shù)字的標清格式，決大多數(shù)已經(jīng)部署的機頂盒只具有標清解碼能力?？梢灶A(yù)見，未來高清機頂盒將會占有相當大的市場份額。主要接收形式包括，有線機頂盒、地面波機頂、衛(wèi)星機頂盒、一體機和IPTV。

　　高清機頂盒技術(shù)發(fā)展與設(shè)計挑戰(zhàn)

　　數(shù)字電視機頂盒的功能已經(jīng)從開始的接收碼流，解壓縮視音頻，顯示EPG信息，簡單的OSD菜單，到現(xiàn)在的增加交互功能，寬帶網(wǎng)視音頻應(yīng)用，外圍的數(shù)據(jù)接口也增加了高速USB，以太網(wǎng)的接口，eSATA接口等一些PC常用的接口。這些接口的增加使得機頂盒的應(yīng)用范圍得到有效的擴展，現(xiàn)在也可以用意法半導(dǎo)體(ST)的高性能機頂盒芯片STi7105來實現(xiàn)家庭媒體中心的應(yīng)用。所以高清機頂盒的應(yīng)用開發(fā)已經(jīng)不再是單一的功能的開發(fā)，而是如何利用高性能的機頂盒芯片來開發(fā)多功能的應(yīng)用，最大可能利用芯片處理能力，這對機頂盒產(chǎn)品的開發(fā)是一個挑戰(zhàn)。

　　MPEG2作為數(shù)字電視采用的第一個標準已經(jīng)用了10多年，新一代編碼格式H.264也已大量的得到應(yīng)用，中國的AVS編解碼標準也在一些地方得到應(yīng)用。同時支持有線數(shù)字電視和IPTV的雙模機頂盒的應(yīng)用也越來越多，因此，對于芯片產(chǎn)品而言，不但要支持現(xiàn)有標準，還需要具有可升級的能力以便支持新的技術(shù)，所有這些都給機頂盒的開發(fā)提出更高要求，機頂盒的穩(wěn)定性也面臨更嚴格的挑戰(zhàn)。

　　低成本、高性能、低功耗的產(chǎn)品要求已經(jīng)開始變得非常重要。定義產(chǎn)品在各種狀態(tài)下實現(xiàn)最低功耗也已成為設(shè)計工程師的一大挑戰(zhàn)，他不僅需要了解芯片的低功耗的能力，還要知道如何用好這些能力，以實現(xiàn)產(chǎn)品的最優(yōu)化并廣為市場接受。

　　圖1：ST機頂盒產(chǎn)品規(guī)劃圖。

　　在高性能的芯片上可以開發(fā)出很多復(fù)雜的應(yīng)用，也必然使得軟件，硬件開發(fā)的復(fù)雜度大大增加，怎樣在短時間內(nèi)，高質(zhì)量地開發(fā)出滿足市場要求的產(chǎn)品對研發(fā)工程師和項目管理人員提出了挑戰(zhàn)。ST充分認識到了客戶面對的挑戰(zhàn)，因此ST在提供高性能芯片的同時，也提供操作系統(tǒng)如Linux，WinCE，OS21 和成熟的驅(qū)動軟件，同時還提供能幫助研發(fā)工程師快速熟悉和使用的API源程序代碼，以及3FX OpenGL ES1.1的API。

　　ST高清機頂盒解決方案

　　意法半導(dǎo)體(ST)是世界上最大的機頂盒(STB)芯片廠商，目前中國國內(nèi)機頂盒廠家大量采用ST的芯片，ST的機頂盒芯片在國內(nèi)市場份額最大。ST通過不斷地推出新的產(chǎn)品，提高芯片性能，降低芯片成本，同時提升技術(shù)服務(wù)質(zhì)量來實現(xiàn)并保持多年的市場領(lǐng)先地位。

　　圖2：基于STi7105的機頂盒架構(gòu)框圖。

　　目前ST已經(jīng)開發(fā)出了4代高清解碼芯片，在高清數(shù)字電視單片解碼SoC領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗，包括靈活的芯片技術(shù)架構(gòu)設(shè)計，支持客戶進行各種應(yīng)用的開發(fā)，成熟的低成本的先進生產(chǎn)工藝等。其中STi7105 是一款高性能H.264高清數(shù)字電視機頂盒SoC解碼芯片，采用先進的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝和優(yōu)化設(shè)計來完善，提升各個功能模塊的性能，增加高速數(shù)據(jù)接口，降低耗電量，降低系統(tǒng)的整體材料成本。STi7105是一款應(yīng)用范圍很廣的SoC芯片，主要用于有線高清數(shù)字電視機頂盒，衛(wèi)星高清數(shù)字電視機頂盒，地面數(shù)字電視機頂盒，IPTV機頂盒，網(wǎng)絡(luò)電視下載播放，多媒體手持設(shè)備，家用多媒體中心等等。

　　圖3：STi7105內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖。

　　STi7105技術(shù)特點及關(guān)鍵應(yīng)用

　　STi7105 芯片內(nèi)部集成了一顆高性能的ST40 應(yīng)用程序處理器，它的實時處理、運算能力超過900DMIPS，另外芯片內(nèi)還集成有兩顆實時運算加速器，如果需要的話，它們也可以用于各種運算要求的處理。如果把芯片的整個計算能力加在一起，STi7105的實時處理、運算能力能夠達到3,000DMIPS以上。這樣的處理能力不但可以達到高清機頂盒的要求，還能夠充分滿足家庭多媒體中心的設(shè)計需求。

　　STi7105的TS流輸入處理模塊可以支持4路TS流輸入，1路TS流輸出，這個處理模塊內(nèi)可以同時處理、分解多個碼流，用于同時進行錄像(PVR)、碼流回放、畫中畫。這些碼流可以從傳統(tǒng)的數(shù)字電視廣播通道過來，也可以來自CableModem、EoC、以太網(wǎng)IP、光纖的IP通道。這個高性能模塊能為用戶提供靈活的產(chǎn)品開發(fā)模式。

　　芯片的安全性功能的支持：STi7105具有完整的嵌入式安全加密，解密功能，包括DES、AES和DVB解擾器等等，將會支持所有的高級安全功能。目前，高級安全功能正處于主要CA廠家的認證階段中，包括Nagra，NDS，Conax，Irdeto等等，ST也會和中國國內(nèi)的CA廠家永新視博、天柏、數(shù)碼視訊等公司展開認證工作。 支持Windows DRM 10數(shù)字版權(quán)管理和安全視頻處理器(SVP)標準。它也支持DVB－CI及其他的機卡分離技術(shù)。

　　視頻解碼格式：STi7105集成了高性能的視音頻解碼器，其靈活的解碼架構(gòu)可以滿足目前已有的各種視音頻編碼壓縮格式的解碼要求，也可以通過軟件升級來支持這些標準，在視頻編解碼方面，它可以支持H.264 HP@HL4.1，MPEG2 MP@HL, VC-1 MP@HL, AP@L3, MPEG4 P2 ASP@L5, DiVx格式，RM，RMVB，中國自己的視頻壓縮格式 AVS，已知的一些用于流媒體的視音頻格式和目前流行的Adobe Flash的格式。除了解碼以外， 7105還具有一定的視頻的編碼的能力。其解碼器可以用于PVR，畫中畫功能。支持1080p 60幀的格式，這在目前的產(chǎn)品中是最先進的。內(nèi)置的圖像降噪聲處理，增強優(yōu)化的后處理電路能夠給用戶帶來前所未有的優(yōu)美圖像。

　　在音頻編解碼器方面，它可以支持MPEG-1 layer I/II, MP3, MPEG-2 layer II, AC-3 Dolby Digital, DD+，AAC, AAC+SBR等等，也可以支持杜比，DTS的新算法。同時可支持中國DRA音頻標準，還也可以用于音頻編碼。

　　視音頻接口方面，7105支持最新版本的HDMI 1.3接口標準，支持1080p 60幀的格式，支持各種隔行、逐行掃描顯示格式，各種格式之間的互相轉(zhuǎn)換，同時支持模擬的視頻接口如YPbPr、CVBS 和數(shù)字視頻信號的輸入和輸出，從而增強了7105的應(yīng)用靈活性。

　　STi7105使用的DDR2接口和32位統(tǒng)一存儲系統(tǒng)，使設(shè)計人員可以使用成本更具競爭力的、高容量的DDR2外部存儲器，DDR2的速率可以達到800MHz。高容量存儲器在復(fù)雜系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)中可以降低系統(tǒng)成本，為客戶提供最大的價值。

　　圖4：基于STi7105的便攜多媒體設(shè)備架構(gòu)框圖。

　　在同類產(chǎn)品中，STi7105具有最低的功耗和最好的散熱性能，在客戶設(shè)計出的機頂盒產(chǎn)品中可以不使用散熱片而可以長時間的正常工作。此外其先進的電源管理功能，獨特的設(shè)計進一步提高STi7105的低功耗性能，有助于終端產(chǎn)品達到節(jié)能標準，7105的待機功耗小于0.1W，大大優(yōu)于國際能源組織(IEA)“1W節(jié)能計劃”的標準。

　　STi7105同時支持多路高速USB2.0接口，高速以太網(wǎng)接口，配合高性能的芯片解碼能力，適于機頂盒、汽車多媒體播放器或家庭多媒體中心等應(yīng)用。SATA接口用于硬盤的連接，可用于PVR應(yīng)用，MMC卡接口也集成到該芯片中。

　　圖形加速處理器的性能在機頂盒的應(yīng)用中變得越來越重要，STi7105集成了高性能的2D加速器，其圖形處理能力可應(yīng)用于3D圖形顯示，從而豐富了應(yīng)用的表現(xiàn)能力。ST提供3FX OpenGL ES API接口。 高速CPU加上高性能的圖形加速器可以實現(xiàn)對下一代中間件、插件及Flash媒體播放功能的更好支持。