• 高清機頂盒技術發展與設計挑戰

??? 數字電視機頂盒的功能已經從開始的接收碼流，解壓縮視音頻，顯示EPG信息，簡單的OSD菜單，到現在的增加交互功能，寬帶網視音頻應用，外圍的數據接口也增加了高速USB，以太網的接口，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用范圍得到有效的擴展，現在也可以用意法半導體(ST)的高性能機頂盒芯片STi7105來實現家庭媒體中心的應用。所以高清機頂盒的應用開發已經不再是單一的功能的開發，而是如何利用高性能的機頂盒芯片來開發多功能的應用，最大可能利用芯片處理能力，這對機頂盒產品的開發是一個挑戰。

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

??? 低成本、高性能、低功耗的產品要求已經開始變得非常重要。定義產品在各種狀態下實現最低功耗也已成為設計工程師的一大挑戰，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，以實現產品的最優化并廣為市場接受。

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圖1 ST機頂盒產品規劃圖

??? 在高性能的芯片上可以開發出很多復雜的應用，也必然使得軟件，硬件開發的復雜度大大增加，怎樣在短時間內，高質量地開發出滿足市場要求的產品對研發工程師和項目管理人員提出了挑戰。ST充分認識到了客戶面對的挑戰，因此ST在提供高性能芯片的同時，也提供操作系統如Linux，WinCE，OS21和成熟的驅動軟件，同時還提供能幫助研發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

??? 意法半導體(ST)是世界上最大的機頂盒(STB)芯片廠商，目前中國國內機頂盒廠家大量采用ST的芯片，ST的機頂盒芯片在國內市場份額最大。ST通過不斷地推出新的產品，提高芯片性能，降低芯片成本，同時提升技術服務質量來實現并保持多年的市場領先地位。

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圖2 基于STi7105的機頂盒架構框圖

??? 目前ST已經開發出了4代高清解碼芯片，在高清數字電視單片解碼SoC領域積累了豐富的經驗，包括靈活的芯片技術架構設計，支持客戶進行各種應用的開發，成熟的低成本的先進生產工藝等。其中STi7105 是一款高性能H.264高清數字電視機頂盒SoC解碼芯片，采用先進的半導體生產工藝和優化設計來完善，提升各個功能模塊的性能，增加高速數據接口，降低耗電量，降低系統的整體材料成本。STi7105是一款應用范圍很廣的SoC芯片，主要用于有線高清數字電視機頂盒，衛星高清數字電視機頂盒，地面數字電視機頂盒，IPTV機頂盒，網絡電視下載播放，多媒體手持設備，家用多媒體中心等等。

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圖3 STi7105內部結構簡圖

• STi7105技術特點及關鍵應用

??? STi7105 芯片內部集成了一顆高性能的ST40 應用程序處理器，它的實時處理、運算能力超過900DMIPS，另外芯片內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的數字電視廣播通道過來，也可以來自CableModem、EoC、以太網IP、光纖的IP通道。這個高性能模塊能為用戶提供靈活的產品開發模式。

??? 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也會和中國國內的CA廠家永新視博、天柏、數碼視訊等公司展開認證工作。 支持Windows DRM 10數字版權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。

??? 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，這在目前的產品中是最先進的。內置的圖像降噪聲處理，增強優化的后處理電路能夠給用戶帶來前所未有的優美圖像。

??? 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換，同時支持模擬的視頻接口如YPbPr、CVBS和數字視頻信號的輸入和輸出，從而增強了7105的應用靈活性。

??? STi7105使用的DDR2接口和32位統一存儲系統，使設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。高容量存儲器在復雜系統的應用開發中可以降低系統成本，為客戶提供最大的價值。

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圖4 基于STi7105的便攜多媒體設備架構框圖

??? 在同類產品中，STi7105具有最低的功耗和最好的散熱性能，在客戶設計出的機頂盒產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，獨特的設計進一步提高STi7105的低功耗性能，有助于終端產品達到節能標準，7105的待機功耗小于0.1W，大大優于國際能源組織(IEA)“1W節能計劃”的標準。

??? STi7105同時支持多路高速USB2.0接口，高速以太網接口，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用。SATA接口用于硬盤的連接，可用于PVR應用，MMC卡接口也集成到該芯片中。