Цифровая приставка SD DVB-C на чипе STi5197

 

Заказчик

Российский OEM/ODM-производитель электроники.

Задача

Разработать цифровую абонентскую приставку для приёма SD-сигналов стандарта DVB-С и воспроизведения декодированного потока на телевизионном приемнике. Приставка должна быть спроектирована на базе процессора STi5197 компании STMicroelectroniсs. Корпус должен быть выполнен в минимальном форм факторе. Готовое устройство нацелено на низкий ценовой сегмент.

Перед командой инженеров-разработчиков поставлены следующие задачи:

  • Выбор и оптимизация стоимости элементной базы
  • Расчет стоимости устройства при массовом производстве
  • Разработка принципиальной схемы
  • Проработка конструктивных особенностей
  • Трассировка печатной платы
  • Разработка дизайна корпуса
  • Разработка 3D-модели корпуса
  • Изготовление и отладка опытных образцов
  • Разработка программного обеспечения

Решение

В качестве ключевого компонента для приставки используется процессор STi5197 STMicroelectronics. Его отличительная особенность — интеграция на одном кристалле видео/аудиодекодеров и демодулятора, это даёт выигрыш в стоимости и габаритах конечного устройства.

Помимо процессоров компания STMicroelectronics выпускает ряд дополнительных микросхем и активных компонентов для STB, закрывая практически полностью всю номенклатуру компонентов для приставок цифрового телевидения, что существенно снижает себестоимость изделия в целом. ST осуществляет сопровождение и полную техническую поддержку на этапе разработки изделия. Также компания предоставляет отлаженные решения для реализации программного обеспечения.

1. Основные требования к проектируемой платформе

Приставка должна принимать сигналы в диапазоне рабочих частот 47—863 МГц для стандарта DVB-C, декодировать видеопоток в формате MPEG-2 и выдавать декодированное видео на телевизионный приёмник. Формат выходного видеосигнала: SD (720х576), композитный и компонентный. К телевизионному приёмнику устройство подключается через разъём SCART.

Телеприставка должна быть оснащена кнопкой дежурного режима, картоприемником смарт-карт и ИК-приёмником для приёма команд с дистанционного пульта управления. Также она должна поддерживать системы условного доступа (Conditional Access System) для просмотра платных каналов.

Устройство должно иметь следующие функции:

  • Просмотр программы передач (EPG)
  • Переключение между списками каналов для ТВ и радио
  • Редактирование каналов
  • «Любимые» каналы
  • Многоязыковая поддержка пользователя
  • Возможность обновления ПО по эфиру (OTA)

Общая структура устройства:

2. Схемотехника

В качестве процессора для проекта был выбран STi5197 от STMicroelectronics. Он обеспечивает аппаратные возможности по декодированию видео MPEG-2, декодированию звука и встроенный демодулятор DVB-C.

Структурная схема устройства:

За реализацию пользовательских функций приставки отвечает Linux, Windows CE и OS21-совместимое ядро ST40. На кристалле реализованы ЦАП для аналогового звука и видео. Для фильтрации и усиления аналогового видео и звука применена внешняя микросхема STV6432. Управление приставкой осуществляется дистанционно через ИК-порт.

При выборе тюнера для проекта были рассмотрены два типа устройств: традиционный CAN-тюнер, представляющий собой готовое устройство в металлическом экране, и силиконовый тюнер – это фактически цифровая микросхема, где вся обработка осуществляется в цифровом виде. Выбор осуществлялся по критериям: габаритные размеры, стоимость решений, поддержка драйверов, технические параметры приема сигнала. В качестве тюнера был выбран силиконовый селектор фирмы Maxlinear MXL203. Данное решение имеет значительно меньшие габариты и высокое качество приема сигналов.

В качестве памяти программ и данных использовалась микросхема DDR суммарным объёмом 32 Мбайт. Загрузка приставки осуществляется с внешней SPI Flash.

Для удешевления стоимости печатная плата реализована с применением двух слоев и односторонним монтажом. Печатная плата выполнена в минимальном форм-факторе, трассировка DDR выполнена с учетом целостности сигналов и расчетом требуемых волновых сопротивлений.

3. Программное обеспечение

Программное обеспечение цифровой приставки было разработано на базе операционной системы OS21 и STAPI — низкоуровневого программного интерфейса, поставляемого STMicroelectronics. Выбор OS21 обусловлен низкими требованиями к производительности системы и объему оперативной и флеш-памяти.

Основные модули ПО:

  • Модуль управления тюнером: сканирование полосы частот, переключение между каналами, получение потока
  • Плеер потока MPEG-2
  • Графический интерфейс выбора канала, сканирования, работы с «любимыми» каналами
  • Модуль поддержки ПДУ
  • Модуль работы со смарт-картой
  • Сервисные утилиты: обновление ПО и т.п.

4. Конструкция корпуса

Для заказчика были проработаны несколько вариантов стилистических направлений дизайна корпуса. В соответствии с выбранным направлением была проведена детальная проработка дизайна устройства. Готовый дизайн конструктор реализовал в виде 3D-модели.

В процессе разработки были решены задачи по обеспечению заданных тепловых режимов при сохранении компактных размеров и привлекательного дизайна: проработана система вентиляционных отверстий. В специальных САПР было произведено тепловое моделирование устройства, используя модель платы и модель корпуса.

Еще одна особенность разработки: создание конструкции с минимальным количеством деталей и крепежных элементов. Задача была решена успешно: готовый корпус состоит всего из двух деталей, а крепление платы и корпуса обеспечивается 4 винтами. Такая конструкция корпуса обеспечивает максимальную простоту сборки, что дополнительно снижает стоимость производства.

Преимущества

  • Использование микросхем одного производителя, что облегчает техническую поддержку
  • Минимальное количество компонентов
  • Конструкция корпуса из двух деталей, что обеспечивает низкую стоимость и простоту сборки
  • Низкая себестоимость изделия