Digitale IPTV STB mit DVB-T / S / S2-Unterstützung

Projektübersicht

Im Auftrag eines Unternehmens, das Multimedia-Unterhaltungselektronik entwickelt, haben wir eine digitale IPTV-STB mit DVB-T- und DVB-S / S2-Unterstützung entwickelt, die auf dem SMP8654-Prozessor von SigmaDesigns basiert. Das System wurde mit einer physischen Schnittstelle für die Arbeit mit Smartcards ausgestattet.

Während der Arbeit an dem Projekt haben wir den Kunden auch bei der Treiberentwicklung und beim Testen unterstützt, wobei die Besonderheiten der STB-Hardware berücksichtigt wurden.

Projektübersicht

Bei der Entwicklung der IPTV STB mit DVB-T / S / S2-Unterstützung haben Promwad-Experten die folgenden Aufgaben ausgeführt: - Auswahl und Kostenoptimierung einer Elementbasis - Schaltplanentwicklung - Designkonzept und Leiterplattenführung - Erstellung der Konstruktionsdokumentation - Debuggen von Prototypen

Wie es gemacht wird

Kunde

Ein Entwickler von Consumer- und Multimedia-Elektronik.

Zielsetzung

Entwicklung einer hybriden IPTV-Set-Top-Box auf Basis des SMP8654-Medienprozessors von SigmaDesigns, die die Standards DVB-T (Terrestrial Digital Video Broadcast) und DVB-S / S2 (Satellite Digital Video Broadcast) unterstützt.

Lösung

Die Hauptaufgaben des Projekts umfassen:

• Auswahl und Kostenoptimierung der Stückliste.
• Schaltplanentwicklung.
• CAD-Design und PCB-Routing.
• Entwicklung der Hardware-Design-Dokumentation.
• Testen und Aufrufen von Prototypen.

Die Anfangsphase des Projekts umfasste die Prüfung und Untersuchung der Projektoptionen unter Berücksichtigung der Prozessorarchitektur und der Anforderungen an die STB-Funktionalität. Basierend auf der Studie wurden elektronische Komponenten für das Projekt ausgewählt, wobei die Implementierung von Peripherieschnittstellen berücksichtigt wurde.

1. Grundlegende Anforderungen an das Plattformdesign

Die Set-Top-Box sollte Signale im Frequenzband 174-863 MHz für terrestrischen Rundfunk und im Frequenzband 950-2150 MHz für Satellitenrundfunk empfangen und decodieren. Das unterstützte Format der Videoübertragung ist MPEG-2/4 mit SD- und HD-Auflösung (720 7576 und 1920х1080).

Die Set-Top-Box sollte mit zwei CI-CAM-Steckplätzen und einer Smartcard-Schnittstelle zum Dekodieren verschlüsselter Kanäle sowie zwei USB- und SATA-Schnittstellen zum Anschließen externer Speichergeräte ausgestattet sein. Zusätzlich sollten auf dem Gerät 10/100/1000 Mbit / s Ethernet- und IEEE802.11b / g Wi-Fi-Schnittstellen für die externe Netzwerkkonnektivität implementiert werden.

Die Set-Top-Box sollte über Cinch-Anschlüsse, einen Composite-Video-Ausgang, einen Komponenten-Video-Ausgang und zwei Audiokanal-Ausgänge an ein Fernsehgerät angeschlossen werden. Zusätzlich sollten die digitalen HDMI- und SPDIF-Ausgänge implementiert werden.

Die Set-Top-Box sollte mit einer Frontplatte ausgestattet sein, die ein VFD-Display und einen IR-Empfänger enthält, um Fernbedienungsbefehle zu empfangen.

2. Schaltungsdesign

Die STB wird vom SMP8654-Prozessor von SigmaDesigns angetrieben. Es verfügt über eine interne Architektur, die auf einer Multi-Kernel-Technologie basiert. Jeder Kernel ermöglicht die Ausführung einer Vielzahl von Aufgaben. Somit ist der SMP8654-Prozessor eine ideale Lösung für Multimedia-Geräte.

Der SMP8654 verfügt über zwei unabhängige Speichercontroller, mit denen die Gesamtproduktivität gesteigert werden kann, während Daten verarbeitet und Benutzeranwendungen gleichzeitig ausgeführt werden. Der Prozessor verfügt über mehrere Verarbeitungskerne mit Hardwarebeschleunigung für die Videodatenverarbeitung. Der SMP8654 kann unter Linux oder WinCE ausgeführt werden.

Die Set-Top-Box verwendet zwei unabhängige Tuner zum Empfangen und Decodieren von DVB-T- und DVB-S / S2-Signalen.

Für das Projekt wurde eine Reihe von Tunern verschiedener Hersteller in Betracht gezogen. Die Auswahl basierte auf den folgenden Kriterien: Herstellungskosten, Linux-Treiberunterstützung, Signalempfangsparameter, modularer Aufbau und ein integrierter Demodulator.

Um geschlossene Kanäle zu dekodieren, verwendet das System zwei unabhängige CI-Module. Die Verwendung kostengünstiger logischer Switches im System hilft dabei, den Verkehrsfluss zu wechseln und an die CI-Module zu senden. Aufgrund von Hardwareeinschränkungen (kein asynchroner Bus) erfolgt die Konfiguration und Verwaltung der CI-Module über einen Hardwarebussimulator mit I2C-Extendern.

Eine physische Schnittstelle für die Smartcard-Kommunikation wurde an Bord integriert.

Ein externer PHY / MAC-Controller-Chip wurde im System verwendet, um 10/100/1000 Mbit / s Ethernet zu implementieren, da ein Hardwarefehler des Prozessors die Verwendung eines internen MAC-Controllers mit einer Geschwindigkeit von 1.000 Mbit / s verhindert. Ein PCI-Bus wurde verwendet, um den Ethernet-Controller mit dem Prozessor zu verbinden. Der auf der Rückseite angebrachte RJ-45-Anschluss wurde verwendet, um das System mit einem Netzwerk zu verbinden.

Das System wurde mit einem Mini-PCI-Anschluss zum Anschließen von PCI-Geräten ausgestattet, der die Installation eines Wi-Fi-Moduls ermöglichte.

Vier DDR2-Chips mit jeweils 128 MB wurden zur Programm- und Datenspeicherung verwendet. An jeden Speichercontroller waren zwei integrierte Schaltkreise angeschlossen.

Das Betriebssystem wurde von externem NAND-Flash gestartet. Auf der Karte wurden zwei NAND-Flash-Chips installiert, die die Sicherung und Wiederherstellung des Systems ermöglichten.

Eine Frontplatte wurde über eine UART-Schnittstelle mit der Haupt-Set-Top-Box-Platine verbunden. Diese Lösung half bei der Steuerung und Programmierung des auf der Frontplatte montierten Mikrocontrollers, der wiederum alle erforderlichen Informationen auf dem VFD-Display anzeigte und die Daten von der Sensortastatur entfernte.

Auf der Karte wurde ein SATA-Anschluss installiert, um eine lokale Festplatte anzuschließen. Eine Festplatte wird über die Haupt-Set-Top-Box-Platine mit Strom versorgt.

Ein weiterer Anschluss wurde an der Rückseite angebracht, um externe Medien mit einer SATA-Schnittstelle zu verbinden.

Zwei Anschlüsse wurden verwendet, um Medien mit einer USB-Schnittstelle zu verbinden - einer wurde an der Vorderseite und der andere an der Rückseite angebracht.

Auf der Rückseite wurden 6хRCA-Ausgänge installiert, an denen Composite- / Komponenten-Videoausgänge und Audio-Stereokanäle angebracht waren.

Ein HDMI-Anschluss und ein optischer SPDIF-Sender wurden auf der Rückseite installiert, um digitale Mediengeräte anzuschließen.

DDR2-Routing und Differential-Pair-Routing ermöglichten die Signalintegrität und die geschätzten Anforderungen an den Wellenwiderstand.

Die schematische Entwicklung und das PCB-Routing ermöglichten die elektromagnetische Verträglichkeit.

Vorteile

• Durch die Verwendung des neuesten speziellen MPEG4-Decoders von SigmaDesigns konnte die Prozessorfunktionalität voll genutzt werden.
• Das Projekt umfasste die Unterstützung des Kunden bei der Entwicklung und dem Testen von Linux-Treibern basierend auf den Systemhardwareparametern.

Schnittstellen und Technologien	DVB-T, DVB-S / S2, Tuner, CI-CAM, Smartcard, SATA, MPEG4-Decoder
Projektmanagement-Tools	Redmine, SVN
Projektzeit	4 Monate