DVB-C廣播電視系統視頻傳輸接口ASI的實現

在目前的DVB-C廣播電視系統的傳輸接口中，有兩種MPEG-2視頻傳輸接口標準：異步串行接口標準 ASI和同步并行接口SPI。SPI一共有11位有用信號，每位信號差分成兩個信號用來提高傳輸抗干擾性，在物理鏈接上用DB25傳輸，因此連線多且復雜，傳輸距離短，容易出現故障。但SPI是并行11位信號，處理簡單且擴展性強，因此目前一般的MPEG-2視頻編碼器的輸出和視頻解碼器的輸入都是標準的并行11位信號。ASI用串行傳輸，只需一根同軸電纜線傳輸，連線簡單，傳輸距離長。根據SPI和ASI的優缺點，需要傳輸信號的SPI和ASI的互相轉換。

　　1 SPI信號結構

　　并行傳輸系統SPI包括一位時鐘信號、8位數據信號、一位幀同步信號PSYNC和一位數據有效信號DVALID。幀同步信號對應TS包的同步字節047H，DVALID信號用來區分TS包的長度為188個字節或204個字節。當TS包長為188字節時，DVALID信號一直為高，同時所有信號都與時鐘信號保持同步。SPI數據格式如圖所示。

　　2 ASI接口

　　ASI傳輸流可以有不同數據速率，但傳輸速率恒定，為270Mbps，因此ASI可以發送和接收不同速率的MPEG-2數據。ASI傳輸系統為分層結構。最高層、第2層使用MPEG-2標準ISO/IEC 13818-1(Systems)，第0層和第1層是基于ISO/IEO CD 14165-1的FC纖維信道。FC支持多種物理傳輸媒介，本方案選用同軸電纜傳輸，圖2是基于同軸電纜的ASI傳輸系統框圖。

　　首先將包同步的MPEG-2傳送包的8-bit碼字轉換成10-bit碼字;接著在并/串轉換時，當要求輸入一個新字、而數據源還沒有準備好時，應插入一個K28.5的同步字，以達到ASI的固定270Mbps傳輸速率。所形成的串行比特流將通過緩沖/驅動電路和耦合網絡，送到同軸電纜連接器上。插入同步碼字可以有三種方法：傳輸碼流的單個字節前后不能都是同步字;傳輸碼流的單個字節前后必須都是同步字;或者是兩者的組合。

　　到達同軸電纜的接收數據，首先要經過連接器和耦合網絡耦合到恢復時鐘和數據的電路上，然后進行串/并變換;為了恢復字節同步，ASI解碼器必須先搜尋到K28.5同步字，一旦搜索到該同步字，即為隨后接收的數據標定了邊界，從而建立了解碼器輸出字節的正確字節排列;最后進行10/8-bit變換，恢復出包同步的MPEG-2 TS碼流數據。但是K28.5同步字不是有效數據，因此解碼時必須刪除。

　　3 ASI接口實現方案

　　在本方案中，MPEG-2 TS碼流由單片MPEG-2編碼器MB86390提供，它輸出符合SPI標準的并行11位信號，TS包長度為188個字節。在SPI/ASI轉換方案中，主要選用CYPRESS公司cyb923/cyb933芯片、異步FIFO和邏輯編程器CPLD實現。

　　cyb923主要實現碼字的8/10bit轉換、插入同步字K28.5和并/串變換。ASI的傳輸速率恒定為270MHz，而輸入MPEG-2 TS碼率是不同的，所以要用FIFO實現速率匹配，需要對輸入的SPI數據、FIFO和cyb923之間的通信進行邏輯控制。綜合性能、價格和程序復雜度的考慮，本方案采用xilinx公司的CPLD邏輯編程器XC95108;用VHDL編程實現對它們的邏輯控制。ASI的解碼也是相似的過程，cyb933主要實現10/8bit轉換、去除同步字K28.5和串并變換。

　　3.1 ASI編碼

　　在ASI的編碼過程中，只需將MPEG-2 TS的八位數據和一位TS碼率傳輸時鐘輸入到CPLD。因為在本方案中，TS格式為188個字節，因此數據有效信號DVALID一直為高，CPLD忽略這個信號，只管接收TS碼流數據，而不用關心TS碼流的同步頭。PSYNC幀同步信號也一樣忽略。CPLD將接收到的數據以TS碼率時鐘寫入FIFO。當FIFO半滿時，CPLD接收到FIFO的半滿信號，然后CPLD給cyb923發FIFO可讀信號，cyb923以27Mbps讀取FIFO中的數據;當CPLD計數到cyb923讀取了一定數量的FIFO數據，CPLD則向cyb923發送FIFO不可讀信號，防止FIFO讀空。MPEG-2傳輸碼率的并行最大速度為27/8=3.375Mbps，而讀FIFO速率為27Mbps，因此FIFO不會有溢出。考慮到延時，本方案選用較小容量的FIFO7202。cyb923在FIFO不可讀時，向ASI碼流中填充K28.5以維持270Mbps的固定傳輸速率。最后串行數據經過驅動就可用同軸電纜傳送出去。本方案中，同步字K28.5的插入采用傳輸碼流的單個字節前后不能都是K28.5同步字的方式。這種方案相對其它兩種方案來說，判斷和處理都相對簡單。