衛星電視接收機控制的MCU實現方案

STC001是一種高性能、低成本的衛星電視接收機控制芯片。與傳統ASIC實現方式不同，它以8位MCU配合軟件的形式實現相關功能，相對于ASIC的一個明顯優勢是它可通過修改配備軟件實現芯片的多種功能，適用于各種模擬衛星電視接收機控制。

目前，世界各發達國家的衛星電視早已直接進入家庭，部分國家的衛星電視用戶覆蓋率已超過50%，個體接收將成為衛星電視接收的主流。衛星直播的最大優勢是只需1~2顆衛星，就可向無限數量的家庭用戶直播上百套電視節目。中國人口眾多但地區分布不均，且有線電視網不發達，因此是最適合發展衛星電視直播的國家。但是，由于中國現有政策和衛星電視發展水平的影響，中國的衛星電視用戶覆蓋率遠遠低于歐美發達國家的水平。隨著人民生活水平的提高，消費者的購買力和收看衛星電視的需求越來越高，衛星電視機將是一個很有發展前景的產品。因此，作為衛星電視接收機核心的控制芯片，其發展前景也相當可觀。

STC001的特性

圖1：STC001芯片的硬件結構示意圖

STC001芯片能接收來自控制面板和遙控器的控制信號，然后根據收到的控制信號控制衛星電視接收機完成選臺、面板顯示、調頻、調音，信號極化方向等智能化的操作。這些智能化操作主要是在內嵌MCU的基礎上通過編寫相應的程序來實現。隨著產品的升級換代，還可以通過靈活地修改代碼來實現各種新增功能，這是該芯片內嵌一個RISC CPU的最大優點。考慮到衛星電視接收機控制芯片所要實現功能的復雜性，程序空間被定為2KB。

RISC是近代計算機體系結構的一個里程碑。RISC處理器所設計的指令集以流水線處理方式高效地執行并使編譯器產生優化代碼，其特征如下：簡單而且統一格式的指令譯碼；大部分指令可以單周期執行；只有LOAD/STORE指令訪問存儲器；簡單的尋址方式；程序跳轉延遲。正是基于這些特點，RISC CPU能夠以比傳統CISC架構小得多的電路實現相同的性能，從而具備面積小、速度快、功耗低等優勢。

STC001芯片硬件結構如圖1所示。整個芯片采用0.6微米工藝完成設計，強調功能單元模塊化。版圖設計的核心是減小面積、優化性能，因為邏輯采用了較新的設計思路，沒有動態電路及特殊單元，所以版圖設計主要偏重于如何以緊湊的設計減小面積。應著重注意的是時鐘網絡，由于該CPU采用4級時鐘，為保證每一級時鐘都能正常工作，在這四個時鐘的驅動端加了比較大的緩沖并將緩沖器的MOS管寬長比作適當調整，使其上升沿和下降沿的延遲不相等，以保證四個時鐘互不重疊。

ROM的設計及ROM編譯器的研究

STC001芯片的ROM內部容量為2KB，字長為12位。由于批量定制產品的要求，ROM采用MASK結構。

為適應產品功能升級換代的需求，需要更改ROM碼點完成產品換代。用手工填充碼點所需時間長，可靠性也不能滿足要求，因此自行開發了一個軟件，以自動完成從程序到版圖的全部過程。與常用的ROM編譯器不同的是，這個軟件是針對容量為2KB，字長為12位的ROM定制，ROM的框架完全由手工定制設計，可以重復利用，剩余的碼點填充由程序自動完成。這樣在保證效率的前提下生成的ROM具有很高的緊湊性。

圖2：STC001針對衛星電

視接收的應用電路圖。

遇到的主要問題是系統整體仿真問題。雖然該MCU并不大，但也是一個小小的片上系統(SOC)，其上集成了CPU、ROM、RAM及模擬電路(如上電復位和RC震蕩器)。在這里采用分別仿真的辦法。先用Artist仿真工具對模擬電路進行仿真，然后把仿真結果人工送入Verilog-XL進行數字全局仿真，最后從版圖抽取LPE網表，用Star-Sim仿真軟件進行全局后仿真。

STC001控制芯片的主要性能指標為：第一中頻為479.5MHz，圖象調諧范圍為950M~2050M，步長1MHz，伴音調諧范圍為5M~10M，步長10KHz，伴音中頻為10.7MHz；具有4位共陽數碼管驅動顯示，可顯示頻道號、頻率值、各種工作狀態等；可存儲120個頻道值(配24C08 E2PROM)；全靜態CMOS，工作電壓為3V~5.5V，晶振4MHz；此外STC001還具有預留天線方位角控制輸出接口、完善的靜音功能、天線選擇功能、出廠頻道參數預置功能以及水平/垂直極化方式選擇等性能。

應用電路

圖2是STC001針對衛星電視接收的應用電路，其中STC001的管腳10至17被按鍵掃描和LED顯示驅動復用；管腳18腳接紅外接收頭的輸出信號；管腳20至24將圖象、伴音等控制信號輸出到模塊外；管腳22、23接MT24LC02，MT24LC02是E2PROM，處于可讀寫狀態，用來保存一些必要的臨時數據；管腳28接一個由5個器件組成的低電壓復位電路。