Документация
Нашли ошибку? Сообщите нам ...Комментировать: STI5518 — однокристальный декодер для цифровых абонентских терминаловРаспечатать: STI5518 — однокристальный декодер для цифровых абонентских терминалов

STI5518 — однокристальный декодер для цифровых абонентских терминалов


"Документация" - техническая информация по применению электронных компонентов, особенностях построения различных радиотехнических и электронных схем, а также документация по особенностям работы с инженерным программным обеспечением и нормативные документы (ГОСТ).


Этот материал знакомит читателей с однокристальным декодером MPEG-2 STi5518 фирмы STMicroelectronics (далее STM). Наиболее широко эта микросхема применяется в спутниковых ресиверах, например в DRE-4000, DRE-5000, GS-7300 (предназначены для абонентского приема программ ТРИКОЛОР ТВ). Кроме того, STi5518 применяется в бытовой технике фирм Digi Raum, General Satellite, Humax, Samsung и т.д. Материал будет полезен специалистам, занимающимся ремонтом техники указанных производителей.

Микросхема STi5518 Omega спроектирована фирмой STMicroelectronics, являющейся мировым лидером в производстве полупроводниковых приборов, предназначенных для цифровой обработки сигналов стандарта MPEG-2. Применение STi5518 Omega совместно с QPSK-демодулятором STV0399 или с COFDM-демодулятором STV0360 позволяет изготавливать недорогие малогабаритные терминалы для приема спутникового и наземного цифрового ТВ соответственно.

Микросхема STi5518 входит в семейство одночиповых декодеров STi55xx Omega и полностью совместима с предыдущими микросхемами этого семейства. В отличие от предшественников, STi5518 имеет поддержку MP3 (Audio Layer III), Dolby 5.1, а также интерфейса ATAPI (рис. 1), который позволяет подключить к ней накопитель на жестких дисках или DVD-привод. Микросхема Sti5518 имеет на своем кристалле транспортный демультиплексор, декодер MPEG-2 видео- и аудиосигналов, 32-битный микроконтроллер (МК) семейства ST20, генератор экранного меню OSD (On Screen Display), цифровой видеокодер аналогового видео, расширенную периферию. В схему также включена система защиты от нелегального копирования Macrovision. Наличие в составе микросхемы транспортного демультиплексора, секторного процессора и дешифратора CSS-криптов позволяет использовать ее в DVD-совместимых устройствах.

Рис. 1. Схема применения STi5518

Архитектура ИМС STi5518 показана на рис. 2. Микросхема реализована на основе 32-битного ядра ST20C2+. Ядро имеет прямой доступ к встроенному быстродействующему статическому ОЗУ, которое используется для хранения команд и данных. Для уменьшения времени доступа к внешней памяти команд и данных используется встроенная кэш-память. Доступ к внешней памяти обеспечивается посредством программируемого CPU-интерфейса через EMI- или SMI-интерфейсы.

Рис. 2. Архитектура микросхемы STi5518

Система прерываний обеспечивает процесс останова выполнения основной программы по факту запроса от какого-либо внутреннего модуля или по внешнему запросу. При этом запускается подпрограмма, обслуживающая прерывание. Прерывание инициализируется одним из следующих способов:

- по наличию сигнала на одном из входов прерывания микросхемы от внешних устройств;

- по сигналу от внутреннего периферийного устройства или подсистемы;

- по программному прерыванию.

Контроллер прерываний микросхемы имеет восемь приоритетных уровней. Каждый вектор прерывания может иметь как более низкий, так и более высокий приоритет.

Диагностическое контрольное устройство DCU (Diagnostic Controller Unit) МК ST20 используется для загрузки CPU, контроля и слежения за системой через стандартный интерфейс IEEE 1194.1, порт TAP (Test Access Port).

Аппаратная часть DCU состоит из внутрисхемного эмулятора ICE (In Circuit Emulation) и анализатора логического состояния LSA (Logic State Analyzer) для облегчения проверки и отладки программного обеспечения в реальном времени.

Видеодекодер MPEG-2 обрабатывает в реальном времени сигналы стандартов MPEG-1 и MPEG-2 с разрешающей способностью 720 х 480 / 60 Гц и 720 х 576 / 50 Гц. Для преобразования форматов изображения декодер осуществляет горизонтальную и вертикальную фильтрацию сигналов. Пользовательские меню могут быть отображены на экране посредством OSD-графики. Отображаемая информация выводится на экран посредством четырех уровней (рис. 3). Первый уровень - задний план изображения, на который накладываются последовательно уровни декодированного MPEG-изображения, OSD-графика и субизображение. Уровень субизображения также может быть выведен между уровнями MPEG-изображения и OSD-графики, где может использоваться в качестве вторичного уровня OSD.

Рис. 3. Многоуровневое экранное меню

Аудиодекодер микросхемы STi5518 обрабатывает следующие стандарты: Dolby Digital, MPEG1 (Audio Layers I и II), MPEG-2 Audio Layer II (6-канальный), PCM, CDDA, MPEG2 PES-потоки, MP3 и линейную PCM (LPCM). Декодер поддерживает цифровой выход DTS (DVD DTS и CDDA DTS). Данные со входа S/PDIF (IEC-60958 или IEC-61937 стандарты) доступны при наличии внешней схемы, восстанавливающей тактовые импульсы из приходящего PCM-потока данных. Выход декодера - цифровой 8-канальный совместно с тактирующим сигналом может подаваться на внешний ЦАП, преобразующий звук в аналоговую форму. Цифровой сигнал можно выводить в форматах I2S и SONY Для получения оптимальной картины звукового сопровождения в режиме Surround возможно использование генератора "розового" шума. В режиме выключения звука декодер преобразует входной сигнал, но на выходах PCM и S/PDIF сигналы программно блокируются. Работа декодера управляется через контрольные регистры, входящие в адресное пространство МК ST20.

Память STi5518 подразделяется на внутрикристальную и внешнюю. Внутрикристальная память имеет 2 кбайт кеш команд, 2 кбайт кеш данных и 4 кбайт статического ОЗУ, которое может быть сконфигурировано как кеш данных. Система памяти обеспечивает скорость обмена 240 Мбит/с, что позволяет обеспечить доступ к памяти за два машинных цикла. Кеш команд и данных имеют непосредственную адресацию. Для доступа к внешней памяти используются два интерфейса: интерфейс внешней памяти EMI (External Memory Interface) и интерфейс общего доступа SMI (Shared Memory Interface).

EMI-интерфейс предназначен для доступа МК ST20 к внешним периферийным устройствам, FLASH, DRAM или SDRAM памяти. Используя минимум внешних логических схем, можно обеспечить доступ к 32 Мбайт внешней памяти, разделенной на четыре банка по 8 или 16 бит (21 или 22 адресные линии). Интерфейс может быть сконфигурирован для широкого диапазона временных характеристик процесса доступа к внешней памяти, причем они могут устанавливаться раздельно для каждого из четырех банков, что позволяет использовать различные типы микросхем памяти,устанавливаемые в адресное пространство различных банков, без использования дополнительной внешней логики.

SMI-интерфейс STi5518 служит для связи с внешней памятью SDRAM объемом 16, 32 или 64 Мбит. Внешняя память хранит отображаемую информацию, обработанную MPEG-декодером, а также данные, используемые CPU.

Внутренний цифровой кодер DENC (Digital ENCoder) преобразует мультиплексированный (4:2:2 или 4:4:4) поток YCbCr в стандартный аналоговый ПЦТС стандартов PAL, SECAM или NTSC. На выходе также можно получить компонентные сигналы в форматах RGB, YUV или YC. Сигналы телетекста, приходящие в MPEG-пакетах данных, запоминаются в буфере и могут быть подмешаны в выходной аналоговый сигнал в стандарте CCIR/ITU-R Broadcast Teletext System B (WST). Кодер поддерживает систему защиты от нелегального копирования Macrovision 7.01/6.1.

Для получения образцовых частот, необходимых CPU, MPEG-декодеру, декодеру звука, используется схема ФАПЧ (PLL) с внешним задающим генератором частотой 27 МГц.

Ввод данных в STi5518 осуществляется с помощью интерфейса I2S, мультиформатных последовательного и параллельного интерфейсов, либо с помощью интерфейса ATAPI (подключение жесткого диска или DVD-привода).

Для автоматического программирования внешних записывающих устройств в состав STi5518 включен узел управления ИК передатчиком/приемником. Импуль-сно-модулированный сигнал, частота и количество импульсов (длина пакета) которого устанавливаются специальным контрольным регистром, подается на один из выводов микросхемы.

Декодер STi5518 имеет в своем составе набор последовательных интерфейсов, обеспечивающих синхронную и асинхронную связь с внешними устройствами - четыре асинхронных последовательных интерфейса ASC (Asynchronous Serial Controller) или UART, два из которых обычно используются как контроллеры доступа к смарт-картам (по протоколу ISO7816-3). Интерфейсы ASC поддерживают режимы 8- и 9-битной передачи, генерацию бита четности, программирование количества битов остановки передачи. Передаваемые и принимаемые данные могут быть переданы через двойной буфер, либо через 16-уровневый буфер FIFO.

Мультипроцессор ASC поддерживает функцию диффиренциро-вания байтов данных и адресов. Скорость передачи интерфейса устанавливается отдельным 16битным счетчиком-генератором. Все ASC-интерфейсы поддерживают независимую полнодуплексную асинхронную связь, при которой передатчики и приемники имеют одинаковую структуру и скорость передачи. Также возможно использование всех четырех интерфейсов в режиме работы со смарт-картами.

Два контроллера SSC (Synchronous Serial Controllers) обеспечивают синхронную последовательную связь для обмена информацией с внешней памятью, микроконтроллерами или приемниками дистанционного оборудования. SSC-интерфейс поддерживает протоколы SPI (Serial Periferal Interface) и I2C. Его также можно запрограммировать для работы с другими стандартами синхронной передачи данных.

Модуль ШИМ и счетчика содержит три ШИМ модулятора, три ШИМ декодера (входы захвата) и четыре программируемых таймера. Каждый вход захвата может быть сконфигурирован на детектирование фронта или спада импульса, фронта и спада одновременно и отсутствие перепадов (состояние "выключено"). Синхронизация модуляции и захвата осуществляется двумя независимыми сигналами.

Параллельные 44-битные порты ввода-вывода сконфигурированы в шесть портов, каждый бит которых может быть сконфигурирован как на ввод, так и на вывод. Большинство линий портов имеют альтернативные функции и могут выступать связными линиями для выполнения функций интерфейсов ASC, SSC и т.д.

Микросхема STi5518 (см. расположение выводов на рис. 4) выпускается в 208-выводном пластмассовом корпусе PQFP, внешний вид которого приведен на рис. 5.

Рис. 4. Расположение выводов микросхемы в корпусе PQFP-208

Рис. 5. Корпус PQFP-208

В заключение, в качестве примера, приведем типовые неисправности СТВ ресивера "DRE-4000", связанные с выходом из строя декодера STi5518.

При включении ресивера в сеть сетевой индикатор не светится, напряжения на выходе блока питания отсутствуют

При отключении блока питания от основной платы его выходные напряжения появляются, что говорит о его исправности. Для диагностики неисправного узла проверяют омметром сопротивление между контактами разъема XP2 основной платы. Сопротивление между контактом 9 XP2 и схемной "землей" в обоих направлениях оказалось менее 50 Ом - что равнозначно короткому замыканию в этой цепи. Был отсоединен контакт в этой цепи (+22 В). При включении тюнера начинает мигать сетевой индикатор без перерывов с частотой около 10 Гц. Поскольку напряжением 22 В питается конвертер LNB (Low Noise Blockconvertor), было принято решение проверить микросхему драйвера питания LNB DD5 (LNBP13A) (см. рис. 6). Омметром было обнаружено короткое замыкание между выв. 4, 5, 7 DD5 (LNB_POL, LNB_ENABLE, 22K_ENABLE) и схемной "землей" устройства. При этом на корпусе микросхемы имелись следы повреждений - микротрещины. Микросхема была демонтирована, при этом сопротивление между указанными выводами ИМС и корпусом не изменилось. Поскольку эти выводы подключены соответственно к выв. 39, 41 и 40 DD1 (STi5518), был сделан вывод о пробое линий порта PIO4[0], PIO4[2] и PIO4[1] DD1. Замена микросхем DD1 и DD5 восстановила работоспособность ресивера. Селектор DM1 при этом поврежден не был.

Рис. 6. Фрагмент 1 принципиальной электрической схемы СТВ ресивера "DRE-4000"

При включении ресивера в сеть проходит тест и включается рабочий режим. Звук принимаемых программ имеется, изображение отсутствует

Проверка сигналов осциллографом на выв. 32-34 DD1 (STi5518) (см. рис. 7) показала их отсутствие. Проверка сопротивления между этими выходами и корпусом тюнера показала короткое замыкание. Одновременно с этим был обнаружен пробой транзисторов VT5, VT6 и VT10. Замена указанных элементов восстановила работоспособность ресивера.

Рис. 7. Фрагмент 2 принципиальной электрической схемы СТВ ресивера "DRE-4000"

Данные дефекты возникают из-за неправильной эксплуатации СТВ ресивера: в основном при неправильном подсоединении LNB, ТВ приемников. Наведенные разности потенциалов приводят к выходу из строя указанных полупроводниковых компонентов.

Автор: Василий Федоров (г. Липецк)

Источник: Ремонт и сервис


Дата публикации: 22.09.2014
Мнения читателей
  • Валерий / 21.05.2015 - 15:52
    Хорошо написано!Браво .

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:








 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor,САПР, CAD, electronics