引 言
近年来，跟着数字多媒体事务和Internet网络的迅速发展，新式数字机顶盒能够有用运用我国巨大的有线电视网络资源，完结视频点播、数字电视的接纳及接入Internet等归纳事务功用。
1 、数字机顶盒整体规划计划
数字机顶盒分为两个通道，下行通道接纳来自电缆或光纤的有线电视信号，上行通道传输从客户端到服务器端的指令。
下行通道计划如图1所示，调谐器接纳来自有线网的高频信号，经过QAM解调器完结信道解码，从载波中别离出包含音、视频和其他数据信息的传送流（TS）。传送流中一般包含多个音、视频流及一些数据信息。解复用器则用来区别不同的节目，提取相应的音、视频流和数据流，送入MPEG一2解码器和相应的解析软件，完结数字信息的复原。关于付费电视，条件接纳模块对音、视频流施行解扰，并选用含有辨认用户和进行记账功用的智能卡，确保合法用户正常收看。MPEG一2解码器完结音、视频信号的解压缩，经视频编码器和音频D/A改换，复原出模拟音、视频信号，在惯例彩色电视机上显现高质量图画，并供给多声道立体声节目。
上行通道计划如图2所示，用户发送指令，然后经过编码契合网络通讯协议，从以太网接口传输到调制器，再经物理信道传给终端服务器。
2 、LEON2处理器
嵌入式CPU是数字电视机顶盒的心脏，当数据完结信道解码今后，首要要解复用，把传输流分红视频、音频，使视频、音频和数据别脱离。CPU是嵌入式操作体系的运转渠道，它要与操作体系一同完结网络办理，显现办理、有条件接纳办理、图文电视解码、数据解码、视频信号的上下改换等功用。
LEON系列32位RISC处理器核的第一个版本是LEONl，它是由欧洲航天局掌管规划开发的。LEONl的规划初衷是为了使欧洲能够脱节在航空航天高功能嵌入式处理器上对美国的严峻依靠。以Jiri Caisler为首的规划团队在完结LEONl后从欧洲航天局独立出来，成立了Gaisler Research公司，后来就推出了LE—ON2处理器。LEON2是一个可装备的微处理器核，运用SPARC V8指令集，它的源代码由可归纳的VHDL代码构成。LEON2内部结构如图3所示。
LEON2的整数处理单元是5级流水线规划，选用SPARC V8（IEEE一1754）指令和体系结构，具有别离的数据Cache和指令Cache。LEON2的整数单元包含一个可选的16×16的MAC单元，能够完结根本的DSP运算，一同还供给了浮点运算单元（FPU）的接口和协处理器（CP）的接口，能够扩展浮点运算和DSP处理。LEON2选用了ARM公司的AMBA 2.0片上总线规范，用于衔接内存控制器、定时器、中止控制器、UART接口、PCI接口、10/100 Mb/s以太网接口等模块。LEON2一同还供给1个调试支撑单元和1个调试串口，用于支撑片内调试。LEON2的一个非常重要的特色便是具有很好的可装备性。运用者依据自己的需求，经过一个用tcl/tk脚本编写的图形化界面，对LEON2内核的绝大多数模块进行装备，比方能够装备Cache的巨细和拜访方法，是否支撑硬件乘/除法，是否需求内存。
Gaisler Research公司还供给了比较完善的依据LEON2的GNU软件开发环境。运用者能够运用TSIM或GRMON进行LEON内核的调试仿真。 LECCS是专门针对LEON的穿插编译体系，能够进行C/C++的编译和调试。SnapGear Linux是依据LClinux的实时Linux内核，它的LEON版供给了对LEON处理器的全面支撑，能够支撑MMU和NOM—MU等不同装备计划。
由以上描绘能够看出，LEON2具有强壮的硬件装备和齐备的软件开发环境支撑，能够承当数字机顶盒CPU要求的各种信号处理使命。
3、 在FPGA开发板上树立LEON2的SoC渠道
3.1 硬件渠道的树立
图4便是依据LEON2的渠道的模块框图。LE—ON2处理器作为中心部分，片内ROM寄存Monitor担任体系初始化和将程序拷贝到片外SRAM内的使命，片外RAM是FPGA开发板上Memory，用来寄存程序和数据。规划的IP核经过AHB总线和LEON2彼此交互。
FPGA开发板首要有以下资源：50 MHz有源时钟;1块Altera公司的中心FPGA芯片EP2C20F484一C8，逻辑单元18 752个;2片512 KB的IS61LV25616一AL SRAM芯片组成32 b宽共1 MB容量，其间每片规划为可兼容1 MB，一共最大可扩充到2 MB;JTAG接口（经过JTAG接口能够从PC机上对EP2C20F484C8进行编程）;串口与计算机COMl相连，能够用于程序下载。
将装备好的LEON2的VHDL代码，参加规划的HDL代码，一同运用Synplify归纳东西生成FPGA的网表文件;然后运用Quartus进行布局布线，将LEON2核同片内ROM和片外SRAM衔接，布局布线完结后生成相应的SOF文件;经过JTAG端口将SOF文件下载到片子上去，对FPGA硬件进行装备，终究占用FPGA资源是5 800个逻辑单元，能够到达的时钟频率最大为46 MHz。
3.2 软件规划
因为Quartus软件能够预先装备EP2C20F484C8片上ROM，所以能够在LEON2的片上ROM预先装备好的1 KB巨细的Monitor软件。Monitor的首要作用是在LEON2体系reset初始化时首要对处理器初始化，对LEON2的存储装备寄存器进行装备;然后向UART口发送发动信息;等候UART信息。当软件部分运用穿插编译器LECCS在PC上编译结束后，PC机经过UART口和FPGA开发板彼此通讯，就能够将编译好的srec文件下载到：FPGA开发板上，放置在片内ROM里边的Monitor程序就读入程序的内容以及程序的开端地址。开端Monitor将srec程序拷贝到SRAM程序区，等悉数程序下载好今后，Monitor终究1条程序就会主动跳转到程序的开端方位，履行SRAM里的程序。这样就能够重复修正程序，重复下载程序，便于软件的开发和调试。
4 、结 语
经过将片上体系映射到FPGA，这样能够在挨近运转速度的前提下，验证硬件和软件。这样不仅为软件部分能尽早地进行开发与调试作业供给了原型，一同也能够在实践运转中发现一些在体系规划中没有留意的当地。终究能够缩短规划周期，一同为ASIC规划一次成功供给了更大的掌握。
在FPGA开发板上树立依据LEON2处理器的SoC渠道后，运用这个原型体系，就能够很简单验证体系的功能，而且加快软件开发调试流程。
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