在目前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和同步並行接口SPI。 SPI共有11個有用信號，每個信號被區分為兩個信號，以提高傳輸抗干擾性。 在物理鏈路上由DB25傳輸，因此連接多且複雜，傳輸距離短，容易出現故障。 而SPI是一個並行的11位信號，處理簡單，擴展性強。 因此，一般MPEG-2視頻編碼器的輸出和視頻解碼器的輸入都是標準並行11位信號。 ASI採用串行傳輸，只需要一根同軸電纜進行傳輸，連接簡單，傳輸距離遠。 根據SPI和ASI的優缺點，需要在傳輸信號的SPI和ASI之間進行轉換。
1 SPI信號結構
並行傳輸系統SPI包括時鐘信號、8位數據信號、幀同步信號PSYNC和數據有效信號DVALID。 幀同步信號對應於TS包的同步字節047H。 DVALID信號用來區分TS包的長度是188字節還是204字節。 當TS包長度為188字節時，DVALID信號始終為高電平，所有信號與時鐘信號同步。 SPI 數據格式如圖所示。
2 ASI接口
ASI 傳輸流可以有不同的數據速率，但傳輸速率是恆定的，270Mbps，因此 ASI 可以以不同的速率發送和接收 MPEG-2 數據。 ASI傳輸系統是一個分層結構。 最高層和第二層使用MPEG-2標準ISO/IEC 13818-(Systems)，第0層和第1層是基於ISO/IEO CD 14165-1的FC光纖通道。 FC支持多種物理傳輸介質，本方案採用同軸電纜傳輸。
首先，將與包同步的MPEG-8傳輸包的2位碼字轉換為10位碼字； 然後，在並/串轉換中，當需要輸入一個新字而數據源尚未準備好時，應插入一個K28.5同步字，以達到ASI 270Mbps的固定傳輸速率。 產生的串行比特流將通過緩衝器/驅動電路和耦合網絡發送到同軸電纜連接器。 插入同步碼字的方式有XNUMX種：傳輸碼流的單個字節前後不能是同步字； 傳輸碼流的單個字節前後必須是同步字； 或兩者的結合。
接收到的到達同軸電纜的數據必須先通過連接器和耦合網絡耦合到時鐘和數據恢復電路，然後進行串/並轉換； 為了恢復字節同步，ASI解碼器必須首先搜索K28.5同步字，一旦搜索到同步字，就為後續接收的數據劃定邊界，從而建立解碼器輸出字節的正確字節排列； 最後進行10/8位轉換，恢復包同步的MPEG-2 TS碼流數據。 但是K28.5同步字不是有效數據，解碼時必須刪除。
3 ASI接口實現方案
在該方案中，MPEG-2 TS碼流由單片機MPEG-2編碼器MB86390提供，輸出符合SPI標準的並行11位信號，TS包長度為188字節。 在SPI/ASI轉換方案中，主要使用cypress公司的cyb923/cyb933芯片、異步FIFO和邏輯編程器CPLD。
cyb923主要實現碼字的8/10bit轉換，插入同步字K28.5和並/串轉換。 ASI的傳輸速率恆定在270MHz，輸入MPEG-2 TS碼率不同，所以要使用FIFO來實現速率匹配，需要在邏輯上控制輸入SPI數據、FIFO和cyb923之間的通信。 綜合性能、價格和程序複雜度綜合考慮，本方案採用賽靈思的CPLD邏輯編程器XC95108； VHDL編程用於實現它們的邏輯控制。 ASI的解碼也是類似的過程，cyb933主要實現10/8Bit轉換，去除同步字K28.5和串並轉換。
3.1 ASI編碼
在ASI編碼過程中，只有MPEG-2 TS的八位數據和一位TS傳輸時鐘輸入CPLD。 因為在該方案中，TS格式為188字節，數據有效信號DVALID始終為高電平，CPLD忽略該信號，只接收TS碼流數據，不關心TS碼流的同步頭。 PSYNC 幀同步信號也被忽略。 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FIFO的半滿信號，然後CPLD向cyb923發送FIFO讀信號。 cyb923以27Mbps的速度讀取FIFO中的數據； 當CPLD計數到cyb923讀取一定數量的FIFO數據時，CPLD向cyb923發送FIFO不可讀信號，防止FIFO為空。 MPEG-2傳輸碼率最大並行速度為27/8=3.375Mbps，讀取FIFO速率為27Mbps，所以FIFO不會溢出。 考慮到延遲，本方案採用了容量較小的FIFO7202。 cyb923在FIFO不可讀時用K28.5填充ASI碼流，以保持270Mbps的固定傳輸速率。 最後，串行數據經過驅動後可以通過同軸電纜傳輸。 本方案中，同步字K28.5的插入採用傳輸碼流單字節前後K28.5同步字的插入方式。 與其他兩種方案相比，該方案的判斷和處理相對簡單。
3.2 ASI解碼
在ASI的接收端，對輸入的ASI碼流進行均衡後輸入到cyb933芯片。 它首先通過內部時鐘鎖相環鎖定ASI碼流時鐘，檢測同步字K28.5； 找到後，確定ASI比特流序列，然後進行串/並轉換。
可見檢測到K28.5，即字節對齊是ASI解碼的重要前提，因此cyb933定義了一套檢測字節同步的方法。 考慮到傳輸錯誤等原因可能導致誤報K28.5，cyb933採用雙字節確認方式。 即連續兩個字節都是K28.5，確認字節同步，然後進入正常的單字節解碼狀態。 在解碼狀態下，如果CPLD在16個解碼字節中計數64個字節是錯誤的，CPLD必須向cyb933發送信息，要求cyb933重新同步這些字節。
字節同步後，由於K28.5是cyb923插入的同步字節，不能作為有效數據輸出，cyb933自動忽略這些同步字節。 當cyb933檢測到有效數據時，cyb933會輸出當前數據有效的指示。 如果認為該信號有效寫入FIFO，則FIFO中的數據必須是有效數據。 當FIFO半滿時，CPLD收到FIFO的半滿信號後，CPLD讀取FIFO中的數據，根據讀取的字節是否為047H來判斷TS包的同步字節； 如果找到TS包的同步字，則恢復相應的幀同步信號。 此時，CPLD計數188恢復完整的TS包。 如果下一個字節不是 047H，則表示輸入的數據不正確。 CPLD 將丟棄這些數據，直到找到 047H 同步字。 在此期間，CPLD 輸出 TS 空包。 重新數據包同步後，CPLD 開始計數並輸出正確的 188 字節 MPEG-2 TS 數據包，從而恢復 SPI 的正確 11 位信號。 同樣，當FIFO數據不可讀時，CPLD也會輸出空的TS包，以保持輸出MPEG-2碼率恆定。
在SPI到ASI轉換的設計中，直接對SPI數據進行ASI編碼，沒有考慮誤碼問題。 主要考慮是SPI數據直接從MB390輸出，無需遠距離傳輸，從而降低了ASI編碼邏輯控制的複雜度。 在ASI解碼過程中，ASI數據是遠距離傳輸的，必須考慮誤差因素。 因此，增加了字節和數據包的重新同步設計，以增加抗干擾能力。 該方案在實際應用中很好地實現了SPI/ASI的相互轉換。
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