機頂盒無線音頻收發系統開發方案

張堂鵬

（廣東九聯科技股份有限公司，廣東惠州，516000）

機頂盒無線音頻收發系統開發方案

張堂鵬

（廣東九聯科技股份有限公司，廣東惠州，516000）

無線音頻收發系統是機頂盒的重要組成部分，研究和開發科學、合理的無線音頻收發系統對于實時接收機頂盒音頻意義重大。文章以nRF24Z1芯片為核心，首先論述了系統總體方案設計，接著分析了芯片功能與機頂盒接口問題，最后探討了機頂盒無線音頻收發的實施，試驗表明該方案具有良好的效果。

機頂盒；無線音頻；S/PDIF

0 引言

近年來，我國數字音頻發展迅速，其信號穩定性好、音質佳，與模擬音頻相比更具優勢，是現代音頻發展重要方向。目前，2.4GHz無線技術應用廣泛，具有傳輸距離遠以及抗干擾能力強的特點，Nordic公司nRF24Z芯片，工作在2.4GHz頻段，通信速率、音頻傳輸率分別達到4Mbps、1.54Mbps，采用了I2S串行接口、索尼/菲利浦數字接口，將其應用于機頂盒中，可實現數字音頻信號的直接提取，同時還能夠確保得到良好的音質。

1 系統總體方案設計

如圖1是機頂盒無線音頻收、發系統圖，由圖分析可知，此系統共分為3部分：一是信號提取部分；二是傳輸部分；三是接收部分。絕大部分的機頂盒均設有索尼/菲利浦數字接口，nRF24Z芯片兼具音頻數據發送、接收功能。nRF2401芯片可輸出I2S音頻信號，同時對單片機進行控制，達到增大/減小音量的效果[1]。在使用過程中是非常簡便的。QFN24引腳封裝，外形尺寸只有5×5mm。

圖1 機頂盒無線音頻收、發系統圖

2 無線射頻芯片功能分析

nRF24Z1功能很多，同時需要的外圍元件也比較少，所以說

nRF24Z1通信速率、實際傳輸速率分別達到4Mbps、1.5Mbps，可有序開展音頻數據輸入/出、射頻通信。在該系統中，僅僅需要采用低速或者簡單的微控制器就能夠實現對系統的全面控制。微控制器的工作，需經由串/并行口控制相關操作，如：音量的增大/減小等。

單獨一個nRF24Z1芯片無法同時完成音頻數據傳輸、接收，必須配置一對芯片，以微控制器控制nRF24Z1初始配置，由發送信號的nRF24Z1控制外圍電路[2]。在缺少微控制器的情況下，則以EEPROM/FLASH存儲器代替。

3 數字音頻信號的提取與接口電路

當前，我國絕大部分的機頂盒均設有索尼/菲利浦數字同軸輸出口，針對部分未設有該接口的機頂盒，也可以通過增設索尼/菲利浦數字同軸/光纖輸出口。在機頂盒型號不同的情況下，相應的增設方法也存在差異，具體可以歸納為以下兩種形式：一是，在MPEG-2解碼芯片自身已有索尼/菲利浦輸出腳的情況下，可直接將輸出信號引出，并以緩沖器、RCA端子完成數字信號輸出的工作；二是，在MPEG-2解碼芯片不具備索尼/菲利浦輸出腳的情況下，需將I2S的DATA、BCLK、LRCK信號進行轉換，獲得相應的索尼/菲利浦數字信號，其后以轉換電路提取此數字信號[3]。

索尼/菲利浦同軸線同時傳輸數據、時鐘信號，此信號的頻率較高、邊緣尖銳。通常情況下，同軸線阻抗值是75 Ω，輸出的索尼/菲利浦信號峰值電壓僅為0.5 V，無法與CMOS芯片直接相連。基于此，必須做好電平轉換，確保信號順利輸入。

4 機頂盒無線音頻收發

4.1 音頻發射器

以nRF24Z1為核心制作音頻發射器時，MODE引腳需為高電平，I2S串行接口、索尼/菲利浦數字接口均可作為音頻信號輸入接口。其中，I2S接口主要包括三個引腳：（1）CLK，（2）DATA，（3）WS；索尼/菲利浦數字接口只有SPDIO引腳，若是聲源、nRF24Z1相距不遠，應首選I2S接口；若是聲源、nRF24Z1相距較遠，應首選索尼/菲利浦數字接口。

在接口不同的情況下，nRF24Z1通信方式也不同，如：若是采用的是串行從接口，則往往使用I2C總線通信；若是采用的是串行主接口，則需以nRF24Z1控制單片機。在本方案設計時，采用的是串從主接口，配置了PIC18系列單片機、I2C總線通信，單片機RC3/4引腳連接到nRF24Z1SSCL/SSDA引腳[4]。

4.2 音頻接收器

以nRF24Z1為核心制作音頻接收器時，MODE引腳需為低電平，I2S串行接口、索尼/菲利浦數字接口均可作為音頻信號輸出接口。利用射頻技術實現發射器對接收器接口的控制，即實現放大器、DAC遙控。

本方案配置了PIC18系列單片機，通過I2C接口輸入控制數據，采用了QsS機制，自適應跳頻是集成的重要部分，根據時間、空中噪聲不斷調整接收/發送端工作頻率。本系統以I2S為輸出口，利用WM8711BL的DAC芯片開展數模轉換工作，最終以耳機的形式對音頻進行接收。

5 結論

本文圍繞機頂盒音頻收發系統的開發展開了具體論述，以nRF24Z1芯片為核心，實現數字無線音頻收發，此系統具有運行速度快、使用方便、音頻質量高的優勢，具有應用推廣價值。

[1]邵琳偉，潘國峰，寇志強，等.機頂盒無線音頻收發系統的設計與實現[J].電視技術，2012(24)：43-45.

[2]董文麗.機頂盒數字音頻的無線轉發系統設計[J].硅谷，2012(10)：49-50.

[3]鄧應偉，張帆，劉真，等.基于STi5518的CATV機頂盒音頻后處理電路設計[J].電聲技術，2005(7)：25-26.

[4]陳森，王厚信，黃美瑩，等.有線數字電視系統中高標清直播頻道音頻響度調整方法探討[J].廣播與電視技術，2015，42(9)：88-93.

張堂鵬（1984.04-），男，廣東惠州人，本科，工程師，從事數字電視機頂盒研發工作。

Development scheme of wireless audio transceiver system for set top box

Zhang Tangpeng
(Unionman Technology Co.,Ltd,Huizhou Guagndong, 516000)

Wireless audio transceiver system is an important component of set top box. It is of great significance to study and develop a scientific and reasonable wireless audio transceiver system to receive set-top box audio in real time. This paper takes nRF24Z1 chip as the core, first discusses the design scheme of the system, and then analyzes the function of the chip and the set-top box interface, and finally discusses the implementation of STB wireless audio transceiver, the experiments show that the scheme has a good effect.

set top box; wireless audio; S/PDIF