1．ASI 接口的应用意义

随着数字电视技术的迅速发展，在电视节目的制作设计方面己经有很大一部分实现了数 字处理。在节目的传输方面，我们从卫星上己可以接收到多套数字压缩编码的节目。这种传 输方式，不但保证了节目的高清晰质量，也大大降低了电视节目传输、发送、接收的成本。 而大量的收发设备，采用的是ASI 的接口标准，设计实现基于PC 机和ASI 接口标准的电视 节目传输流的收发设备，在节目的制作、保存和重播等方面有大量的应用。

随着广播电视数字化的开展，有线电视的数字化进程越来越快。数字化技术提高了广播 电视节目的技术质量、节目质量，提供了广播电视和综合数据业务的多媒体服务手段，拓宽 了广播电视业务。数字化以后的电视信号传输，采用MPEG-2 视频编码标准，可以以4～ 5Mbit/s 的带宽传送高清晰度的电视节目，噪声没有积累，大大提高了传输质量，有很广阔 的应用前景。在目前的数字通信系统中，有两种MPEG-2 接口标准：ASI 异步串行接口和SPI 同步并行接口。其中SPI 接口一共有11 位有用信号，每位信号差分成两路用来提高传输抗 干扰性，在物理链接上用DB25 传输。由于其处理简单且扩展性强，MPEG-2 编解码器及视频测试设备的输入、输出一般都采用SPI 接口。但是由于其连线多且复杂，所以SPI 接口只能 用于短距离传输。ASI(异步串行接口)只需要一根电缆就可实现270Mbit/s 的透明传输,所以 应用十分普遍。ASI 接口具有高速、可靠、固定波特率和传输距离远等优点，而且连接简单 成本低，可以广泛应用于各种高速点到点的传输，尤其是视频传输设备。

2．ASI 协议结构

ASI 可以有不同的数据接收速率，但是传输速率是恒定的，为270Mbit/s。因此ASI 可以发送和接收不同速率的MPEG-2 数据。ASI 采用分层结构，分为三层：物理层、数据编码层和传送规则层。

第零层是物理层。物理层定义了传输介质、驱动器和接收器以及传输速率。物理接口提 供了LED 驱动的多模光纤和同轴电缆。基本速率被定义为270Mbps。在同轴电缆的应用中， 以随机及与数据有关的抖动和占空系数失真的传统方式，规定了允许抖动的最大值。

第一层是数据编码层。采用 DC 平衡的8B/10B 传输码。这种码把每一个 8bit 数据字节 变换成具有下列特性的l0bit 码字:游程长度等于或小于4bit; DC 编制最小。这种码通过无效 传输码点和“运行”的不等性来提供差错校验。作为超出对数据字节进行编码需要的额外 码点，规定了专用字符。特别是逗号这个字符(在8B/10B 传输码规则中定义为K28.5 专用字 符)，用来在DVB-ASI传输链路中建立字节对齐。在发送端对字节进行8B/10B 编码，对出 现的每一个8bit 字节产生一个10bit 的码字，使这些10bit 码字通过以固定输出比特率270 Mbps 工作的并/串转换。如果并/串转换器请求输入一个新码字，但是数据源还没有准备好 新码字，就应该插入同步字 (或者称为逗号字符K28.5)。在传输数据的空余字段插入同步 字符，可以使传输码子具有较强的抗扰，错误检测和在同步能力。

第二层是传送规则层。ASI 传输的第2 层标准使用MPEG-2 传输流包(TS)作为基本的信 息单元。传输包可以通过 3 种方式传输:一种是以块状的连续字节传输，也就是说，在一个 单独数据包的传输流中不用插入同步字节;第二种方式是以单独的字节方式传输，在这种方 式中要插入同步字节;第三种方式是连续字节和同步字节相结合。此外，ASI 的第二层协议 规定，在每个传输包之前至少要有两个同步字 (K28.5 )。尽管数据包同步过程不是 ASI 传 输协议定义的内容，MPEG-2 传输包同步字节 (47H)被包括到第 2 层的包定义中，这样接收 设备就可以实现包同步。ASI 接口的第2 层定义使用MPEG-2 传输流的语法，只是增加了在 每个传输包前需要有至少两个K28.5 同步字符这个额外要求。只要最初是同步的，8B/10B 接收装置一般能够维持同步，不需要增加同步字符。但是当线路干扰等外界因素使同步丢失 时，增加的同步字节可以使一个传输包重新同步。传输包结构应该遵循EN/ISO/IEC 13818-1 和ETS 300 429 对传输流包的规定。包长度可以是 188 个字节或者204 个字节。传输包可 以通过两种方式出现在第 2 层。第一种每个TS 包中的188 字节是连续的，分为分组头部、 调整字段和有效负载三个部分。其中调整字段是可选的，并不是所有的传送流分组中都出现 调整字段。同步字符插在两个包中间，称为突发模式。用突发模式实现TS 流的传输，具有 动态分配的灵活性、可分级性、可扩展性、较强的抗千扰性等有点；第二种是同步字随机均 匀的插在TS 数据之间，称为非突发模式。

3．设计实现

3．1 ASI 发送卡硬件设计

大部分ASI 编码的实现，都是采用Cypress 公司的CY7B923 实现并行数据到串行数据的 转换。CY7B923 主要实现码字的8/10bit 转换、插入同步字K28.5 和并／串变换。ASI 的传输 速率恒定为270MHz，而输入MPEG-2 TS 码率是不同的，所以要用FIFO 实现速率匹配，需 要对输入的SPI 数据、FIFO 和CY7B923 之间的通信进行逻辑控制。综合性能、价格和程序 复杂度的考虑，本方案采用FPGA，用Verilog 编程来实现它们之间的逻辑控制；采用Altera 公司的ASI IP 核，代替Cypress 公司的CY7B923 来实现ASI 数据的编码。ASI IP 核具有使 用方便、成本低等优点。