在目前DVB-C广播电视系统的传输接口中，有两种MPEG-2视频传输接口标准：异步串行接口标准ASI和同步并行接口SPI。 SPI共有11个有用信号，每个信号被区分为两个信号，以提高传输抗干扰性。 在物理链路上由DB25传输，因此连接多且复杂，传输距离短，容易出现故障。 而SPI是一个并行的11位信号，处理简单，扩展性强。 因此，一般MPEG-2视频编码器的输出和视频解码器的输入都是标准并行11位信号。 ASI采用串行传输，只需要一根同轴电缆进行传输，连接简单，传输距离远。 根据SPI和ASI的优缺点，需要在传输信号的SPI和ASI之间进行转换。
1 SPI信号结构
并行传输系统SPI包括时钟信号、8位数据信号、帧同步信号PSYNC和数据有效信号DVALID。 帧同步信号对应于TS包的同步字节047H。 DVALID信号用来区分TS包的长度是188字节还是204字节。 当TS包长度为188字节时，DVALID信号始终为高电平，所有信号与时钟信号同步。 SPI 数据格式如图所示。
2 ASI接口
ASI 传输流可以有不同的数据速率，但传输速率是恒定的，270Mbps，因此 ASI 可以以不同的速率发送和接收 MPEG-2 数据。 ASI传输系统是一个分层结构。 最高层和第二层使用MPEG-2标准ISO/IEC 13818-(Systems)，第0层和第1层是基于ISO/IEO CD 14165-1的FC光纤通道。 FC支持多种物理传输介质，本方案采用同轴电缆传输。
首先，将与包同步的MPEG-8传输包的2位码字转换为10位码字； 然后，在并/串转换中，当需要输入一个新字而数据源尚未准备好时，应插入一个K28.5同步字，以达到ASI的270Mbps固定传输速率。 产生的串行比特流将通过缓冲器/驱动电路和耦合网络发送到同轴电缆连接器。 插入同步码字的方式有XNUMX种：传输码流的单个字节前后不能是同步字； 传输码流的单个字节前后必须是同步字； 或两者的结合。
接收到的到达同轴电缆的数据必须先通过连接器和耦合网络耦合到时钟和数据恢复电路，然后进行串/并转换； 为了恢复字节同步，ASI解码器必须首先搜索K28.5同步字，一旦搜索到同步字，就为后续接收的数据划定边界，从而建立解码器输出字节的正确字节排列； 最后进行10/8位转换，恢复包同步的MPEG-2 TS码流数据。 但是K28.5同步字不是有效数据，解码时必须删除。
3 ASI接口实现方案
在该方案中，MPEG-2 TS码流由单片机MPEG-2编码器MB86390提供，输出符合SPI标准的并行11位信号，TS包长度为188字节。 在SPI/ASI转换方案中，主要使用cypress公司的cyb923/cyb933芯片、异步FIFO和逻辑编程器CPLD。
cyb923主要实现码字的8/10bit转换，插入同步字K28.5和并/串转换。 ASI的传输速率恒定在270MHz，输入MPEG-2 TS码率不同，所以要使用FIFO来实现速率匹配，需要在逻辑上控制输入SPI数据、FIFO和cyb923之间的通信。 综合性能、价格和程序复杂度综合考虑，本方案采用赛灵思CPLD逻辑编程器XC95108； VHDL编程用于实现它们的逻辑控制。 ASI的解码也是类似的过程，cyb933主要实现10/8Bit转换，去除同步字K28.5和串并转换。
3.1 ASI编码
在ASI编码过程中，只有MPEG-2 TS的八位数据和一位TS传输时钟输入CPLD。 因为在该方案中，TS格式为188字节，数据有效信号DVALID始终为高电平，CPLD忽略该信号，只接收TS码流数据，不关心TS码流的同步头。 PSYNC 帧同步信号也被忽略。 CPLD 将接收到的数据以 TS 码率时钟写入 FIFO。 当FIFO半满时，CPLD接收FIFO的半满信号，然后CPLD向cyb923发送FIFO读信号。 cyb923以27Mbps的速度读取FIFO中的数据； 当CPLD计数到cyb923读取一定数量的FIFO数据时，CPLD向cyb923发送FIFO不可读信号，防止FIFO为空。 MPEG-2传输码率最大并行速度为27/8=3.375Mbps，读取FIFO速率为27Mbps，所以FIFO不会溢出。 考虑到延迟，本方案采用了容量较小的FIFO7202。 cyb923在FIFO不可读时用K28.5填充ASI码流，以保持270Mbps的固定传输速率。 最后，串行数据经过驱动后可以通过同轴电缆传输。 本方案中，同步字K28.5的插入采用传输码流单字节前后K28.5同步字的插入方式。 与其他两种方案相比，该方案的判断和处理相对简单。
3.2 ASI解码
在ASI的接收端，对输入的ASI码流进行均衡后输入到cyb933芯片。 它首先通过内部时钟锁相环锁定ASI码流时钟，检测同步字K28.5； 找到后，确定ASI比特流序列，然后进行串/并转换。
可见检测到K28.5，即字节对齐是ASI解码的重要前提，所以cyb933定义了一套检测字节同步的方法。 考虑到传输错误等原因可能导致误报K28.5，cyb933采用双字节确认方式。 即连续两个字节都是K28.5，确认字节同步，然后进入正常的单字节解码状态。 在解码状态下，如果CPLD在解码的16个字节中计算出64个字节是错误的，则CPLD必须向cyb933发送信息，要求cyb933重新同步这些字节。
字节同步后，由于K28.5是cyb923插入的同步字节，不能作为有效数据输出，cyb933自动忽略这些同步字节。 当cyb933检测到有效数据时，cyb933会输出当前数据有效的指示。 如果认为该信号有效写入FIFO，则FIFO中的数据必须是有效数据。 当FIFO半满时，CPLD收到FIFO的半满信号后，CPLD读取FIFO中的数据，根据读取的字节是否为047H来判断TS包的同步字节； 如果找到TS包的同步字，则恢复相应的帧同步信号。 此时，CPLD计数188恢复完整的TS包。 如果下一个字节不是 047H，则表示输入的数据不正确。 CPLD 将丢弃这些数据，直到找到 047H 同步字。 在此期间，CPLD 输出 TS 空包。 重新数据包同步后，CPLD 开始计数并输出正确的 188 字节 MPEG-2 TS 数据包，从而恢复 SPI 的正确 11 位信号。 同样，当FIFO数据不可读时，CPLD也会输出空的TS包，以保持输出MPEG-2码率恒定。
在SPI到ASI转换的设计中，直接对SPI数据进行ASI编码，没有考虑误码问题。 主要考虑是SPI数据直接从MB390输出，无需远距离传输，从而降低了ASI编码逻辑控制的复杂度。 在ASI解码过程中，ASI数据是远距离传输的，必须考虑误差因素。 因此，增加了字节和数据包的重新同步设计，以增加抗干扰能力。 该方案在实际应用中很好地实现了SPI/ASI的相互转换。
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