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SPI、ASI、SSI、SDI四种传输流数据信号的接口定义及区分

日期: 2018-01-08
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在数据通信设备上,我们经常见到不同的接口,对于通信接口我们经常很迷惑,以下就对SPI、ASI、SSI、SDI四种传输流数据信号的接口定义及区分进行阐述。


(1)、SPI(Synchronous Parallel Interface):名称为同步并行接口,用于传送码流的一种标准接口。SPI一共有11位有用信号,每位信号差分成两个信号用来提高传输抗干扰性,在物理链接上用DB25传输,因此连线多且复杂,传输距离短,容易出现故障。但SPI是并行11位信号,处理简单且扩展性强,因此目前一般的MPEG2视频编码器的输出和视频解码器的输入都是标准的SPI接口信号。SPI信号结构:并行传输系统SPI包括:1位时钟信号、8位数据信号、1位帧同步信号:帧同步信号对应TS包的同步字节047H、1位数据有效信号:数据有效信号用来区分TS包的长度为188个字节或204个字节。当TS包长188字节时,数据有效信号一直为高电平,同时所有信号都与时钟信号保持同步。


(2)、ASI(Asynochronic Serial Interface):名称为异步串行接口,用于传送码流的一种标准接口。DVB接口在目前的DVB-C系统设备的传输接口有两种MPEG2视频码流传输接口标准:异步串行接口ASI和同步并行接口SPI。ASI是串行传输,只需一根同轴电缆线传输,连线简单,传输距离长。根据SPI和ASI各自的优缺点,在传输信号时经常要进行SPI和ASI接口的互相转换。ASI传输流可以有不同数据速率(就是数据码流大小),但传输速率恒定,为270Mbps,因此ASI可以发送和接收不同速率的MPEG2数据。ASI传输系统为分层结构。最高层、第2层使用MPEG2标准ISO/IEC 13818-1(SYSTEM),第0层和第1层是基于1SO/IEC CD 14165-1的FC纤维信道。FC支持多种物理传输媒介,如同轴电缆传输等。


ASI传输过程以下理解方式均可以:

1、首先将包同步的MPEG2传送包的8bit码字转换成10bit码字;接着在并/串转换时,当要求输入一个新字,而数据源还没有准备好时,应插入一个K28.5的同步字,以达到ASI的固定

270Mbps传输速率。所形成的串行比特流将通过缓冲/驱动电路和耦合网络,送到同轴电缆连接器上。当通过同轴电缆到达接收端,在接收接收数据时,首先要经过连接器和耦合网络,耦合到恢复时钟和数据的电路上,然后进行串/并变换;为了恢复字节同步,ASI解码器必须先搜寻到K28.5同步字,一旦搜索到该同步字,即为随后接收的数据标定了边界,从而建立了解码器输出字节的正确字节排列;最后进行10/8bit 变换,恢复出包同步的MPEG2 TS码流数据。但是K28.5同步字不是有效数据,因此解码时必须删除。

2、ASI接口首先将包同步MPEG一2传送包的8 bit码字转换成l0 bit码字,接着再通过并/串转换单元编程固定码率为270的串行信号,由输入码率的不同,需要在TS流中插入同步字,以达到270 Mbps的固定速率,所形成的串行比特流将通过缓冲/驱动电路和耦合网络送到同轴电缆连接器上,当通过同轴电缆到达接收端接收数据时,首先要经过连接器和耦合网络,使用锁相环进行时钟恢复和数据恢复,然后进行串/并变换,为了恢复字节同步,必须删除插入的同步字。

ASI接口卡的主要功能是将MPEG-2的传送流数据用DVB-ASI或SPI接口以恒定码率传送出去。传送流数据可以是编码器、复用器或者别的传送流产生器产生并通过计算机的PCI总线按批传送至该传送卡。传送卡先将数据缓存,然后根据用户所要求的输出码率将数据输出。传送码率可在用户控制界面上预先设定,要求该码率与数据输入速率保持一致。可应用于图像传输系统、数据传输系统、监控系统、电视会议系统、机顶盒前端等。


(3)、SSI(Synchronous Serial Interface):名称为同步串行接口,是一种常用的工业用通信接口。

同步串行通信方式是指在相同的数据传送速率下,发送端和接受端的通信频率保持严格同步。由于不需要使用起始位和停止位,可以提高数据的传输速率,但发送器和接受器的成本较高。


(4)、SDI(Serial Digital Interface ):串行数字接口,在广播监控领域应用广泛。注意:SPI接口传输数据率可变,帧与帧之间必须是连续的。ASI切换器可以切SDI信号,SDI的不一定可以切ASI信号。

串行接口是把数据字的各个比特以及相应的数据通过单一通道顺序传送的接口。由于串行数字信号的数据率很高,在传送前必须经过处理。用扰码的不归零倒置(NRZI)来代替早期的分组编码,其标准为SMPTE-259M和EBU-Tech-3267,标准包括了含数字音频在内的数字复合和数字分量信号。SDI又分以下两种: SD-SDI 符合SMPTE259-C 标准,嵌入音频符合SMPTE272M标准,码率为270Mbps。HD-SDI 符合SMPTE-292M标准,嵌入音频符合SMPTE299M标准, 码率为1485Mbps。高清晰度数字电视制作设备之间的主要连接方式是串行数字分量接口HD-SDI。

在传送前,对原始数据流进行扰频,并变换为NRZI码确保在接收端可靠地恢复原始数据。这样在概念上可以将数字串行接口理解为一种基带信号调制。SDI接口能通过270Mb/s的串行数字分量信号,对于用“1”和“0”表示电平的高和低,如果出现长时间的连续“1”或连续“0”,会影响接收端从数字信号中提取时钟。因为串行数字信号接口不单独传送时钟信号,接收端需从数字信号流中提取时钟信号,所以要采用以“1”和“0”来表示有无电平变换的NRZI码。接收NRZI码流时,只要检出电平变换,就可恢复数据,即使全是“1”信号,导致的信号频率也只是原来时钟频率的一半,再经过加扰,连续“1”的机会减少,也就使高频分量进一步减少了。在数据流的接收端,由SDI解码器从NRZI码流恢复原数据流。


SPI、ASI、SSI、SDI四种传输流数据信号的接口定义及区分


SDI接口不能直接传送压缩数字信号,数字录像机、硬盘等设备记录的压缩信号重放后,必须经解压并经SDI接口输出才能进入SDI系统。如果反复解压和压缩,必将引起图像质量下降和延时增加,为此各种不同格式的数字录像机和非线性编辑系统,规定了自己的用于直接传输压缩数字信号的接口。


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