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數字電視機頂盒的基本知識介紹

 文化龍鄉(xiāng) 2019-03-24

1.機頂盒(STB, Set-Top-Box)簡介

        利用有線電視網絡作為傳輸平臺,電視機作為用戶終端,以提高現有電視機的性能或增加其功能。它屬于信息家電的一種,能讓用戶在現有模擬電視機上觀看數字電視節(jié)目,并進行交互式數字化娛樂、教育和商業(yè)化活動的消費類電子產品。

2.機頂盒的分類

        按傳輸途徑分,機頂盒可分為以下幾類:

        其中,有線電視機頂盒還可以分為以下幾類:

名稱

廣播型機頂盒

基本型機頂盒

基本交互型機頂盒

增強交互型機頂盒

高清機頂盒

功能

1.接受數字視音頻廣播(MPEG-1/2視音頻解碼)。

2.集成CA系統(tǒng),可授權收看加密節(jié)目。

3.支持電子節(jié)目指南(EPG),提供一周節(jié)目報告。

4.支持統(tǒng)一的Loader規(guī)范,實現軟件在線自動升級

1.包含了廣播型機頂盒功能。

2.集成了中間件(含瀏覽器)、支持單向數據廣播業(yè)務。

1.除基本型機頂盒的功能外,還提供了雙向互動的功能,支持基于IPQAM的視頻點播業(yè)務

1.包含交互型機頂盒功能。

2.支持MPEG-4H.264等第二代信源編碼標準。

3.支持IP流媒體視頻點播業(yè)務(IPVOD),實現有線數字電視網絡和IP網雙模接收(DVB/IP雙模)

1.包含增強型機頂盒功能

2.提供Y/Pb/PrHDMI輸出接口。

3.支持高清碼流格式的播放,分辨率可達720P1080P要求。

4.支持多種音視頻編碼標準,如AC3、MPEG-4、H.264等。

場合

通常用于家庭終端機或酒店、娛樂場所等

通常用于整轉平移

用于MPEG-4H.264的高端應用

主流配置

主頻:>100MHz

FLASH2MB

RAM8MB

主頻:200MHz

FLASH8MB

RAM32MB

主頻:300MHz

FLASH16MB

RAM64MB

主頻:300MHz

FLASH16MB

RAM64MB

主頻:300MHz~1GHz

FLASH16/32MB

RAM64/128MB

3.數字電視信號傳輸原理

        節(jié)目采集后經過前端系統(tǒng)的復用器將各種信號整合后經不同調制器發(fā)送和各自的發(fā)射機發(fā)送調制后的信號;在傳輸系統(tǒng)中,這些信號通過不同方式被各自的接收機收到;最后,在用戶終端,信號被對應的接收機(即機頂盒)接收。這樣,由電視臺錄制的電視節(jié)目的流碼就可以讓用戶端收到了;用戶端還需要解碼、解復用等,這些屬于機頂盒工作流程。

以我們常見的有線電視為例,前端系統(tǒng)將復用后的信號經QAM調制器調制;并在傳輸系統(tǒng)中通過光發(fā)射機發(fā)射信號,經過HFC網的傳輸,被光接收機接收并分配;最終在用戶端被有線接收機接收,經過一系列解碼、解復用等流程后讓用戶觀看到電視節(jié)目。

        下圖是電視信號的不同途徑的傳輸示意圖:

4. 數字電視機頂盒的整體硬件結構

        機頂盒一般由主板、面板、電源板、CA卡板組成。左下圖所示為一個康佳公司生產的機頂盒結構,右下圖為模塊示意圖:

5. 數字電視機頂盒的主要接口       

        下圖為機頂盒后部,標識了各種接口,它們分別是:

       a: RS232即串口,可用于升級系統(tǒng)。

       b: 左邊為RF輸入端口,右邊為RF輸出端口。

       c: USB口,前面板也有一個USB口。

       d: RJ45即以太網口,連接網線。

       e: HDMI高清輸入端口,輸入高清音視頻信號。

       f: 紅外音頻輸出端口。

       g: RCA端口,黃色為視頻輸出,紅色為右聲道音頻輸出,白色為左聲道音頻輸出。

       h: Y/Pb/Pr輸出。輸出視頻分量。

        除此之外,還有SCART、CVBS、S端子等接口

6. 數字電視機頂盒的主要器件      

主芯片(含CPU等)                                                                   RAM (內存,256M)

        主芯片一般集成了CPU、解碼器、解復用器、圖形處理器于視音頻處理器等(一體化的芯片解決方案可以有效地降低成本、提高可靠性)。主要的芯片廠商主要有:MstarALI、NECST、ZORANBROADCOM、HISILICON、瀾起科技等。

        內存用于存儲機頂盒運行時需要處理的應用內容,如圖形處理、視音頻解碼、解復用和數據應用等;內存在斷電后會丟失信息。這里的內存是三星公司生產的,其容量可以看中間一行的標志“K482G1646E…”,這里的2G代表2G/8MB。即256MB;且其中有16位地址線。

 FLASH(閃存,128MB)                                                                                晶振(24MHz, 圖中銀色金屬)

        FLASH主要存儲機頂盒的系統(tǒng)軟件、驅動程序和應用程序。換句話說,所有的軟件系統(tǒng)都會被存儲在這里,因為這里斷電不會丟失信息。同樣可以查詢芯片上的標志得知其容量:01G/8MB=125MB。

電源板                                                                                                                      智能卡板

面板                                                                                      高頻頭電路

7. 數字電視機頂盒的軟件架構 

        數字電視機頂盒的軟件結構自底向上可以分為三層:嵌入式操作系統(tǒng)/驅動層,中間層和應用層。

       其中,嵌入式操作系統(tǒng)層有如下特點:
  • 在實時的環(huán)境中工作,并能在較小的內存空間中運行

  • 管理特定設備資源和時序、安排實時任務、管理有限的內存資源等

  • 需要一套特定高級程序接口(API)以便開發(fā)高級程序所需

  • OS20 、Colinux、VxWorks ……

        驅動層:嵌入式操作系統(tǒng)通過驅動控制硬件設備。驅動有下列一些:
  • DEMUX 解復用器

  • A/V Decode

  • D/A 

  • TUNER 調諧器

  • Demod 解調器

        中間層有下列特點:
  • 提高機頂盒應用程序的代碼重用性和可移植性,減少開發(fā)周期,提高開發(fā)效率

  • 使應用程序開發(fā)與機頂盒硬件平臺無直接關系,而只需要按照中間層API編寫代碼

  • 在中間層中對應用程序占用的資源進行管理,把應用程序占用的資源與系統(tǒng)程序占用的資源分開,提高系統(tǒng)安全性

         應用層有電子節(jié)目指南(EPG)、準視頻點播(NVOD)、瀏覽器、游戲等應用程序,不直接調用驅動層接口、驅動適配層接口或操作系統(tǒng)的資源,而是通過調用中間層提供的資源來間接實現所需要的功能。

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