机顶盒基本知识

数字电视机顶盒的基本知识介绍

1.机顶盒（STB, Set-Top-Box）简介

        利用有线电视网络作为传输平台，电视机作为用户终端，以提高现有电视机的性能或增加其功能。它属于信息家电的一种，能让用户在现有模拟电视机上观看数字电视节目，并进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动的消费类电子产品。

 

2.机顶盒的分类

        按传输途径分，机顶盒可分为以下几类：



        其中，有线电视机顶盒还可以分为以下几类：

名称	广播型机顶盒	基本型机顶盒	基本交互型机顶盒	增强交互型机顶盒	高清机顶盒
功能	1.接受数字视音频广播（MPEG-1/2视音频解码）。 2.集成CA系统，可授权收看加密节目。 3.支持电子节目指南（EPG），提供一周节目报告。 4.支持统一的Loader规范，实现软件在线自动升级	1.包含了广播型机顶盒功能。 2.集成了中间件（含浏览器）、支持单向数据广播业务。	1.除基本型机顶盒的功能外，还提供了双向互动的功能，支持基于IPQAM的视频点播业务	1.包含交互型机顶盒功能。 2.支持MPEG-4、H.264等第二代信源编码标准。 3.支持IP流媒体视频点播业务（IPVOD），实现有线数字电视网络和IP网双模接收（DVB/IP双模）	1.包含增强型机顶盒功能 2.提供Y/Pb/Pr或HDMI输出接口。 3.支持高清码流格式的播放，分辨率可达720P或1080P要求。 4.支持多种音视频编码标准，如AC3、MPEG-4、H.264等。
场合	通常用于家庭终端机或酒店、娱乐场所等	通常用于整转平移		用于MPEG-4或H.264的高端应用
主流配置	主频：>100MHz FLASH：2MB RAM：8MB	主频：200MHz FLASH：8MB RAM：32MB	主频：300MHz FLASH：16MB RAM：64MB	主频：300MHz FLASH：16MB RAM：64MB	主频：300MHz~1GHz FLASH：16/32MB RAM：64/128MB

 

3.数字电视信号传输原理

        节目采集后经过前端系统的复用器将各种信号整合后经不同调制器发送和各自的发射机发送调制后的信号；在传输系统中，这些信号通过不同方式被各自的接收机收到；最后，在用户终端，信号被对应的接收机（即机顶盒）接收。这样，由电视台录制的电视节目的流码就可以让用户端收到了；用户端还需要解码、解复用等，这些属于机顶盒工作流程。

以我们常见的有线电视为例，前端系统将复用后的信号经QAM调制器调制；并在传输系统中通过光发射机发射信号，经过HFC网的传输，被光接收机接收并分配；最终在用户端被有线接收机接收，经过一系列解码、解复用等流程后让用户观看到电视节目。

        下图是电视信号的不同途径的传输示意图：

4. 数字电视机顶盒的整体硬件结构

        机顶盒一般由主板、面板、电源板、CA卡板组成。左下图所示为一个康佳公司生产的机顶盒结构，右下图为模块示意图：





 

5. 数字电视机顶盒的主要接口       

        下图为机顶盒后部，标识了各种接口，它们分别是：



       a: RS232即串口，可用于升级系统。

       b: 左边为RF输入端口，右边为RF输出端口。

       c: USB口，前面板也有一个USB口。

       d: RJ45即以太网口，连接网线。

       e: HDMI高清输入端口，输入高清音视频信号。

       f: 红外音频输出端口。

       g: RCA端口，黄色为视频输出，红色为右声道音频输出，白色为左声道音频输出。

       h: Y/Pb/Pr输出。输出视频分量。

        除此之外，还有SCART、CVBS、S端子等接口

6. 数字电视机顶盒的主要器件      

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

        主芯片一般集成了CPU、解码器、解复用器、图形处理器于视音频处理器等（一体化的芯片解决方案可以有效地降低成本、提高可靠性）。主要的芯片厂商主要有：Mstar、ALI、NEC、ST、ZORAN、BROADCOM、HISILICON、澜起科技等。

        内存用于存储机顶盒运行时需要处理的应用内容，如图形处理、视音频解码、解复用和数据应用等；内存在断电后会丢失信息。这里的内存是三星公司生产的，其容量可以看中间一行的标志“K482G1646E…”，这里的2G代表2G/8MB。即256MB；且其中有16位地址线。



 FLASH（闪存，128MB）                                                                                晶振（24MHz, 图中银色金属）

        FLASH主要存储机顶盒的系统软件、驱动程序和应用程序。换句话说，所有的软件系统都会被存储在这里，因为这里断电不会丢失信息。同样可以查询芯片上的标志得知其容量：01G/8MB=125MB。



电源板                                                                                                                      智能卡板



面板                                                                                      高频头电路

 

7. 数字电视机顶盒的软件架构 

        数字电视机顶盒的软件结构自底向上可以分为三层：嵌入式操作系统/驱动层，中间层和应用层。
       其中，嵌入式操作系统层有如下特点：
在实时的环境中工作，并能在较小的内存空间中运行
管理特定设备资源和时序、安排实时任务、管理有限的内存资源等
需要一套特定高级程序接口（API）以便开发高级程序所需
OS20 、Colinux、VxWorks ……
        驱动层：嵌入式操作系统通过驱动控制硬件设备。驱动有下列一些：

DEMUX
A/V Decode
D/A
TUNER
Demod
        中间层有下列特点：

提高机顶盒应用程序的代码重用性和可移植性，减少开发周期，提高开发效率
使应用程序开发与机顶盒硬件平台无直接关系，而只需要按照中间层API编写代码
在中间层中对应用程序占用的资源进行管理，把应用程序占用的资源与系统程序占用的资源分开，提高系统安全性

         应用层有电子节目指南（EPG）、准视频点播（NVOD）、浏览器、游戏等应用程序，不直接调用驱动层接口、驱动适配层接口或操作系统的资源，而是通过调用中间层提供的资源来间接实现所需要的功能。