有线电视数字机顶盒技术讲解
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有线电视数字机顶盒技术
武汉东太信息产业有限公司 郑立新
数字电视多媒体信息系统结构图
机顶盒概念
? 顾名思义，机顶盒就是放在电视机顶上的一个 盒子，是电视机的一个附加部件，其目的是提 高电视机的功能。
? 早期有： 增补频道机顶盒 付费解扰机顶盒 图文电视机顶盒
? 今天：数字电视机顶盒 DVB-C机顶盒 DVB-S 机顶盒（数字卫星接收机） DVB-T 机顶盒
2.调谐器。此器件的作用是将从 CATV网上众多的 频道中选择所需的数字信道，并将其射频信号 下变频到一个固定中频上去，供配套器件能够 准确采样。该器件应具有电子调谐、频道存储、 受控功能。
3.QAM 解调芯片的作用是将己调数字信号的载频 (一般为固定中频 )还原为基本传输流 (TS)。
4.解复用 :这个模块的功能是在多节目的传输流 中过滤出所选节目的传输流；
机顶盒的硬件
? 机顶盒的硬件接口： 1。红外接收板：用于红外遥控，方便用户
对机顶盒进行控制操作； 2。智能卡接口（Smart Card ）：用户用于
节目的解扰用； 3。AV 接口和S-video; 4。RS232接口：用户调试和控制； 5。以太网接口，电话线接口； 6。RF输入接口：信号输入；
机顶盒框图
6.MPEG 解码。经过解调、解复用、解扰的码流达 到此部分进行视／音频解码、文本图形数据处 理，它需要有自己的存储器 (SRAM)。
机顶盒软件体系结构
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4.支持MHP中间件技术的综合业务功能； 5.支持硬盘录像和重放功能的PVR;
机顶盒的硬件结构概览
交流输入～
开关电源
供电
RF信号 输入
QAM 解调
解复用
CPU
解扰
音视频 解码
智能卡
AV输出 S-video
机顶盒系统框图
机顶盒的硬件组成
1.高频头调谐器：选频作用 2.QAM解调模块：解 QAM调制的序号，得到多
1。驱动程序：包括接口驱动， MPEG解复用接口 设置及监视， MPEG解码控制寄存器的设置及监 视，在屏显示功能 (oSD)的实现，前端的调谐 器、解调芯片的驱动，板上数据库的写入及更 新，各种表的过滤，解扰部分的驱动，若有回 传信道还包括其驱动，若解复用是用软件实现 的话，则包括软件解复用的部分， SI信息的过 滤，电子节目表的过滤与显示，也包括其中
? STB-----Set Top Box
机顶盒的基本功能
? STB的基本功能 1.能够接收DVB数字电视信号 2.对DVB-C的QAM调制能解调解复用，从
256QAM、128QAM、64QAM、32QAM、16QAM、 4QAM(QPSK 3.支持中文电子节目指南(EPG)； 4.通过使用智能卡，能够接收数字付费电 视节目和付费频道，具有安全可靠的解 密功能。 5.具有PAL电视信号输出端子；
DRAM
RS232 驱动
MODEM
PSTN
射频
高频头
中频
TS
解调芯片
外部总线
遥控信号
用户接口
MIPS 解复用
SDRAM
PES 解码芯片
程序 ROM
电视机
视频 音频
电视信号编码器 音频 DAC
机顶盒的信号流程1
1.射频输入经射频分支器，一路直接输入到电视 机的射频输入插子 L，另一路送人 STB的调谐器， 达到数字与模拟兼容接收的功能。
TCP/IP D- òé ?
(pNA+)
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DSM-CC SI MPEG
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STB的扩展功能
? STB的扩展功能 1.支持NVOD，VOD,数据广播功能（包括股
市行情，天气预报，新闻，电子政务， 市场信息）；
2.在信源解码方面，从支持标准清晰度电 视(SDTV)到高清晰度电视(HDTV)的解码；
3.随着有线网络双向化改造的进展，STB应 逐步支持双向数据业务，Internet浏览 器等；
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机顶盒的软件层次
2。实时操作系统的主要作用是控制各种资源， 包括各种硬件的控制，以及软件各个进程之间 的协调控制，系统资源的分配等。在启动机顶 盒时，由引导程序通过网络从中心控制系统下 载。系统在设计上采用从 FlashROM 引导，引导 程序功能包括：
机顶盒的软件层次
1)系统自检。对系统部分硬件进行检测， 如DRAM等
机顶盒的信号流程2
5.解扰模块 :解扰模块主要作用是对加扰的节目 流进行解扰，还原成干净的节目流；解复用后 生成MPEG的PES流，传给专用解码芯片。一旦 解复用时发现了加扰的 MPEG数据包，则使用直 接存储器存取 (DMA)方式将数据包传人解扰模 块对应的内存中去，解扰后再传回来，继续以 后的解码过程，不同的 CA系统有不同的加扰和 解扰方式
节目传输流；
3.解复用模块：从多节目传输流中过滤出选择的 节目流；
4.解扰模块：如果发现是加密节目，则通过解扰 模块，将加密的节目流还原成透明的节目流；
5.解码模块：将节目流进行 MPEG-2解码；
6.PAL 编码：对解码后的节目流进行 PAL 编码， 通过AV 输出，S-video输出，通过电视机还原 音视频图像和声音；
2)系统设置。用户可通过遥控器对系统必 要的参数进行设置。如基本频率、辅助 频率、符号率、DTV节目信息表等；
3)DTV功能。用户在无点播服务的情况下， 可以收看数字电视节目
4)系统升级:通过判别系统或台标的名称和 版本号，下载升级FlashRom中的机顶盒 软件；
中间件
(3)中间层软件将底层硬件、操作系统与应 用软件的设计隔离开来，这样使各层的 开发独立性加大，平台的选择性增多。 中间件包含的应用程序接口使用定义明 晰的语言，为应用程序提供用于访问核 心STB功能所需的标准函数集。许多厂商 提供STB的中间件方案。这些方案能在广 义上分成两种：基于HTML或Java因特网 浏览器的方案，以及专用方案。
武汉东太信息产业有限公司 郑立新
数字电视多媒体信息系统结构图
机顶盒概念
? 顾名思义，机顶盒就是放在电视机顶上的一个 盒子，是电视机的一个附加部件，其目的是提 高电视机的功能。
? 早期有： 增补频道机顶盒 付费解扰机顶盒 图文电视机顶盒
? 今天：数字电视机顶盒 DVB-C机顶盒 DVB-S 机顶盒（数字卫星接收机） DVB-T 机顶盒
2.调谐器。此器件的作用是将从 CATV网上众多的 频道中选择所需的数字信道，并将其射频信号 下变频到一个固定中频上去，供配套器件能够 准确采样。该器件应具有电子调谐、频道存储、 受控功能。
3.QAM 解调芯片的作用是将己调数字信号的载频 (一般为固定中频 )还原为基本传输流 (TS)。
4.解复用 :这个模块的功能是在多节目的传输流 中过滤出所选节目的传输流；
机顶盒的硬件
? 机顶盒的硬件接口： 1。红外接收板：用于红外遥控，方便用户
对机顶盒进行控制操作； 2。智能卡接口（Smart Card ）：用户用于
节目的解扰用； 3。AV 接口和S-video; 4。RS232接口：用户调试和控制； 5。以太网接口，电话线接口； 6。RF输入接口：信号输入；
机顶盒框图
6.MPEG 解码。经过解调、解复用、解扰的码流达 到此部分进行视／音频解码、文本图形数据处 理，它需要有自己的存储器 (SRAM)。
机顶盒软件体系结构
· ? à- ó￥ó? 3ì Dò ￡ ¨EPG￠? êó ?μμ? 2¤?￠ó? ? ?￠μ? ?ó éì ? ?￠é? ? ?t ? μè ￡|
4.支持MHP中间件技术的综合业务功能； 5.支持硬盘录像和重放功能的PVR;
机顶盒的硬件结构概览
交流输入～
开关电源
供电
RF信号 输入
QAM 解调
解复用
CPU
解扰
音视频 解码
智能卡
AV输出 S-video
机顶盒系统框图
机顶盒的硬件组成
1.高频头调谐器：选频作用 2.QAM解调模块：解 QAM调制的序号，得到多
1。驱动程序：包括接口驱动， MPEG解复用接口 设置及监视， MPEG解码控制寄存器的设置及监 视，在屏显示功能 (oSD)的实现，前端的调谐 器、解调芯片的驱动，板上数据库的写入及更 新，各种表的过滤，解扰部分的驱动，若有回 传信道还包括其驱动，若解复用是用软件实现 的话，则包括软件解复用的部分， SI信息的过 滤，电子节目表的过滤与显示，也包括其中
? STB-----Set Top Box
机顶盒的基本功能
? STB的基本功能 1.能够接收DVB数字电视信号 2.对DVB-C的QAM调制能解调解复用，从
256QAM、128QAM、64QAM、32QAM、16QAM、 4QAM(QPSK 3.支持中文电子节目指南(EPG)； 4.通过使用智能卡，能够接收数字付费电 视节目和付费频道，具有安全可靠的解 密功能。 5.具有PAL电视信号输出端子；
DRAM
RS232 驱动
MODEM
PSTN
射频
高频头
中频
TS
解调芯片
外部总线
遥控信号
用户接口
MIPS 解复用
SDRAM
PES 解码芯片
程序 ROM
电视机
视频 音频
电视信号编码器 音频 DAC
机顶盒的信号流程1
1.射频输入经射频分支器，一路直接输入到电视 机的射频输入插子 L，另一路送人 STB的调谐器， 达到数字与模拟兼容接收的功能。
TCP/IP D- òé ?
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?D ? ?t (OpenTV)
?D ? ?t ò? ?2 2?
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DSM-CC SI MPEG
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STB的扩展功能
? STB的扩展功能 1.支持NVOD，VOD,数据广播功能（包括股
市行情，天气预报，新闻，电子政务， 市场信息）；
2.在信源解码方面，从支持标准清晰度电 视(SDTV)到高清晰度电视(HDTV)的解码；
3.随着有线网络双向化改造的进展，STB应 逐步支持双向数据业务，Internet浏览 器等；
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机顶盒的软件层次
2。实时操作系统的主要作用是控制各种资源， 包括各种硬件的控制，以及软件各个进程之间 的协调控制，系统资源的分配等。在启动机顶 盒时，由引导程序通过网络从中心控制系统下 载。系统在设计上采用从 FlashROM 引导，引导 程序功能包括：
机顶盒的软件层次
1)系统自检。对系统部分硬件进行检测， 如DRAM等
机顶盒的信号流程2
5.解扰模块 :解扰模块主要作用是对加扰的节目 流进行解扰，还原成干净的节目流；解复用后 生成MPEG的PES流，传给专用解码芯片。一旦 解复用时发现了加扰的 MPEG数据包，则使用直 接存储器存取 (DMA)方式将数据包传人解扰模 块对应的内存中去，解扰后再传回来，继续以 后的解码过程，不同的 CA系统有不同的加扰和 解扰方式
节目传输流；
3.解复用模块：从多节目传输流中过滤出选择的 节目流；
4.解扰模块：如果发现是加密节目，则通过解扰 模块，将加密的节目流还原成透明的节目流；
5.解码模块：将节目流进行 MPEG-2解码；
6.PAL 编码：对解码后的节目流进行 PAL 编码， 通过AV 输出，S-video输出，通过电视机还原 音视频图像和声音；
2)系统设置。用户可通过遥控器对系统必 要的参数进行设置。如基本频率、辅助 频率、符号率、DTV节目信息表等；
3)DTV功能。用户在无点播服务的情况下， 可以收看数字电视节目
4)系统升级:通过判别系统或台标的名称和 版本号，下载升级FlashRom中的机顶盒 软件；
中间件
(3)中间层软件将底层硬件、操作系统与应 用软件的设计隔离开来，这样使各层的 开发独立性加大，平台的选择性增多。 中间件包含的应用程序接口使用定义明 晰的语言，为应用程序提供用于访问核 心STB功能所需的标准函数集。许多厂商 提供STB的中间件方案。这些方案能在广 义上分成两种：基于HTML或Java因特网 浏览器的方案，以及专用方案。