机顶盒硬件基础知识学习笔记

机顶盒硬件基础知识学习笔记

林晓州 2013-08-07

一、学习内容大纲

今天学习的内容主要是机顶盒的硬件基础，包括以下内容： 1. 数字电视机顶盒的概念和分类 2. 数字电视机顶盒的工作原理

3. 数字电视机顶盒的拆装及各类接口、关键器件

4. 遥控器的基本原理

5. 简单焊接操作

二、学习笔记

（一）数字电视机顶盒的概念和分类 机顶盒（Set-Top-Box, STB ）是一种嵌入式的计算设备终端，有实时操作系统，可以支持广播式和交互式的多媒体应用，可以实现有条件接收(Conditional Access, CA)功能。 1. 按传输途径分：

2.有线电视机顶盒还可以分为如下几类：

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

（二）数字电视机顶盒的工作原理

1.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。

卫星STB

Digital Satellite Receiver

•DVB-S

•ABS-s

有线STB

Digital Cable Receiver

•DVB-C

地面STB

Digital Terrestrial Receiver

•DVB-T •ISDB-T •DMB-T

IP 网STB •Ethernet

下图是电视信号的不同途径的传输示意图。

2. 数字电视机顶盒的整体结构

机顶盒一般由主板、面板、电源板、CA 卡板组成。

（三）数字电视机顶盒的拆装：各类接口、关键器件 1.各类接口

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。

a b

c d

e f

g h

2. 关键器件

主芯片（含CPU等）RAM（内存，256MB）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

（四）遥控器的基本原理

红外光实际上就是一种特殊颜色的普通光。我们不能看到这种特殊的颜色是因为它的波长大于950nm，位于可见光谱之下。这就是我们使用红外光遥控的目地之一：我们要利用它，但我们不希望能看到它。另一个原因就红外LED（发光二极管）十分容易制作，制作成本很低。

遥控器的任务是，当用户按下一个按键时，它就会把按键信息转换为电视机所能接收的红外线信号。每个按键被定义为占空比不同的红外信号，当用户按下不同的按键后，红外发射机会发射不同编码的红外信号[注]，接收端和发送端都遵守这个编码规则；当红外信号被接收后，由接收机解析红外信号获得编码，从而判断用户按下了哪一个按键。

[注]当我们按下一个按键的时候，遥控器将发出一串二进制代码（0/1），称之为一帧数据，如上图所示。

在第二天上午，张辉华师兄给我们演示了红外遥控器的接收端电压的波形图。可以看到，这里的遥控器发送的编码长度并不长，并且会连续发送两次（为了避免接收端接收失败而多次尝试发送）。红外信号的编码是根据占空比的不同实现的。

张辉华师兄在测试测试位置