详解智能机顶盒结构及嵌入式系统

数字机顶盒硬件架构分析

一、数字机顶盒背景及功能 二、通用机顶盒的硬件架构 三、LSI系列机顶盒硬件分析

四、博通系列机顶盒特色分析

五、数字机顶盒的仿真应用

一、数字机顶盒背景及功能机顶盒是一种将数字电视信号转换成模拟电视信号的 转换设备，用于接收数字电视信号，对数字信号进行解密 和解码还原，产生模拟电视信号并输出。一般模拟电视机 只有配备数字电视机顶盒，才能观看数字电视节目。一个 完整的数字电视机顶盒包括硬件平台和软件系统两大部分 。 所实现的功能主要表现在支持模拟式广播传输、数字 式广播传输和交互功能。比如接收数字电视广播节目；支 持交互式应用(如视频点播、互动游戏等);具有电子节 目指南(EPG)功能；有条件接收功能；支持数据广播应 用功能；软件在线升级功能；Internet接入和电子邮件收 发；视频点播功能等。

二、通用机顶盒的硬件架构

工作原理从网络(同轴电缆)传来的射频信号经数字调谐器完成射频转换、 QAM解调及前向纠错解码(FEC)处理后，由ATM处理单元进行数据包的 解复用，并将数据分为视频流、音频流和数据流。视频流由MPEG-2视 频解码器解压缩后，送入PAL/NTSC/SECAM编码器，以得到相应格式的 模拟视频信号。在此过程中，可以叠加图形发生器产生的诸如选单之 类的图形信号。音频流由MPEG-2解码后，经音频D/A转换器转换为模拟 音频信号。数据流传递给CPU,由CPU做相应的处理。例如，CPU根据数 据流中的选单图形数据来控制图形发生器产生选单图形。CPU还可以根 据用户选择产生相应的消息数据，经QPSK或QAM调制后，由上行通道反 馈给视频服务器。

三、LSI系列机顶盒硬件分析

主要以九洲DVC-2008CT型数字有线机顶盒的 解码板以LSI(艾萨华公司)的SC2005为核心组 成，该芯片包含了嵌入式CPU、传输流解复用器 、MPEG-2解码器、视频编码器、音频D/A转换器 等DVB解码器的主要电路。此外，该机还采用了 Shaper公司的一体化Tuner 3ED7028,大容量存 储器(两片16 Mb的Flash和64 Mb的SDRAM), 智能卡读卡电路等，其组成框图如图3-24所示 。

1、工作原理

前端系统CATV电缆上的射频电视信号输入后(博通的信号是IP包 ),先由一体化调谐器(Tuner)进行低噪声放大、滤波和变频 ，将射频信号变频为中频信号，并将中频信号送到内部的解调 芯片，由QAM解调器进行解调、去交织、T-S解码等一系列处理 ，并得到TS数据流，而后以并行或串行方式将TS送至解复用器 。

后端系统解复用器对TS进行解扰和解复用，分解出音频/视频/专 用数据的基本码流(PES)。这些码流分别送到音、视

频解码器， 经解码后还原成原始的音、视频数据。其中音频数据送到音频 D/A转换器，在音频D/A转换器中转换成两路立体声音频信号， 再由音频放大器放大后输出；视频数据送到视频编码器，在视 频编码器中转换成符合ITU-R601标准的CVBS信号和S视频信号， 经滤波网络滤波后输出。数据流传递给CPU,由CPU做相应的处 理。例如，CPU根据数据流中的选单图形数据来控制图形发生器 产生选单图形。CPU还可以根据用户选择产生相应的消息数据， 经QPSK或QAM调制后,由上行通道反馈给视频服务器。

CA系统在接收加密节目时，由于该码流为用Irdeto加密方案加扰 的码流，只有解密后才能收看。加密节目的码流中包含了前端 CA系统发送来的ECM(Entitle Control Message,授权控制信息 )、EMM(Entitle Manage Message,授权管理信息)信息，这些 信息是前端系统通过使用密钥及通用加密算法对码流数据包进 行变换处理生成的。ECM信息加密所用的初始密钥取自前端的智 能卡加密系统，加密密钥事先存在于智能卡的数据区内，加密 时通过获取函数得到密钥，密钥的安全性由智能卡的安全性来 保证。解密时，本机通过读取放置在本机智能卡中的用户授权 信息,与从TS码流中提取的ECM的节目授权信息进行比较，对于 符合条件的ECM信息即可解出其中的控制字，然后再用此控制字 对传输流进行解扰。

2、前端系统模块

模 块 功 能 图 Tuner

工作原理电缆调谐器包括前置放大器、PLL电路、变频器、中频放大电 路等。调谐器接收来自有线电视数字前端的RF信号，经过前置放大、 变频后转换成两路中频信号I、Q,再由A/D转换器转换成解调器所 需的数据。一体化调谐器3ED7028中的QAM解调器为ST公司生产的 STV0297单片解调器。STV0297芯片内包含两个A/D转换器、多标准 QAM解调器、具有维特比码和R-S码解码器的前向纠错(FEC)单元、 奈奎斯特平方根升余弦滤波器和允许宽范围偏移跟踪的去旋转器。 STV0297单片解调器在3-3-2小节中已有介绍，这里不再叙述。其中 的引脚功能为：RF IN和RF OUT为射频信号的输入、输出端， TUN(30V)为30V调谐电压，IF OUT为36MHZ模拟中频信号输出端， SCL和SDA为CPU通过I2C总线对调谐器进行调谐与解调控制的串行时 钟和串行数据，SYNC为输出数据包的同步信号，RESET为复位信号， VAL为数据有效信号输出，ERR为出错信号输出，CKOUT为字节/位 时钟信号输出，DATA为传输码流数据D0~D7输出。

3、后端系统主芯片SC2005

(1)控制电路嵌入式CPU:包含了内部总线系统和内部总线控制器、外部总 线系统和外部总线控制器、存储器接口和存储器控制器等。CPU通 过内部总线系统和内部总线控制器

与SC2005芯片内的存储器、DVB 解扰器、解复用器、MPEG解码器、视频编码器、音频D/A转换器等 内部电路相接，通过外部总线系统和外部总线控制器与外部存储器 等片外器件相接，通过I2C总线与一体化调谐器、E2PROM等器件相 接。高性能微处理器CPU(类似计算机CPU)由通用寄存器、系统控 制处理器(CPO)、算术逻辑单元(ALU)和移位器所构成。寄存器支持 源操作数执行单元，并将处理结果存入旧的寄存器；CPO处理包括 中断在内的例外事件；ALU完成算术与逻辑运算以及计算地址等操 作；移位器主要完成移位操作。

存储器：该机的程序存储器用了两片16Mb(1M×2bit,2Mb)的快闪存 储器Flash ROM(29LV160BE),用来存储该机的控制程序、操作系统、 Irdeto CA系统和open TV中间件；数据存储器用了1片64Mb的 SDRAM(1M×2bit,HY57V651620D),主要用来存储加扰和解扰后的TS数据， 以及其他专用数据、OSD数据等，另外还用了1片16Mb的 SDRAM(1M×2bit,HY57V161610D),主要用来存储解码数据和需显示的图 像数据等；E2PROM用了两片24C64(8K×2Byte),主要用来存储频道参数 及解密用的一些专用数据。 CPU总线接口：用于CPU与其外围单元交换数据，它通过内部总线分 别与系统控制处理器CPO、存储器管理单元(MMU)和总线接口单元(BIU)实 现紧耦合连接，从而增强了CPU的通用计算功能。柔性链接口用来与复用 /分开单元相接，以增强DSP(数字信号处理)命令和应用的能力。 其中CPU是整个系统的控制中心,它通过执行Flash ROM中的控制程序 进行各种控制，通过对解调器、解码器和解复用器的内部寄存器进行读/ 写，实现对这些器件的控制。

(2) 解复用器SC2005芯片内的解复用器包括传输流解复用器和节目流解复 用器。传输流解复用器用来将多路单载波中的多套节目分解成只 含有一套节目的节目流，节目流解复用器用来将节目流分解成只 含有音、视频和传输数据的基本码流。

工作原理SC2005内的解复用器首先接收来自信道解码器的TS(接收 速率可达90Mbps的串行传输流和13Mbps的并行传输流),然后 自动进行传输包同步检测。一旦同步建立，就会将传输包发送 到PID(包识别符)预处理器中。PID预处理器分析输入的传 …… 此处隐藏：2947字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……