有线数字电视机顶盒的构成要素

当前，国内外有线数字电视的机顶盒类型十分广泛，各具特色。但基本型的硬件组成是一致的，一般由主板、开关电源板、智能卡插卡板、显示操作板四个部分组成。基本型有线数字电视机顶盒的外形如图5-6所示，其背面接线接口如图5-7所示，增强型有线数字电视机顶盒的背面接线接口如图5-8所示。比较图5-8和图5-7，发现增强型有线数字电视机顶盒除具有基本型有线数字电视机顶盒的接口外，还具有分量视频输出和光纤音频输出接口。

基本型有线数字电视机顶盒的硬件组成框图如图5-9所示。

一体化调谐器（高频头）接收来自有线电视网络的射频信号并经下变频为中频信号，经过QAM解调器进行解调，输出包含音、视频和其他数据信息的传输码流（TS）。传输码流中一般包含多个音、视频流及其一些数据信息。解复用器接收传输码流，从中抽出一个节目的分组基本码流（PES）数据，包括视频PES和音频PES，送入专用的解码器和相应的解析软件，完成数字音视频信号的还原。其中视频分组基本码流（PES）送入MPEG-2视频解码器模块进行解码，然后输出到PAL/NTSC编码器，编码成模拟电视信号，再经视频输出电路输出。音频PES送入音频解码模块进行解码，输出PCM音频数据到D/A变换器，变换

图5-6 基本型有线数字电视机顶盒的外形

图5-7 基本型有线数字电视机顶盒背面接线接口

图5-8 增强型有线数字电视机顶盒背面接线接口

图5-9 基本型有线数字电视机顶盒的组成框图

成立体声模拟音频信号，经音频输出电路输出。

对于付费电视，智能卡模块先对含有识别用户和进行记账功能的智能卡进行读卡，确认用户身份后，再对音视频节目流实施解扰，保证合法用户正常收看。

有线数字电视机顶盒在接收数字电视的同时，还可以接收MPEG-2传输码流中所携带的数据，并可以将数据或者音视频数据转发给其他设备使用，因此，有线数字电视机顶盒通常还提供了丰富的外部接口，例如：RS232接口、以太网接口、高速串行接口IEEE1394、通用串行接口USB以及IDE接口等。通过USB口可以实现和数码相机的连接，通过IDE接口可以挂接硬盘实现节目存储。

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。除了音视频的解码是由上述硬件实施外，其他工作包括电视内容的重现、操作界面的实现、数据广播业务的实现，直至机顶盒和个人计算机的互联以及和因特网的互联都需要有软件来实现。因此可以将数字电视机顶盒分为4层：硬件、底层软件、中间件和应用软件。硬件提供机顶盒的硬件平台；底层软件提供操作系统内核及各种硬件驱动程序；应用软件包括本机存储的应用和可下载的应用；中间件将应用软件与依赖于硬件的底层软件分隔开来，使应用不依赖于具体的硬件平台如图5-10所示。(www.xing528.com)

图5-10 数字机顶盒软件、硬件结构图

除去硬件，第一层软件提供操作系统内核及各种硬件驱动程序；第二层中间件将应用软件与依赖于硬件的底层软件分隔开来，使应用不依赖于具体的硬件平台；第三层应用软件包括本机存储的应用和用户即时下载的应用。

1.驱动程序

硬件之上是驱动程序，这部分主要包括：接口驱动，MPEG解复用接口的设置及监视，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，解扰部分的驱动等。若有回传信道还包括其驱动。若解复用是由软件实现的话，则包括软件解复用部分。SI信息的过滤，电子节目指南的过滤与显示，也包括在其中。

2.实时操作系统

实时操作系统主要作用是控制各种资源，包括各种硬件的控制、系统资源的分配等，此部分往往简单而高效。与PC操作系统不同，机顶盒中的操作系统采用实时操作系统，可以在实时的环境中工作，并能在较小的内存空间中运行。实时操作系统负责本地资源和网络资源的管理，提供基本的操作功能和设备的访问控制。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。目前流行的实时操作系统有ST公司的ST20系列、ST155xx系列，使用的操作系统为OS20或称STLite；LSI公司的L64008系列使用的是MK1000的操作系统。此部分往往已经提供了简单的API，用于用户编程来实现系统控制和简单的用户界面。上述这些操作系统各有所长，在数字机顶盒中都有应用。

3.中间层软件

中间层软件是独立于硬件平台和操作系统的，对应用提供应用编程接口（API）。中间层软件有一个库，其中包括有图形库、同步库（如A/V的同步，系统时钟的同步等）、音视频的操作库、用户界面库、通信栈、解压缩和条件接收。

4.上层应用软件

上层应用软件执行服务商提供的各种服务功能，如电子节目指南、准视频点播、数据广播、IP电话和可视电话等。上层应用软件独立于STB的硬件，它可以用于各种STB硬件平台，消除应用软件对硬件的依赖。此外，用户可编程接口由操作系统提供（中间层或实时操作系统），使用户能够对软件进行修改。

数字电视机顶盒从功能上看是计算机和电视机相结合的产物，从信号处理和应用操作上看，它包含以下几个层次：

物理层和链路层：包括一体化调谐器、QPSK/QAM/COFDM/VSB解调、卷积码解码、去交织、RS（里德-索罗门）码解码。传送层：包括解复用，它把MPEG-2传送流分成视频、音频和数据包。节目层：包括MPEG-2视频解码、MPEG-2 AAC（或者AC-3）音频解码。应用层：包括业务信息（SI）、电子节目指南（EPG）、图形用户界面（GUI）、浏览器、遥控、CA等。输出接口：包括模拟视频/音频接口、数据接口、键盘、鼠标等。