1.有线电视数字机顶盒的基本原理
有线电视数字机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目,示意图如图1所示,调谐模块接收射频信号并下变频为中频信号,然后进行a/d转换变为数字信号,再送入 qam解调模块进行qam解调,输出 mpeg传输流串行或并行数据。解复用模块接收mpeg传输流,从中抽出一个节目的pes数据,包括视频pes、音频pes以及数据pes。解复用模块中包含一个解扰引擎,可在传输流层和pes层对加扰的数据进行解扰,其输出是已解扰的pes。视频pes送入视频解码模块,取出mpeg视频数据,并对mepg视频数据进行解码,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,取出mpeg音频数据,并对mpeg音频数据进行解码,输出 pcm音频数据到pcm***,pcm***输出立体声模拟音频信号,经音频输出电路输出。
有线电视数字机顶盒的关键技术
该机顶盒由以下几部分组成:数字电视广播接收前端、mpeg解码、视音频和图形处理、电缆调制解调器、cpu以及存储器、以及各种接口电路。数字电视广播接收前端包括调谐器和qam解调器,该部分可以从射频信号中解调出mpeg传输流;mpeg解码部分包括解复用、解扰引擎和mpeg解压缩,其输出为 mpeg视音频基本流以及数据净荷。视音频和图形处理部分完成视音频的模拟编码以及图形处理功能。电缆调制解调模块由一个双向调谐器、下行qam解调器、上行qpsk/qam调制器和媒体访问控制( mac)模块组成,该部分实现电缆调制解调的所有功能。cpu与存储器模块用来存储和运行软件系统,并对各个模块进行控制。接口电路则提供了丰富的外部接口,包括通用串行接口usb、高速串行接口1394、以太网接口、rs232、视音频接口等等。
该框图所描述的有线电视数字机顶盒是一种功能齐全的机顶盒,实际上,在具体实现时,厂商可以根据需要对其进行裁减。
2.实时操作系统
大家对pc的操作系统都比较熟悉,如 dos、windows98、windowsnt、unix、macos。与这些操作系统不同,机顶盒中的操作系统不是非常的庞大,但却要求可以在实时的环境中工作,并能在较小的内存空间中运行。这种操作系统称为实时操作系统。
目前流行的实时操作系统有windriversystem公司的vxworks、integratedsystemsincorporated公司的psos、microware公司的davidos-9、st公司的os20、前面介绍的windowsce、以及专为机顶盒开发的powertv。这些操作系统各有所长,在机顶盒中都有应用。其中vxworks、psos、os-9、os20等是通用的实时操作系统,在其他的嵌入式应用中也有广泛的应用,在机顶盒中,应与下面将要介绍的中间件结合使用。powertv是专为机顶盒开发的,将中间件集成在一起的操作系统,在美国应用较广。另外,随着linux的兴起,嵌入式的linux已渐渐成熟。它不仅为机顶盒厂商提供一种选择,而且由于linux的开放性和先进的结构,会对现有的实时操作系统构成巨大的威胁。
3.中间件
中间件是一种将应用程序与低层的操作系统、硬件细节隔离开来的软件环境,它通常由各种虚拟机来构成,如html虚拟机、javascript虚拟机、java虚拟机、mheg-5虚拟机等等。
一个完整的数字机顶盒由硬件平台和软件系统组成,可以将其分为4层,从底向上分别为:硬件、底层软件、中间件、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以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。
成熟的商用中间件产品有opentv的en2、liberate的tvnavigatorfordtv、enreach的enreachtvfordtv、canel+的mediahighway和intellibyte的ibepg、ibsimanager、ibbrowser等。这些产品在市场上都占有一席之地,但彼此并不兼容。
目前,标准组织已经认识到这个事实,并且开始着手建立公开的中间件标准。 dvb提出了基于java虚拟机的中间件标准dvb-mhp(多媒体家庭平台);atsc成立t3/s17技术专家小组委员会来为机顶盒定义软件环境,该软件环境称为dtv应用软件环境(dase)。atvef(先进电视发展论坛)也创建了一种称为advancedtelevisionenhancementforumspecificationforinteractivetelevision的规范。
4.加解扰技术
加解扰技术用于对数字节目进行加密和解密。目前,国际上有两种标准:opencable定义的pod和dvb定义的simulcrypt和multicrypt标准。opencable定义的pod是一个通过pcmcia接口与机顶盒相连的模块,该模块除了解扰功能外,还要完成与前端的交互功能。dvb的multicrypt也是采用pcmcia接口与机顶盒连接,但它只有解扰功能。dvb的simulcrypt则只需要机顶盒具有iso7816的smartcard接口既可,但需要机顶盒具有硬件解扰引擎。下面简述dvb的有