机顶盒硬件基本知识及硬件接口

机顶盒硬件基本知识及硬件接口深圳市同洲电子股份有限公司主芯片TUNERTSFLASHSDRAM基准时钟AUDIODAC音频输出视频输出CA、CI接口USBRS232面板显示键盘、IR输入基本组成框图解调基本组成框图一款卫星接收机主板的实物主芯片主芯片主芯片是机顶盒的核心器件，大多数的功能都是在主芯片处理的，我们主要使用的方案有ALI、CONEXANT、CHEERTEK、ST、ZORAN等。即常说的高频头，作用是处理高频模拟信号，DVB-T、DVB-C先转成固定的中频信号,再解调出TS流；DVB-S的TUNER输入的是从LNB下变频的中频信号，是QPSK“零中频解调方式，DVB-T是COFDM调制，DVB-C是QAM调制方式。TUNERTUNERAMPLoopOutClockGeneratorBPFADCADCInterpolatorNyquistFilterComplexMultiplierTrellis/ViterbiDecoderDe-interleaverReed-SolomonDecoderDe-scramblerAGCFECDirectConversionPartLPFLPFBasebandAGCRFInputPhaseShifterPLLTimingRecoveryI/CarrierRecoveryI2C4MHzDemodulatorSiliconTunerICMA86A15BCLKSYNCD/PERRD0D7F2211121237913SCLSDA10252423222114LNBBLNBAVA1(+5V)VS1(+5V)VS2(+3.3V)VS3(+2.5V)26NRESETDVB-STUNERNOITEMSPECIFICATIONSNOTES1-1RFinputrange950MHz~2150MHz1-2Inputdynamicrange-65dBm~-25dBm1-3InputconnectorF-female1-4Inputimpedance75Ω1-5ChannelselectionsystemI2CBusInterface(Clock16.0MHz)1-6Symbolrate2~45Msps1-7TransportStreamOutputParallelandserialdataoutput1-8QPSKSiliconTunerICTDA10086Philips1.11HumidityTUNERDVB-STUNERTUNERReceivingFreq.VHF-High:E5~E12UHF:E21~E69AntennaloopthroughLowphasenoiseProgrammableFrequencystepsizeEasycontrolandmonitoringviaI2C-busAlltransmissionmodesofDVB-TstandardEasyconnectiontoMPEGback-endprocessorsSameSize&PinCompatibilityforOFDM&QAMVertical&HorizontalTypeDVB-TCOFDMTunerTUNERFullfrequencyrangefrom64.5to863MHzAntennaloopthroughLowphasenoiseFrequencystepsizeprogrammableEasycontrolandmonitoringviaI2C-busAlltransmissionmodesofDVB-CstandardEasyconnectiontoMPEGback-endprocessorsSameSize&PinCompatibilityforOFDM&QAMVertical&HorizontalTypeDVB-CTunerFLASH类型：oNANDFLASHoNORFLASHoSERIALFLASHFLASHFLASHNANDFALSH特点优点:容量大块单元小(512Byte)擦除速度快(2ms)写入熟读快读取熟读快擦写寿命长(10万-100万次)价格低缺点接口复杂可靠性低需要坏块管理不具备代码执行能力NORFALSH特点优点:接口简单高可靠性具备代码执行能力缺点:容量小(1MB-32MB)扇区容量大(8-64KByte)读写速度慢价格高FLASHFLASHNORFALSH构架FLASHSERIALFLASH特点优点:硬件接口简单；PCB占用面积小，布线方便高可靠性具备代码执行能力缺点:价格较高目前只有少部分方案支持该FLASHFLASHSERIALFLASH构架SDRAMSDRAM类型：SDRAM（普通）特点：小容量（16MByte以下）较DDR便宜，速度较慢，对主芯片和PCB布线要求不高，只支持普通SDRAM的机顶盒主芯片较便宜；DDRSDRAM特点：大容量（32MByte以上）较SDRAM便宜，速度快，对阻抗匹配、PCB布线要求高，支持DDR的机顶盒主芯片较贵。SDRAMSDRAMFUNCTIONALBLOCKDIAGRAM&54TSOPIIPinASSIGNMENTSSDRAMSDRAMPinDESCRIPTIONSDRAMDDRSDRAMFUNCTIONALBLOCKDIAGRAMPINCONFIGURATION(TopView)SDRAMDDRSDRAMPINDESCRIPTION面板接口面板一般包含显示、按键、遥控接收功能，目前我们使用的面板大多是LED动态扫描显示，部分高端机型使用VDF显示，也有使用单片机控制的面板。智能卡和CI接口智能卡智能卡座CI卡座CI模块音视频接口－SCARTSCART：在机顶盒中经常会看到两个SCART口，一个称为TV-SCART口，另一称为VCR-SCART口。VCR-SCART口是输入/输出口，它即可以为录像机提供视频流的输入通道，又可以为电视机提供视频流的输出通道；TV-SCART口仅是一个输出口，它可以为电视机提供视频流的输出通道(实际上TV-SCART也可以实现双向传输，但目前机顶盒普遍没有采用这种做法)；它有TV、AV两种状态。在这里的AV模式是用来接收从机顶盒来的完整的音视频流，TV模式是电视显示自己本身解析模拟信号后产生的音视频，对于机顶盒只需要提供一个控制电平，无需做其它处理。另外电视的4：3和16：9是用来控制电视本身的显示区域，软件一般是根据码流判断自动控制，也可以强制切换或通过软件压缩成16：9。音视频接口－SCARTVCR功能：目前机顶盒普遍要求实现VCR自动切换功能，即在播放TV-SCART的视频输出时，如果VCR-SCART有外部音视频插入，则自动切换到VCR状态；如果VCR-SCART的外部视频输出被拔出了，那么自动切换回播放本身音视频。实现方法是：硬件检测（pin8有电压输入），软件作出相应的状态切换。注意如果是使用AV转SCART接口线则不能自动切换，因为AV转SCART线不能提供控制电平；自动切换的同时要保持遥控器对这两路视频的切换功能，按遥控器上的TV/AV键能自由切换VCR和本机的音视频。请注意待机状态下的VCR自动切换处理，我们使用的SCART电子切换开关是低成本方案，如待机时不将STB的视频DAC完全关断，否则会出现“鬼影”！SCART接口对应软硬件控制如下：1）通过调整SCARTTV输出pin8的电压实现控制电视的TV-AV模式以及4:3、16:9模式。9.5V-12VAV4:3模式对应IO控制:TV/AV=016:9=05V-8VAV16:9模式对应IO控制:TV/AV=016:9=00V-2VTV模式对应IO控制:TV/AV=116:9=任意2)通过调整SCARTTV输出pin16的电压来控制电视的CVBS和RGB的输出1V-3VRGB模式对应IO控制:=00V–0.4VCVBS模式对应IO控制:=13)通过检测SCARTVCR输入Pin8的电压实现检查VCR接口的插入5V-12V有VCR插入对应IO输入：＝10V–2V无CVR插入对应IO输入：＝0注意：VCR检查输入电压是通过硬件转换后输入GPIO的，硬件不同检测到的电平也会不一样，当SCART口只有一个TV输出口时软件应该屏蔽VCR输入检测，因为硬件VCR检测是悬空的，芯片内部有弱上拉，所以软件检测到的就是高电平自动切换到VCR了。音视频接口－SCART注意：对于SCART接口的电视控制TV/AV、16：9、RGB/CVBS，只要满足控制电平即可，软件控制形式多样，大部分是控制GPIO再通过硬件转成相应电平，也有使用PWM输出，通过硬件转成相应电平，通过PWM的好处就是只需要一个PWM输出口，可以节省使用2个GPIO；不同的硬件GPIO控制电平也可能有差别，开发是最终根据硬件设计人员提供的GPIO表为准。音视频接口－SCART音视频接口－SCARTSCART接口引脚定义CVBS：独立的CVBS一般通过RCA接口输出，一般和音频输出放在同一RCA插座上，一般黄色的为视频信号，白色的为左声道音频信号，红色的为右声道音频信号。复合视频信号是将亮度信号和色度信号采用频谱间置方法复合在一起，导致亮色串扰、清晰度降低等问题。如下图所示。音视频接口－CVBSS-VIDEO:即S端子，它与CVBS不同之处是将亮度信号Y和色度信号C分开传输，这样解决色度亮度串扰问题，提高了图象清晰度，一般S-VIDEO可传输的清晰度在400线-480线，对于我们的标清机顶盒已经差不多够用了。音视频接口－S端子色差输出就是常说的Y、Pb、Pr（逐行扫描）或Y、Cb、Cr（隔行扫描），其中Y为亮度信号，Pb（Cb）是B-Y色差懒信号，Pr（Cr）是R-Y色差红信号，有了B-Y和R-Y和Y信号，就能根据亮度方程Y=0.35R+0.59G+0.11B通过矩阵电路算出G信号了；由于3个信号独立传送，避免了相互干扰，图象质量比S-VIDEO更高了，YPbPr最高可达到1080线。音视频接口－色差输出HDMI：HDMI，英文全称是HighDefinitionMultimediaInterface，它能高品质地传输未经压缩的高清视频和多声道音频数据，最高数据传输速度为5Gbps。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。音视频接口－HDMI音视频接口－调制器调制器的作用是将音频信号（L＋R）、复合视频信号调制到电视能接收到的频道上。调制器有很多制式，大的分有PAL、NTSC、SECAM，有些制式下还分不同的制式，如PALB/G、PALD/K，NTSCM，SECAML、SECAMB，SECAMG等；不同国家的制式有不一样，如我国使用PALD/K制，香港使用PALI制，澳洲德国用PALB/G，法国用SECAML等等；如果STB设置的制式和电视接收不一样，就有可能出现黑白图像、无声、噪声、图像干扰声音现象；各制式的频道划分也不相同（有线电视、无线电视），如我们常用的CH21-CH69就是从21CH到69CH频道输出可调（软件IIC控制），并且制式也可调；也有固定输出的调制器，如CH3/CH4是2频道，CH11单频道，固定输出的调制器频道和制式都不能通过软件改变，出软件时屏蔽调制器输出菜单；另外调制器外部物理接口有IEC头，有F头，不同区也不一样。音视频接口－S/PDIF它是（Sony/PhilipsDigitalInterFace）SONY、PHILIPS家用数字音频接口的简称，可以传输LPCM流和DolbyDigital、DTS这类环绕声压缩音频信号。SPDIF从传输介质上来分为同轴和光纤两种，其实它们可传输的信号是相同的，只不过是载体不同，接口和连线外观也有差异。同轴输出后板一般以“D-AUDIO”标识，光输出则为“S/PDIF”。光输出同轴输出主要用于软件升级、图片浏览、MP3播放、节目录制及播放等。目前机顶盒普遍应用的是US