数字电视机顶盒的功能技术发展概述

　　数字电视的产业链中，数字电视机顶盒（STB）是一个既简单又复杂的消费类终端产品。说其简单是因为生产出一个机顶盒是十分简单的，行业准入的成本也不是十分高昂；说其复杂是因为要将机顶盒做得稳定可靠且功能强大，的确是一件十分复杂繁琐的工作，特别是在软件系统方面，由于STB性能的局限性和使用的实时性，它无法像PC那样可以支撑庞大的运行环境与程序，也缺乏完善的开发工具，这对软件开发者而言是一件很具有挑战性的工作。

　　机顶盒的硬件结构

　　从数字电视机顶盒的构成上看，主要包括硬件和软件两大部分。从结构上看，机顶盒一般由主芯片、内存、调谐解调器、回传通道、CA（ConditionalAccess）接口、外部存储控制器以及视音频输出等几大部分构成。

　　调谐解调模块

　　数字机顶盒工作在有线电视网络状态下，有线电视网采用模拟传输，因此必须对数字信号进行调制和解调才能在模拟信道传输，调制解调器是系统关键的组成部分，在技术上类似现在的电话调制解调器的原理，但采用了更高的调制方法，下行多采用64QAM或256QAM，在DVB-C(Digital Video Broadcast by Cable)和DAVIC中采用64QAM做为标准调制方法，以Motorola 的MC92305QAM解调芯片为例，在7M模拟带宽上采用64QAM调制的数字信号速率可达42Mbit/S，上行目前采用两种方式，一种是采用电话线做为上行信道。另一种是采用双向HFC网的上行通道。

　　主芯片

　　随着芯片技术的发展，越来越多的厂家将机顶盒的功能更多地集成在一个主芯片里，例如现在大部分厂商都将CPU、解码器、解复用器、图形处理器与视音频处理器集成在芯片中，甚至一些以Philips为代表的芯片厂商将调谐解调器也集成在芯片中，形成一体化的芯片解决方案，有效地降低了器件成本并提高了可靠性。在主芯片中，首先根据传输流所传递的标志信息对接收到的传输流进行解复用，然后根据CA智能卡所传递的解扰信息对节目流进行解扰，解扰后的TS流送到视音频解码器中分别对其进行解码，还原成AV信号进行输出，同时，也分离出复用在TS流中的各类系统数据表，送给机顶盒处理器分别输出。

　　另外，由于在主芯片中集成了CPU和图形管理器，使机顶盒可以完成更多的功能，它可以运行各种软件完成诸多任务，例如股票接收、网页浏览等，也可以通过图形管理器实现2D甚至3D的图形处理，为用户提供更美观的界面，实现交互式游戏等各种高画质应用。由于CPU是主芯片的，因此通常情况下CPU的性能就决定了主芯片的性能。CPU的性能一般是由主频决定的，主频越高则CPU的性能也越高。目前快的CPU主频已经超过了400MIPS，即使是目前市场上流行、基本的机顶盒中CPU的主频也超过了50MIPS。CPU速度同运行其上的业务系统有着必然的联系，如果需要在一个STB中运行一个HTML浏览器，100MIPS可能就是对CPU的要求，当然这还需要内存的配合。

　　内存

　　和普通PC机相似，机顶盒也有内存。对机顶盒而言，内存主要分为Flash内存和SDRAM内存。Flash用来存贮机顶盒的系统软件、驱动软件、应用程序以及一些用户信息，在系统断电时内容还可保留，同时Flash可以通过在线的方式对其上所载的软件进行更新，达到机顶盒软件升级的目的。SDRAM主要是用来存储应用数据。机顶盒的许多功能都需要内存来实现，例如图形处理、视音频解码和解复用等，不同的应用需求，内存的大小配置也各不相同。容量大的Flash和SDRAM的配置虽然可以为将来的业务系统预留足够的内存空间，但内存并不是决定软件能否运行的因素，它需要配合CPU来工作，不切合实际的高配置只会造成资源浪费，而无助于STB性能的提高。

　　外部存储设备

　　一般为硬盘，并且硬盘的大小，型号等收到诸多限制。首先，CPU的处理能力要高，不然不能支持硬盘的读写。另外，更大的硬盘也需要更多的内存空间。

　　智能卡接口

　　通过读卡器读取CA智能卡中的数据用于数字电视节目的解扰，特别是在付费电视发展的今天，这是大多数STB必不可少的部件。除了标准的读卡器外，在有些STB中也采用通用接口CI（CommonInterface）来完成对CA智能卡的读取。CI是一个由DVB组织为机顶盒和分离的硬件模块之间定义的标准接口。这种起源于PCMCIA的技术应用，使机顶盒可以批量生产，也为机顶盒带来了变化，有着广泛的应用前景。

　　回传通信接口

　　机顶盒的发展使得看电视已经不再是传统的那种方式了，看电视也能成为像电脑那样具有互动性。为此，需要在机顶盒中安装回传设备，包括网络适配器、调制解调器等，来支持互动性。

　　其他设备接口

　　随着应用功能的越来越多，机顶盒的扩展性也在不断的增加，常见的扩展接口有RS232接口、红外遥控器接口、无线键盘接口、Wi-Fi接口等。这些接口可以增加机顶盒与其他电子设备的互动性。