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关于电视机顶盒结构设计的分析摘要：机顶盒最早起源于上个世纪九十年代初，其作为解决电视数字化改造的方案应运而生，在世界各国都得到了大范围的普及推广。
目前，伴随着智能家电的日益增长，人机交互需求的日益频繁，电视机顶盒结构设计也要重视其人机功能及环保等方面的设计，为此，本文选取了一种电视机顶盒的结构设计为实例展开论述。
关键词：电视；机顶盒；结构设计1.电视机顶盒概述机顶盒又称数字视频变换盒，是连接电视机与外部信号源的设备。
它可以将压缩的数字信号转成电视内容，并在电视机上显示出来。
信号可以来自有线电缆、卫星天线、宽带网络以及地面广播。
机顶盒接收的内容除了模拟电视可以提供的图像、声音之外，更在于能够接收数字内容，包括电子节目指南、因特网网页、字幕等等。
2.电视机顶盒的发展历程2.1作为信号转换装置的机顶盒机顶盒起源于20世纪90年代初，当时主要是欧美国家有线电视台为解决有线电视收视费问题而设计的一个解扰设备。
机顶盒作为数字电视（DTV）辅助设备是从20世纪90年代后期欧美国家试播数字电视和高清数字电视（HDTV）开始的。
它的主要作用是使用户能够用原有的模拟电视机收看数字电视节目和高清数字电视节目，即提供数/模信号转换功能，通常把这类机顶盒称为数字电视机顶盒。
2.2集成机顶盒随着机顶盒技术的发展和需求的增多，机顶盒逐渐增加了一些附加功能，如在机顶盒上加上预告节目的电子节目指南，发布政府惠民信息的数据广播，增加收入的VOD点播，用于管理机顶盒的用户管理系统和用于控制收费的CA系统等。
这样，一个清晰的“集成机顶盒”功能实现架构就呈现出来。
它的技术特点是各种软件相互集成在一起，一次成型难以改变，因而这种机顶盒的过渡性体现得非常明显，在“开放”“交互”理念的深入普及下，这一技术也必然会遭到淘汰。
2.3互联网智能电视机顶盒为了突破集成机顶盒的单向性，在IT技术和新媒体技术的推动下，智能机顶盒随之出现。
它拥有传统机顶盒所不具备的应用平台优势，成为连接电视、网络和程序之间的智能设备；它可配合各类外围应用终端，可以很方便地扩展基于家庭通信、娱乐和生活应用的各项服务，为家庭用户提供更加丰富多彩的综合信息服务，具备多接口、多业务感知和承载、可管理等特点。
IPTV系统1IPTV含义IPTV是利用网络方式传输电视节目，也称为网络电视，与传统电视最大的区别就是能够进行个性化与实时性的交互操作，不仅能够应用于电视终端，电脑、手机等能够接入互联网的终端也可实现。
2IPTV实现方式IPTV是将音视频信号通过数据包的方式，在不同物理网络中传输或分发到用户端。
系统组成主要有：节目提供系统、管理系统、流媒体传送系统、接入系统、终端、运营支撑系统。
3系统层次结构IPTV平台在总体结构上分为四层：运营支撑层、业务层、网络承载层和终端层。
IPTV平台总体结构示意图如图：1、支撑层为IPTV平台提供运营支撑，是IPTV平台的运营支撑系统。
运营支撑层包括：用户管理、SP管理、认证授权、帐务管理、系统设备管理和数字版权管理等模块。
可以实现统一平台管理用户终端（STB）、统一的EPG/Portal、统一平台整合多种业务和统一平台实现业务计费2、业务层业务层为IPTV平台提供业务应用服务。
IPTV系统可以提供基本业务，如VOD点播、直播节目等，也可以提供各种扩展业务，如可视电话、网络游戏和网络邮件等。
不同的业务有不同的业务管理逻辑，业务层为这些业务的开展提供了相关支持环境。
对于基于流的相关业务，需要提供节目编码处理、节目加密、媒体存储和分发等相关的支持。
3、网络承载层网络承载层包括宽带IP骨干网络，城域网络和宽带接入网络等，它是承载IPTV业务的物理介质。
网络承载层也可以分为接入网，汇聚网和核心网三部分。
IPTV业务对于承载网络的要求主要有：带宽方面的要求；对于可视电话、游戏等双向交互式业务，要求网络的抖动和延时要小；对于经过压缩编码后的视频码流，其比特的前后相关性较高，因此需要网络的丢包率要低；对于直播节目，因为接收的用户会比较多，这就要求承载网络最好能支持组播。
此外，为了防止对系统的恶意攻击，造成系统业务不能正常工作，网络需要有较高的安全性，和统一的IP地址规划方案等。
网络的安全性可以通过防火墙、VLAN、路由器的ACL和VPN等方式实现。
机顶盒的工作原理简介标题：机顶盒的工作原理简介引言概述：机顶盒作为家庭娱乐设备的重要组成部份，其工作原理是如何实现的呢？本文将从硬件结构、软件系统、信号接收、解码处理和用户交互五个方面来介绍机顶盒的工作原理。
一、硬件结构1.1 中央处理器：机顶盒内置的中央处理器负责控制整个系统的运行和数据处理。
1.2 存储器：机顶盒内置的存储器用于存储操作系统、应用程序和用户数据。
1.3 输入输出接口：机顶盒配备了多种输入输出接口，如HDMI、USB、网口等，用于连接外部设备和传输数据。
二、软件系统2.1 操作系统：机顶盒通常运行基于Linux或者Android的操作系统，提供用户界面和应用程序支持。
2.2 应用程序：机顶盒内置各种应用程序，如视频播放器、游戏应用、社交媒体等，丰富用户体验。
2.3 固件升级：机顶盒定期通过网络升级固件，以提升系统性能和功能。
三、信号接收3.1 有线接收：机顶盒通过有线电视信号接收器接收有线电视信号，如电缆电视或者卫星电视信号。
3.2 无线接收：机顶盒通过无线网络接收器接收网络视频流，如OTT视频服务或者在线直播。
3.3 天线接收：机顶盒通过数字电视天线接收地面数字电视信号，如地面数字电视广播。
四、解码处理4.1 视频解码：机顶盒内置视频解码器将接收到的视频信号解码为可显示的视频画面。
4.2 音频解码：机顶盒内置音频解码器将接收到的音频信号解码为可听的声音。
4.3 数据处理：机顶盒通过中央处理器对解码后的数据进行处理，如播放、录制、缓存等操作。
五、用户交互5.1 遥控器：用户通过遥控器对机顶盒进行操作，如选择频道、调节音量、切换应用等。
5.2 用户界面：机顶盒提供用户友好的界面，方便用户浏览节目、设置参数、管理应用等。
5.3 互联网功能：机顶盒支持互联网功能，如在线购物、社交媒体、视频点播等，为用户提供更多娱乐选择。
总结：机顶盒的工作原理涉及硬件结构、软件系统、信号接收、解码处理和用户交互等多个方面，通过以上介绍，读者可以更好地了解机顶盒是如何实现家庭娱乐功能的。
第3章 数字机顶盒要求掌握数字机顶盒的功能、分类、系统结构、工作原理知识点瞯数字机顶盒的功能及分类瞯数字机顶盒的结构及原理瞯典型数字电视机顶盒剖析重点和难点瞯有线数字电视机顶盒系统结构和关键技术瞯数字交互式电视的核心技术及中间件技术3畅1 数字机顶盒的功能与分类机顶盒，英文名称为ＳｅｔＴｏｐＢｏｘ，简称ＳＴＢ，其含义是置于电视机顶上的盒子。
机顶盒与电视机是数字电视产业链中最重要的终端设备，两者分工不同。
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。
电视机用于显示电视节目。
开播数字电视节目后，传统的模拟电视机不能直接收看数字电视信号，只有通过数字电视机顶盒，将数字电视信号接收并解码还原成模拟电视信号送给模拟电视机，才能正常接收数字电视节目，因此数字电视机顶盒是接收数字电视必备的设备，每台电视机必须配备一台机顶盒后才能收看数字电视节目。
3畅1畅1 数字机顶盒的基本功能目前的数字电视机顶盒已成为一种内嵌微型计算机的家电设备，具有和普通ＰＣ机同样完善的实时操作系统，能够提供强大的运算能力，用来协调控制机顶盒的各组成部分的工作，并能提供容易操作的图形菜单界面，如数字电视电子节目指南系统（ＥＰＧ），它能给用户提供图文并茂的节目介绍和背景资料。
同时，机顶盒还具有“傻瓜计算机”的能力，通过内部软件功能，来实现如上网、视频点播、家庭电子商务等多种服务。
数字电视机顶盒的功能越来越丰富，人们除了用它收看最新的数字电视节目外，还可以获得互动电视、数据浏览等服务。
随着数字电视时代的到来，机顶盒的功能得到了迅速的发展，越来越多的运营商和设备厂商着眼于机顶盒上新技术的利用和新业务的开发，以提供给观众一种全新的收看电视节目的方式。
概括来说，目前数字机顶盒的功能主要体现在以下方面。
·97·①接收数字电视广播节目，提供高质量的视频和音频信号输出，这是机顶盒的最基本功能。
机顶盒的主要结构
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（Conditional Access）接口、外部存储控制器以及视音频输出等几大部分构成。
调谐解调器
调谐解调器部分的作用是将传输过来的调制数字信号解调还原成传输流，调谐解调器的不同就构成了不同的数字机顶盒，例如用于QPSK解调的卫星机顶盒（DVB-S），用于QAM 解调的有线数字机顶盒（DVB-C）以及用于OFDM解调的地面传输数字机顶盒（DVB-T）。
目前市场上比较流行的调谐解调器的生产厂商有Thomson、Sharp等，国内也有一些厂商生产解调器，例如澜起，国芯等，占有一定的市场份额。
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是主芯片的核心，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。
目前最快的CPU主频已经超过了800 MIPS，即使是目前市场上流行、最基本的机顶盒中CPU的主频也超过了50 MIPS。
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，100 MIPS可能就是对CPU的最低要求，当然这还需要内存的配合。
内存
在某些方面，机顶盒同PC机有很多相似之处，甚至可以说是一台简化了的PC机，两者最相似之处就是内存。
对机顶盒而言，内存主要分为ROM和RAM。
ROM一般采用串行flash，并行flash或者NAND flash。
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。
RAM从SDRAM到DDR到DDR2到DDR3，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ROM和RAM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
外部存储设备一般指外挂式硬盘，大容量的硬盘可以用于存储节目流以满足用户的个性化需求。
一个STB中能否外挂硬盘一般都是由主芯片所决定的，只有CPU的处理能力达到一定程度时才有可能支持硬盘的读写，而硬盘的读写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（Common Interface）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
随着机顶盒应用的扩展，使用户对机顶盒的需求已经不单单停留在简单地收看视音频节目上了，交互式的需求使机顶盒中内嵌了回传设备，这些设备可以包括网络适配器、调制解调器等通信接口，用于满足用户将信息回传到前端。
其他设备接口
新技术的发展使机顶盒的物理接口也不断地增加，如RS232接口、红外遥控器接口、无线键盘接口、Wi-Fi接口等等，使STB可以同摄像机、DVD、PDA等众多设备进行连接。
电源变压器
机顶盒中开关电源变压器被视做机顶盒电源的心脏，主要功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离。
变压器功率一般在30W左右，工作原理是基于电磁感应原理，既强调功率传送大，又强调绝缘隔离电压高。
变压器的使用条件包括两方面内容：可靠性和电磁兼容性。
以前只注意可靠性，现在由于环境保护意识增强，必须注意电磁兼容性。
屏蔽是防止电磁干扰，增加高频电源变压器电磁兼容性的好办法。
为了阻止高频电源变压器的电磁干扰，在设计磁芯结构和设计绕组结构也应当采取相应的措施，例如在变压器的绕组内加屏蔽铜箔或在变压器外边加屏蔽罩等。
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软件系统
机顶盒作为一个客户端系统，除了要具有良好的硬件平台外还需要配备不同的软件系统才能使其完成各种任务。
机顶盒中的软件可以分成三个主要的层：应用层、中间解释层和驱动层，每一层都包含了诸多的程序或接口等。
驱动层
驱动层包括机顶盒硬件的驱动程序和API接口，它主要用于完成对硬件设备的操作。
中间解释层
中间解释层将STB的应用程序指令翻译成CPU能识别的指令，从而通过驱动层去调动硬件设备完成相应的操作。
该层包括嵌入式操作系统、中间件、CA驻留软件等。
虽然中间件的使用可以给STB软件的设计和应用带来极大好处，但高昂的使用费用，对硬件需求的增加以及技术上的不成熟使中间件在国内鲜有应用。
目前许多软件设计者采用直接调用驱动层的软件来编写应用程序，这虽然可以满足一时的需求，但随着应用需求的增加，在STB 中使用中间件才是一个很好的解决方案。
应用层
应用层可以分成驻留应用程序和可下载应用程序两部分，不同的STB软件设计理念使这两个部分包含的应用程序也不尽相同，合理规划这两部分的组成将有助于提高STB的可靠性和相应时间。
目前国内机顶盒中的应用较少，主要以EPG、数据广播、股票、简单的下载游戏等为主，而数字电视的魅力并不在于看电视，而在于这种基于数字电视平台的业务应用，这些应用将会改善人们的一些日常生活习俗。
随着双向网络的建设，交互式应用的普
及，基于交互式的应用软件也将越来越多，这也会给运营商带来难以预料的增值收入。
有线电视数字机顶盒的技术含量非常高，它集中反映了多媒体、计算机、数字压缩编码、加解扰算法、加解密算法、通信技术和网络技术发展水平。
