數字電視機頂盒主要功能模塊工作原理及故障分析

王 斌

（太原有線電視網絡有限公司，山西 太原 030024）

1 主處理模塊

1.1 主處理模塊功能及組成部門

主處理模塊完成本系統的主要功能：CPU控制、MPEG-2傳輸流解擾解復用、MPEG-2視頻解碼視頻輸出編碼、MPEG-2音頻解碼。

主處理模塊主要包括以下幾個部分（見圖1）。

圖1 主處理模塊框圖

小系統包括CPU、FLASH和內存，其作用為處理系統所有的初始化、配置、中斷處理、時鐘和電源管理。CPU的主頻為133 MHz；FLASH（目前主要采用SPANSION的4 M或8 M，SDRM）主要是32 MB，16位寬，程序和視音頻內存。

Memory 接口子系統：提供 I/O BUS、HSDP（High Speed Data Port）和SDRAM接口，還提供DMA訪問。通過ASXBUS總線，內部的中斷控制器、音視頻解碼器、視頻編碼器、外部總線接口等進行DMA數據傳輸。

數字視頻/音頻子系統：提供完成同步的數字視頻解碼編碼、音頻解碼。包括MPEG-2傳輸解復用、MPEG-2視頻解碼、MPEG-2/杜比數字音頻解碼、NTSC/PAL/SECAM視頻編碼。

外圍設備子系統：包括通用計數器、PWM（脈寬調制）、I2C單元、智能卡接口、UART750串行接口、同步串行接口、串行控制器、GPIO（通用IO）控制器、紅外接收、實時時鐘/前面板控制器。

1.2 主處理模塊故障分析

主處理模塊其實指的是單板的邏輯電路，它主要由CPU、FLASH和SDRM組成，也稱小系統。小系統出故障主要會引起不開機（1002）、死機重啟（1001）、不能升級（A124）等。遇到這類故障時，可以通過“望、聞、問、切”判斷硬件有無明顯損壞，如燒焦；檢測各工作電壓是否正常，有無短路現象；再要考慮系統時鐘與復位信號。通常軟件問題比較容易排除，如果懷疑FLASH有問題，可以直接更換一個已加載好軟件的新FLASH.

表1 CPU故障信息表

2 高頻頭模塊

高頻頭模塊主要實現信道解碼的功能。該模塊從有線電視線接收經前端調制完成的射頻信號（可用頻率范圍51～860 MHz，數字電視節目實際使用其中的某一段）并下行變頻為36 MHz中頻信號，然后QAM解調模塊進行QAM解調，輸出MPEG傳輸流的串行或并行數據。QAM解調模塊使用TDA10023的單芯片解碼模塊，支持4-256QAM調制格式。高頻頭模塊主要可分為以下幾個部分：RF射頻接收器、QAM調制器、差分解碼、解隨機、比特到字節轉換、卷積解交叉器、RS解碼器。

RF射頻接收器：接收來自Cable或衛星接收器的高頻信號RF，然后將高頻信號轉換成中頻信號，然后將中頻信號送給ADC轉換器。

QAM解調器：接收來自RF射頻接收器的中頻模擬信號，將模擬信號進行QAM-64或QAM-256調制轉換成數字信號，然后將數字信號送給差分解碼單元。

差分解碼單元：接收來自QAM調制器的數字，完成差分解碼。

解隨機單元：將差分解碼單元處理完成后的數據完成解隨機處理。

比特到字節轉換單元：完成解隨機單元處理后的數據從串行到并行8 bit的轉換。

RS解碼單元：完成比特到字節轉換的數據的RS（204，188）的RS解碼處理。

經高頻頭模塊處理完成后的數據被還原成了MPEG-2的TS（Transport Stream）傳輸流，然后傳送給MPEG-2處理模塊，完成MPEG-2的傳輸流的處理。

3 內存模塊

該模塊完成主板內存的功能，即用來存放主板的運行后的臨時文件，包括主板啟動后從FLASH搬移后的程序運行文件。另外,主板的內存還用來存放CPU主芯片工作時視頻解碼文件、音頻解碼文件以及數據文件。

4 時鐘模塊

DV32SEMP VER C單板時鐘由一個10.111 MHz（X1）時鐘源和U2組成時鐘單元，為CPU及其他相關電路提供時鐘信號。

5 復位模塊

復位模塊的原理是單板正常運行后CPU不斷向復位芯片送數據，在既定的時間內復位芯片收到CPU送來的數據后會自動將其內部的計數器清零重新計數，循環往復。當CPU由于某種原因不能夠給復位芯片送數據，超過既定的時間后，復位芯片計數溢出，就會送給CPU一個復位信號，整個單板會重新啟動。

復位采用分離器件提供的復位信號，借助單板上電之初給主芯片發送復位信號，主芯片接收到并對系統進行配置，完成后輸出Reset Out，送到各周邊芯片。

6 音視頻輸出模塊

視頻音頻輸出單元主要用于輸出給電視、音箱或功放的視頻和音頻信號。

視頻輸出有3種格式：①CVBS，即混合視頻輸出（兩路）。②S-Video，即視頻的亮度和色度分開輸出。③YPbPr：也叫色差分量接口，采用的是美國電子工業協會EIA-770.2a標準；還有一種接口被稱為YCbCr接口。它們二者的區別在于，前者是逐行掃描色差輸出，后者是隔行掃描色差輸出。

音頻輸出采用2種：①直接模擬音頻輸出。②光信號音頻輸出（S/P DIF）。模擬音頻輸出部分包含1個D/A轉換和音頻運放。CPU輸出為數字音頻信號，在CPU輸出后級包括1個音頻D/A轉換模塊和1個音頻運放模塊。

7 智能卡控制模塊

智能卡是用于存放機頂盒用戶資料的設備，它通過定時向機頂盒提供專用的控制字，使機頂盒能夠識別有線電視數字節目中的加擾碼流。智能卡采用單獨使用1塊小板的方式提供1個智能卡接口，通過主板的智能卡連接器連接主板和智能卡小板。用戶智能卡板包含了智能卡接口芯片及其周邊電路和智能卡座。

8 電源模塊

機頂盒系統采用的開關電源模塊是通過電源連接器獲取220 V電源，轉化為 3.3 V、5 V、12 V、-12 V4個電壓。

通常電源采用集成高壓開關芯片NCP1014構成的反激式電路，輸入交流100～240 VAC，輸出4個直流電壓：3.3 V/1.1 A，5 V/0.7 A，±12 V/0.035 A，輸出功率為8 W.其中3.3 V采用閉環穩壓控制，精度可達±3%，其他電壓受3.3 V調節，精度為±10%.具有穩定性好、效率高（77%220 VAC）、待機功耗低等優點，并具有短路、開環過壓、過溫保護等功能。主控板內3.3 V電壓通過電壓調整器LM1117轉化為1.8 V和1.25 V.

9 顯示及紅外接收模塊

前面板的結構主要按鍵，顯示和紅外接收于一體的綜合輔助模板。按鍵是用于用戶基本操作，LED數碼顯示管來顯示基本的狀態和頻道號。另外在顯示板上還設有紅外接收儀，用于接收來自遙控的命令。

10 小結

本文主要對機頂盒結構以及機頂盒的主要功能模塊進行了詳細闡述，為初學機頂盒維修技術的人員提供了一些粗淺參考，為今后機頂盒維修技術的研究發展方向奠定了基礎。隨著三網融合的發展趨勢不斷加速，也對機頂盒維修技術提出了更高更細的要求，這也將是我們今后工作中的方向。