海信DB-558CP机顶盒技术说明书
※机顶盒专栏※- 42 -DB-558CP 技术说明书概 述DB-558CP 有线数字电视接收机符合DVB-C 标准的数字电视信号。它采用友好的中文屏幕显示(OSD)菜单，加上实时帮助信息可使操作方便轻易。它可以根据需要增加、删除和编辑频道，并可对接收的节目按自己的喜好任意编排。另外，本机具有断电记忆功能，并提供用户密码功能，可确保接收机正常工作时不被其他人改动。智能卡条件接收可用于接收加密节目。DB-558CP 有线数字电视接收机以IBM 公司的单片方案STB01001 为MPEG2 解码芯片，配合采用一体化QAM 解调高频头DCF8710，最大限度的进步了产品的模块化、集成度以及可靠性，极大地进步了产品的性能。DB-558CP 采用一体化电路化设计方法，硬件部分分为：电源模块、前面板模块和QAM 解调及MPEG-2 解码一体化主板；软件部分分为：遥控、音视频控制、前端控制、节目管理、CA、EPG、数据接收和游戏模块等。DB-558CP 的功能框图如图1：图1、 DB-558CP 功能框图音频输出视频输出SMARTCARD信号输入DVB-C 通道解码MPEG-2解复用控制PowerPCCPUMPEG-2 音视频解码接口管理SDRAMFLASH面板/遥控输入电源模DRAM 块※机顶盒专栏※- 43 -一、整机原理介绍整机根据不同的功能分为主板、电源板、SMARTCARD 板和前面板几个部分介绍。1、 主板电路主板采用QAM 解调和MPEG2 解码在一体的设计方式。从功能上分，整个主板电路由以下几个部分组成：1）IBM 解码芯片电路2）程序存储FLASH 电路和程序调用DRAM 电路3）MPEG2 解码SDRAM 电路4）ETHERNET 电路5）AV 输出电路6）QAM 解调前端电路7）RS232 和SMARTCARD 接口电路8）系统时钟电路整个电路的工作过程如下：存储在FLASH 中的程序首先被调入DRAM 中，PSOS 操作系统开始工作，进行各种系统初始化。接着，根据原来的EEPROM 的节目对前真个STV0297 进行参数设置，同时，主芯片中的PowerPC CPU 对CHANNEL 数据通道进行检测，若有TS，则进行解复用、MPEG2 解码等功能，如有加密节目则首先从SMARTCARD 读出个人分配密码（PDK），利用PDK 从EMM 和ECM 得到CW，并通过SMARTCARD 接口送入解扰引擎，利用此引擎把加密节目正确的解出来。此外还有ETHERNET 电路用于程序的调试，以及遥控或键盘信号的处理和菜单的显示等。下面对各电路做技术说明：a)、IBM 39 STB01001 此芯片为带32 位CPU、解复用模块、MPEG2 解码模块、PAL/NTSC编码以及SMARTCARD、红外遥控和1284 并行接口等多种功能的系统芯片，加上外部的存储模块就可以实现MP/ML 的MPEG2 解码功能。其技术指标如下：STB01001 PBC 22C 技术规范CPU 时钟 49.5MHZ芯片工艺 0.35um CMOS供电电压 3.3V※机顶盒专栏※- 44 -工作环境 0 –70 °C封装 304 管脚,31mm-BGA功耗 2.5W整个芯片由四个子系统组成：外围控制子系统、CPU 部分、存储器管理子系统和数字音视频子系统。各个管脚均是3.3/5V 的信号。该芯片为BGA 封装，因此，对电路板的要求较高，同时对焊膏也要求细腻，这样才能保证回流焊的质量。为了保证信号的可靠传输，在芯片的数据线和地址线与外部芯片之间接有匹配47 欧的电阻排。地址和数据在逻辑上均采用32 位总线架构，在物理上则不同的数据采用不同的字长和地址。此外，高6 位也用于前面板遥控器译码数据。具体的地址分配可参见DATASHEET。b)、程序存储FLASH 电路和程序调用DRAM 电路中DRAM 提供软件的运行空间和STB01001 解复用所需的空间，而FLASH ROM 则是软件的存储空间。FLASH ROM 的数据宽度为32 位，DRAM 的数据宽度可以是16 位或者32 位。FLASH 的容量是2 片16*1M，DRAM 为2 片16*1M。c）、MPEG2 解码SDRAM 电路主要用于MPEG2 解码和OSD 显示，数据宽度为16 位，容量为2 片16*1M。d）、ETHERNET 电路主要是用于程序调试，主要是为保证时钟的波形，在时钟输入端前增加了74F125进行波形整形。e）、AV 输出电路视频部分采用一级PNP 放大电路，对STB01001 输出的视频信号进行电放逐大、阻抗变换和提升频率以保证视频指标能满足标准中对指标的要求。而音频电路则利用双运放LM358 进行信号放大处理，使输出的音频电平在0DM。为保证音视频的性能指标，主板设计中采用数字和模拟电路部分相互分离的方式，以进步音视频的信噪比。f）、QAM 解调前端电路采用一体化高频头，为防止信号反射，在数据输出端增加了22 欧匹配电阻，另外，为进步灵敏度，对高频头电压采用了稳压输出的方式。前端解调电路是将符合DVB-C 标准（以QAM 调制）有线数字电视信号的解调制，※机顶盒专栏※- 45 -并将其转换成符合MPEG-II 标准的TS 流，以8 位并行口将码流数据输出到信源部分。该信道部分采用THOMSON 公司的一体化高频头DCF8710，其QAM 解调芯片以ST 公司的信道解码芯片STV0297（包括内部ADC、同步器、均衡器及频道解码）为核心，外配高频放大、滤波器、下变换器、外围电路等组成，见图2。高频调谐器接收到DVB-C制式（QAM调制）有线数字电视信号，内部经高频放大和变频产生并输出中心频率为36.15MHz，频带宽度为8MHz的中频信号，该中频信号经适当的放大中频声表面波滤波器（SAW），滤除8MHz之外的临频干扰信号后，输入到增益可控放大器。增益可控放大器的主要功能是根据STV0297的AGC控制信号，进行中频增益控制，以满足解调制芯片STV0297所需的输入信号要求。STV0297是一片可实现信道解调和信道解码功能的高集成度芯片。带有串行IIC总线接口，以从主机导入寄存器值，进行状态初始化和进行的芯片寄存器的读写操作。经过STV0297处理后，将8Bit并行ＴＳ流和相关的解码状态信息输出给信源解码模块。其信号工作流程原理如下：在信道部分所使用的主芯片是ST 公司的数字电视解调制单片STV0297。该芯片可以实现QAM 解调。来自调谐器的中频信号经过滤波和信号放大之后，形成带宽为8MHz，输入电压受到AGC 电路所控制的信号，幅度大约为1Vpp。该信号进入STV0297 之后，首先由内部ADC 进行量化。量化后，信号经过可编程解调器，进行二次变频，成为基带信号7.2MHZ。该可编程解调器同时还进行频率补偿等功能。随后，通过NYQUIST 滤波器 ，其滚降系数可编程调整为0.13/0.15。然后，经数字AGC 以补偿滤波所造成的能量损耗，接着送入载波图2. 信道部分结构图高频调谐器BufferSAW滤波器STV0297QAM 解调和FEC中频下变换器PLL高频头增益控制 AGC 电压发生器LPFBuffer解码器控制器※机顶盒专栏※- 46 -恢复和自适配滤波器，以去除残留的载波分量、线性变形等，并进行相位补偿。解调信号随即进入到下一步关键的FEC 处理部分，该部分主要模块是去交织、RS校正器和解扰器。去交织电路实现交织数据的翻转和恢复并由RS 解码电路实施纠错，对附加16byte 奇偶校验位的187byte 数据长度的传输流进行8byte 的误码校正。最后数据进入解扰器，该电路产生一个伪随机序列，去除扰码，恢复原始TS 流。高频调谐器的频段和调谐完全通过IIC 总线完成。数据的写入模式如下：地址字节 1 1 0 0 0 0 0 R/W分频字节1 0 N14 N13 N12 N11 N10 N9 N8分频字节2 N7 N6 N5 N4 N3 N2 N1 N0控制字节1 1 0 0 R4 R3 R2 R1 R0控制字节2 C1 C0 0 0 0 P2 P1 P0其中：R/W=0:写模式上表中，分频字节决定了本振的频率，控制字节决定了调谐的频段。本振频率的计算公式为：FLO/NLO=FCLK/NrefNref 的取值由R4-0 确定，见下表：最小调谐FREQ 1 0 0 R4 R3 R2 R1 R0166.7 KHZ 1 0 0 1 0 0 1 162.5 KHZ 1 0 0 0 0 1 0 150 KHZ 1 0 0 0 1 1 0 131.25 KHZ 1 0 0 0 0 1 1 0FCLK：为参考时钟，4MHZ。FLO：为本地振荡频率：输入频率+36.15MHZNLO：为可编程系数NLO=16348*N14+8192*N13+4096*N12+2048*N11+1024*N10+512*N9+256*N8+128*N7+6※机顶盒专栏※- 47 -4*N5+16*N4+8*N3+4*N2+2*N1+N0控制字节1 的缺省值为0X85，控制字节2 的选择直接决定了调谐的频段，设置时分别将前表的相应位置成1 即可。g）、RS232 和SMARTCARD 接口电路由MAX232 实现，采用典型电路设计，SMARTCARD 则对时钟进行了波形整形，此外，在数据线上增加了22 欧的匹配电阻。h）、系统时钟电路采用VCXO 实现，时钟精度采用100PPM，输出端经74F125 整形，采用5V 供电。2、 电源电路电源部分采用最新的开关电源芯片，该开关电源具有效率高、稳压范围宽、体积小等特点。首先，市电90-270V 进来后首先经过一保险丝F900，对整个电源电路起保护作用。R900是压敏电阻，在打雷等引起尖峰电压时，阻值迅速下降，相当于短路，F900 烧断而保护了后面电路。C900、C901 与是跨接电容(安全标准件X1 类电容)，C902 与C903 是旁路电容(安全标准件Y1 类电容)，L900 是共模扼流圈(线路滤波器)，它们共同组成输入滤波电路。C900、C901 与L900 构成差模低通滤波器，滤除开关电源的常态噪声；C902、C903 分别与L900构成共模低通滤波器，滤除开关电源的共态噪声。由于C900 的值大于安全标准所答应的范围，所以并接电阻R901 对C900 放电，放电常数控制在1 秒以下。在电源地与次级地有隔离电容C909 和隔离电阻R906，次级积累的静电通过R906 泻放，由漏电流不大于0.7mA的安全要求决定了C909 的值。R902 是负温度系数热敏电阻(NTC 电阻)，因在开机瞬间充电C905 会产生较高的浪涌电流，R902 的串入可抑制浪涌电流，起保护作用；进入工作状态后，由于工作温度的上升，阻值急剧降低，功耗可忽略不计。VD910、VD911、VD912、VD913 进行全波整流，在滤波电容C905 上形成310V 左右（交流220V 输入）的直流电压。N900 是集成开关芯片，输出级的电流反馈通过光耦N901 在C907 上积累形成反馈电压来控制开关管的导通时间，使输出级稳定。当开关管关断时，低级线圈漏电感中存储的能量产生振荡电压和浪涌电压，并且次级电压将按初次级线圈的匝数比反射到低级线圈上，产生反射电压，这些电压都会叠加到开关管的漏级，使开关管漏级所承受的电压大大上升。为把这些电压抑制在一定的范围内，加入了复位电路，由吸收网络R903、C905、VD901 组成。VD902、C908、 C907、R905 为开关管提供工作电压，此级输出电压为15V，在开关芯片的※机顶盒专栏※- 48 -正常工作范围之内。R904 一路提供启动电压，并提供过压与欠压保护。变压器输出级分三路输出：30V、 5V、12V，各自通过整流滤波网络输出，主控5V 一路通过一只可控稳压管稳定输出3.3V，12V 一路也是通过一只可控稳压管稳定输出，这两路在待机时关断。C914、R907 用于吸收VD905 所产生的尖峰脉冲，C915、R908 用于吸收VD906 所产生的尖峰脉冲图3： 电源示意图电源板输出连接为一只8 脚插座，各脚排列从上到下为：30V、Gnd、5VA、+5VD、Gnd、3.3V、Gnd、12V。测量各脚输出电压答应误差均为5%。有两只3 脚插座分别连接主板和前面板通过遥控待机信号。3、 SMARTCARD 电路SMART 卡的工作原理：微控制器模块IBM STB01001 通过SC-io 口与IC 卡接口芯片TDA8004 的I/OUC ***换数据，并向IC 卡接口芯片TDA8004 提供外部时钟和IC 卡复位信号，而IC 卡接口芯片TDA8004 则向微控制器模块IBM STB01001 提供中断信号，IC 卡接口芯片TDA8004则通过其I/O,AUX1,AUX2 口与读卡器完成数据交换。其原理框图如下：图4、智能卡示意图SMART 卡的核心器件是IC 卡接口芯片TDA8004，下面对其做一简单介绍：读卡器IC 卡接口芯片TDA8004微控制器模块IBMSTB01001SMART卡AC输入EMI 滤波器电路(包括输入保护元件)输入整流滤波电路高频变换开关芯片(内含PWM 控制逻辑电路)辅助电路(包括隔离反馈的光耦电路)输出整流滤波电路稳压电路( 包括输出保护)DC输出原理框图※机顶盒专栏※- 49 -TDA8004 是一种低成本的异步智能卡的模拟接口。在智能卡与微控制器之间只需要很少的外部元件来连接，但却可以提供所有的保护和控制功能。它具有以下特征：1． 可选择3V 或5V 供电。2． 所有的触点均有过热和短路保护。3． 自动激活和自动休眠（短路，取出卡，过热或掉电则通过软件或硬件初始化）。4． 增强的静电保护功能。5． 与ISO 7816，GSM11.11 和 EMV (支付系统)兼容。6． 工作环境温度 -25°C ---- +85°C它有以下应用：1． 银行业的IC 卡读卡器。2． 电子付费。3． 身份识别。4． 付费电视。它的工作过程如下：当上电时，首先复位，电路进入休眠状态，只有晶振和电压监测工作，等待微控制器的开始信号。经过内部脉冲宽度延迟后，系统开始检测是否有智能卡的存在(当OFF = HIGH和CMDVCC =HIGH￣时，意味着智能卡存在；当 OFF = LOW 和CMDVCC = HIGH 意味着智能卡不存在)，假如智能卡不存在，则进入休眠状态；假如智能卡在读卡器中，将产生一系列操作，如CMDVCC 信号将变为低电平，Vcc 将从0V 变为5V，I/O,AUX1,AUX2和RST 等将被激活。逻辑电路被激活以后，TDA8004 将进入工作状态。数据将通过I/O口在读卡器与微控制器进行交换，并完成相应的操作。当一次操作完成后，逻辑电路又将进入休眠状态，开始下一个循环周期。此外TDA8004 具有故障检测功能，它能对以下故障能被电路监测到，并将中断信号传送到微控制器，做出相应的处理：1． 短路或电流过大2． 在数据传输过程中取走卡3． VDD 掉电4． 过热4、 前面板电路前面板电路的主要功能是利用单片机89C2051 作为按键编码器和红外译码器。单片机以P3.4、P3.5、P3.6 口作为按键的输入线，根据不同的键值输出6 位数据，以中断1 为※机顶盒专栏※- 50 -按键响应。红外遥控码则以中断0（P3.3）为遥控响应。这样可以减轻主芯片的CPU 开销，同时也可以进步按键和红外遥控的响应速度。单片机主频采用12MHZ，遥控系统码为0X04，其它编码可以根据要求调试，目前采用的具体遥控用户码如下：数字1 0x01数字2 0x02数字3 0x03数字4 0x04数字5 0x05数字6 0x06数字7 0x07数字8 0x08数字9 0x09数字0 0x0A静音 0x0B静止 0x0C信息 0x0D系统 0x0E退出 0x13菜单 0x14节目指南 0x15上 0x16下 0x17左 0x18右 0x19确定 0x1A待机 0x1B声道 0x1C翻页（上） 0x1D翻页（下） 0x1E交替 0x1F帮助 0x20（暂时没有使用）分屏 0x21※机顶盒专栏※- 51 -二、调试工艺说明1．安全说明1.1 更换、焊接任何元器件时，必须将电源切断。1.2 防静电措施：a）不得随便用手触摸IC。b）使用防静电电烙铁。c）焊接工须戴防静电手套。1.3 更换具有特殊安全要求的元器件时，应参照明细表，不得随意更换规格和型号。1.4 在调试之前，调试对象须首先通过QC 检验。2．前面板调试2．1 工装及设备a） 前面板调试工装一台（我方自制提供）b） 电视机（或监视器）一台c） 音、视频线一条d） 遥控器一只2．2 调试准备用音、视频线将前面板调试工装的音、视频输出与电视机的音、视频输入相连，开启电视机电源，封闭调试工装电源。2．3 调试步骤a）遥控接收功能调试将前面板与调试工装相连，开启调试工装电源，电视机屏幕上应显示开机图，待开机图过后，按动遥控器的MENU 键，电视机屏幕上应有OSD 界面弹出。表明前面板遥控接收功能正常。b）前面板按键功能调试按以上方法对前面板的各个按键功能逐一检查。注：以上a）、b）两项有一项不合格者则视为故障板。3．IC 卡接口板调试3．1 工装及设备a） IC 卡接口板调试工装一台（我方自制提供）※机顶盒专栏※- 52 -b） 电视机（或监视器）一台c） 音、视频线一条d） 遥控器一只e） IC 卡一张3．2 调试准备用音、视频线将IC 卡接口板调试工装的音、视频输出与电视机的音、视频输入相连，开启电视机电源，封闭调试工装电源。3．3 调试步骤a）将IC 卡接口板与调试工装相连接，开启调试工装电源，电视机屏幕上应显示开机图，待开机图过后，电视机屏幕下方状态拦应显示“请插入IC 卡”字样。b）将IC 卡插入IC 卡接口板卡座，稍等片刻，若读写卡正常，状态拦应显示“读写IC 卡正常”字样，否则显示“读写IC 卡失败”。c）将IC 卡从IC 卡接口板卡座中拔出，电视机屏幕下方状态拦应显示“请插入IC卡”字样。注：以上a）、b）、c）三项有一项不合格者则视为故障板。4．主板调试4．1 在线编程4．1．1 FLASH 板烧录方式.. 用数字万用表测量机顶盒电源插座八芯连接器(座) TJC14-8A（J11）的各电源脚是否有对地短路。.. 将机顶盒主板固定好，连接好电源线， 将机顶盒程序烧写板插入机顶盒主板的插座J10 及J10A，注意不要将插针插错位。将跳线J6 的跳线块接至2-3 位置（非NORMAL位置）。.. 开启机顶盒电源，这时机顶盒烧写板的红色发光管点亮，绿色发光管熄灭，表示正在烧写程序。等待大约50 秒钟左右。红色发光管熄灭，绿色发光管点亮，表示程序烧写完成。关掉机顶盒电源，拔下机顶盒程序烧写板。将跳线J6 的跳线块接至1-2 位置（NORMAL 位置）。.. 在程序烧写过程中，未按4．1．2．3 所示顺序点亮红绿发光管的（两灯全亮或全灭）为故障板。※机顶盒专栏※- 53 -4．1．2 RISCWATCH 方式.. 工装及设备a） RISCWatch 一台（我方提供）b) Pentium 计算机一台（带网卡）c） RS232 串口线一条d） 机顶盒电源一个.. 调试准备a 用数字万用表测量机顶盒电源插座八芯连接器(座) TJC14-8A（J11）的各电源脚是否有对地短路。b 将机顶盒主板固定好，连接好电源线， 用RS232 串口线将机顶盒串口和计算机串口相1 23 4红灯 绿灯图5 烧录板示意图※机顶盒专栏※- 54 -连。将RISCWatch 探针插入机顶盒主板的JTAG 接口双排16 芯连接器 2011-2X8（J4）。连线图如下：4．1．3 调试步骤a）将机顶盒主板按图一连接好。b）开启机顶盒和RISCWatch 电源，RISCWatch 开始启动， RISCWatch 启动完成其前面板上的“DBG”和“PWR”两灯亮，其他两灯灭）。若RISCWatch 不能正常启动，可封闭机顶盒和RISCWatch 电源，按照4．1．3 的b）步骤重试两次。若都不成功，则说明主板存在故障待检查。c）待RISCWatch 成功启动后，启动计算机上的RISCWatch 程序和超级终端程序。RISCWatch 程序启动成功后，其窗口下方状态条上显示“Welcome to RISCWatch v4.4.1”。d） 在File 菜单中选择Command File，打开program.cmd 命令文件对机顶盒的FLASH进行在线编程。编程成功后RISCWatch 的Output 窗口中显示“Done: Flash ROM0_1program passed”和“Done: Flash ROM0_2 program passed”字样。在编程过程中超级终端上应该显示“ABCDEFG”，表明机顶盒串口工作正常。4．2 主板调试注：本工序的调试主板是指编程完毕的主板。前面板和IC 卡接口板是指经过单板调试正常的前面板和IC 卡接口板。4．2．1 工装及设备a） 遥控器 一只b) 电视机（或监视器）一台c） 前面板和IC 卡接口板各一块d） 音、视频线一条RISCWatch机顶盒主板电源板PC 机RISCWatch 电源串口线网线图6 主板编程连线图※机顶盒专栏※- 55 -e） 机顶盒电源一个f） IC 卡一张g） 射频信号源4．2．2 调试准备将前面板的带(3 芯)罩导线（655-31201-84）和带(12 芯)罩导线（655-31201-09）分别与主板的三芯连接器(座) TJC3-3A 和十二芯连接器(座) TJC3-12A 相连；将IC 卡接口板的带(10 芯)罩导线（655-T1201-06）与主板的十芯连接器(座) TJC3-10A 相连；将机顶盒电源与主板的电源插座八芯连接器(座) TJC14-8A（J11）相连；用音、视频线将主板的音、视频输出与电视机的音、视频输入相连；将射频信号源接入主板高频头的射频输入端。开启电视机电源。4．2．3 调试步骤a） 开启机顶盒电源，电视机屏幕上应出现“首次使用本机器，正在进行系统初始化...”字样，大约1 分钟过后，出现开机图。b） 开机图过后，按动遥控器的MENU 键，屏幕上出现OSD 界面，按照使用说明书所示方法，搜索一个频点的节目。应该可以搜索到节目，主板上的锁定指示灯D9 应点亮。c） 搜索到节目后，屏幕上应能正常播放节目，并注意节目伴音是否正常。d） 将IC 卡插入IC 卡接口板的IC 卡插座，按动遥控器的MENU 键，屏幕上出现OSD界面，选择“收视记录”菜单，按动遥控器的ENTER 键，应该能够从IC 卡读出收视记录。注：以上a）、b）、c）、d）四项有一项不合格者则视为故障板。5．整机测试5．1 工装及设备a） 遥控器 一只b) 电视机（或监视器）一台c) IC 卡一张h） 射频信号源d) 音、视频线一条5．2 测试准备将组装好的整机按整机接线图连接好。5．3 测试步骤a）开启电视机及机顶盒电源，电视机屏幕应出现开机图，按使用说明书搜索所有频点的节目，机顶盒应均能搜索成功并正常播放。伴音应正常。b）插入IC 卡，应能从卡中读出收视记录。c）按动遥控器的电源按键，应能正常开关机，前面板各按键应操作灵活。d）IC 卡插拔应灵活顺畅。
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