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*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,浅谈高清数字电视机顶盒的设计与研究,DESIGN AND DEVELOP MENT OF,HIGN DIGAL TV SET-TOP BOX,1,摘 要,数字电视已经成为全世界电视行业的热点之一，而高清数字电视的分辨率是世界上最高的，通过高清机顶盒就可以接受到高清信号，享受到高清的画面效果。,这篇论文主要针对高清机顶盒的发展现况，介绍了有线数字电视机项盒的工作原理和他的结构。系统采用ST(意法半导体)公司的STi7710芯片，它是采用一种高度集成的单片高清机顶盒信源解码器芯片，在他的内部有一个性能高的32位CPU、一个MPEG MPHL视频解码器、还有PCM混合多标准音频解码器、一个3D环绕和MP3的音频解码模块、数字视频编码器，同时支持数字视频接口DVI、高清晰数字多媒体接口HDMI、DVI、BPR模拟分量视频信号接口等一系列的输出方式，通过机顶盒的IP智能卡接口也可以实现条件接收。,关键词：高清数字电视 机项盒 STi7710 输出方式 Flash,2,ABSTRACT,Digital TV is the hotspot of Broadcasting all over the world at present，and High Digital TV(HDTV) is the top grade definition of digital TV in the worldThe digital high definition TV program can be received by the HDTV Set一Top Box(STB)And the user can enjoy the top-quality menus and pictures with it,According to the present situation of HDTV STB，the principle and the frame of wired digital TV STB arc introducedThis system is based on STi7710 from ST，which is a highly integrated decoder chip in fact，with 32-bit RJSC CPU，MPEG-2 MPHL video decoder core，PCM mixing，MP3/MPEG-2 digital audio decoder and so onDVI，HDMI，,analog YPbPr,S-video and VGA output are provided in this systemConditional Access(CA) system with integrative Smartcard PIO can also be implemented,The purpose of this paper is to design and develop four parts of the system，including CA Memory Tuner and Front boardThe circuit design，the drivers program，the hardware structure and the scheme are introduced in the paper in detail,KEY WORDS：HDTV STB STi7710 CA Flash,3,目 录,摘 要,ABSTRACT,目 录,第一章,绪论,1.1讨论的意义,1.2国内外发展现状,1.3本课题的研究内容,第二章,高清数字电视机顶盒系统的主要结构,2.1 高清数字机顶盒的硬件条件,2.2高清数字机顶盒的软件条件,第三章PCB板的整体设计,3.1 关于多种高清方案的对比,3.2 本次采用的系统方案,3.3 STi7710芯片功能介绍,3.4 高速PCB的设计,第四章条件接收设计,4.1 条件接收的工作原理,4.2 数字电视条件接收系统结构,4.3 智能卡的结构和通信,第五章,高清数字机顶盒的结论与展望,参考文献,致 谢,4,第一章绪论,数字电视分为普通清晰度(PDTV)、标准清晰度(SDTV）和高清晰度(HDTV)这3个类型。高清晰度数字(HDTV)电视因为提供的图像更清晰、更逼真的声音、更宽阔的屏幕。还有数字化传输方式特有的高效数据传输率，因此能在在有限的传输频带内传送出更多的电视节日，所以成为数字化视听技术发展的一个新方向。但是，因为模拟电视普遍存在我国的家庭之中，数字电视目前还不能完全取代传统的模拟电视，所以机顶盒(Set-Top Box,STB)成为传统模拟电视向数字电视过渡的最好的解决办法。,1.1讨论的意义,数字有线电视现在已经是全世界广播电视讨论的热点。从2003年开始，我国就在全国49个地区发展有线数字电视试点的工作，人们能从数字电视机上收看到比模拟电视更加清晰的电视节日。可是，从模拟电视过渡到高清晰度数字电视，是一个跨越式的过渡，可以说无法两者兼容，换句话说目前的全部的模拟电视都不能使用，所以一次性更换是不现实的。在这种情况下，数字电视机顶盒应运而生，它能把接收到的数字信号转换成模拟信号传入到现在的模拟电视机显示信息，让人们就算没有数字电视机，也能收看到高品质的数字电视节目【1】。,根据传输的媒介不同，数字电视机顶盒大致可以分为卫星数字电视机顶盒、地面数字电视机顶盒和有线数字电视机顶盒三种。这三种机顶盒的其实在原理基本上相同，但是因为有线网络较好的传输质量以及电缆调制解调器等技术的发展成熟，让该类机顶盒可以实现交互式使用，所以被业界广泛一致看好，因此这也是目前在我国应用趋势最好的一种。实际上，这种机顶盒可以支持几乎所有的广播和VOD互动媒体应用，比如广播的接收、电视节目指南(EPG)、准点视频点播(NVOD)、付费观看(PPV)、软件在线升级、电子邮件和视频点播等【2 3】。,根据信道传输和图像质量所占带宽的比例不同，HDTV(1000线以上)为高清晰度电视(High Definition Television)，图像的质量接近35mm宽屏银幕电影的水平；SDTV(50m600线)为标准清晰度电视(Standard Definition Television)，主要是对应现有电视的分辨率【4】。,5,1.2国内外研究现状1.2.1国外发展现状,数字电视机顶盒，是一种将数字电视信号转换成模拟信号的变换设备，它对经过数字化压缩的图像和声音信号进行解码还原，产生模拟的视频和声音信号，通过电视显示器和音响设备给观众提供高质量的电视节目【5】。,自从1994年开播卫星数字电视，到1998年底开播地面数字电视广播，数字电视实现了全面启动。到1999年底，全球约有2500万台卫星数字电视机项盒，700万台有线网数字机顶盒和40万台地面数字电视机顶盒和接收机，主要分布于欧洲、美国和日本。由于客观情况、标准、制式等不同，各国的数字电视发展状况也不尽相同，其中美国、欧洲、日本的数字电视发展比较迅速，已经逐步实施数字电视的普及，对我国的数字电视发展模式、技术标准的选择有一定的指导和借鉴意义。,美国是世界上最早发展数字电视的国家，不仅在技术领域完成了数字电视三大标准的制订工作，而且率先实现了商用播出。到2003年其地面数字电视的覆盖率己达94。欧洲数字电视的卫星广播于1996年开播，目前用户已超过500万，并己扩展至东欧。整个欧洲采用以DVB为框架的数字电视标准，发展的侧重点放在标准清晰度数字电视(SDTV)。日本也于2006年实现地面数字电视全国覆盖，主要是高清晰度数字电视(HDTV)节目【6】。,荷兰已于2006年12月11日正式停播模拟电视信号的播出。这是全世界首个完全实现数字电视信号播出的国家。此后，还将有一些北欧国家和比利时在近两年陆续停播模拟电视信号。美国和日本将分别在2009年和2011年停播模拟电视信号，我国计划将在2015年全面停播模拟电视。,6,1.2.2国内发展现状,目前的数字电视机顶盒已成为一种嵌入式计算设备，具有完善的实时操作系统，提供强大的CPU计算能力，用来协调控制机项盒各部分硬件设施，并提供易操作的图形用户界面，如增强型电视的电子节目指南，给用户提供图文并茂的节目介绍和背景资料。同时，机项盒具有“傻瓜计算机”能力，这样通过内部软件功能和对网络稍加进行双向改造，很容易实现如因特网浏览、视频点播、家庭电子商务、电话通信等多种服务，可谓一网打天下。,我国目前的电视用户基本上都在使用模拟电视机，要收看数字电视，必须通过机顶盒将数字信号转换为模拟信号。同时，目前我国模拟电视播放的模拟电视全部为免费内容，未来，随着模拟信号的数字化，一些数字电视将会收取一定的费用，为了实,现这一目的，收费电视在播出时会对某些频道数字内容信号进行加密加扰，想收看这些电视的用户必须通过解密解扰设备才行，这种解密解扰设备被称之为有条件接收系统(CA)。,根据国家广电总局颁布的我国有线电视向数字化过渡时间表，到2005年，直辖市、东部地区市(地)以上城市、中部地区省会市和部分市(地)城市、西部地区部分省会市的有线电视基本完成向数字化过渡；到2008年，东部地区县以上城市、中部地区市(地)城市和大部分县级城市、西部地区大部分市(地)以上城市和少数县级城市的有线电视基本完成向数字化过渡；到2010年，中部她区县级城市、西部地区大部分县以上城市的有线电视基本完成向数字化过渡；到2015年，西部地区县级城市的有线电视完成向数字化过渡。而在这过渡的期间，数字电视机顶盒则成了必不可少的一部分。,7,1.3本课题的研究内容,本课题基于现在机顶盒市场的现状，采取ST公司的STi77lO芯片方案，开发一种高清晰的交互式机项盒，实现接收高清晰的数字电视信号，然后经过解调、解复用、解码后输出模拟信号给模拟电视机，并且达到分辨率1000线以上的高清晰显示效果。增加CA有条件接收系统，以方便运营商的收费，并支持视频点播、互动游戏、网上冲浪、在线升级等业务。,本论文完成了系统中条件接收、存储器、高频头、前面扳四大模块的设计与实现，包括电路设计绘制、PCB布板与导出制作、底层驱动编写及硬件调试，并详细介绍了各部分的硬件构成和实现方法.,8,第二章 高端数字电视机顶盒的主要结构,2.1高清数字电视机顶盒的硬件条件,机顶盒的基本功能是接收数字电视节目、处理数据业务和完成各种应用的解析，主要由调谐器(高频头Tuner)、信道解调器、信源解复用器、MPEG-2解码器、音频D/A、嵌入式CPU和外围接口、条件接收模块等组成。,高频头接收来自有线网的高频数字信号，通过QAM解调器完成信道解码，从载波中分离出包含音视频和其他数据信息的传送流TS。髑流中一般包含多个音视频流及一些数据信息。解复用器则用来区分不同的节目，提取相应的音视频流和数据流，再经过MPEG-2解码器和解析软件，完成数字信息的还原，经视频编码器和音频姒转换，还原出音视频信号，在常规彩色电视机上显示高质量图像，并提供多声道立体声节目。嵌入式CPU是数字电视机顶盒的心脏，它与存储器模块用来存储和运行软件系统，并对各个硬件模块进行控制。接口电路提供丰富的外部接口，包括通用串行接口USB，以太网接口及Rs232，模拟、数字视音频接口，数据接口等。对于付费电视而言，条件接收模块对音视频流实施解扰，并采用含有识另日和记账功能的智能卡，保证合法用户正常收看节目。,9,2.2高清数字电视机项盒的软件条件,在机顶盒这类嵌入式系统终端中，资源有限性和实时性两大特点使得这类多媒体终端软件设计的要求比较高。嵌入式多媒体终端的软件构架，与计算机的软件系统有许多相同之处，但由于应用领域不同，也存在相当的差异。首先为了降低成本，嵌入式设备的硬件资源较少，处理器速度、内存的大小都不富裕一般也没有硬盘，这样对软件的优化程度要求较高；其次，由于处理器和外围硬件的多样性，系统软件的针对性也比较强7。,本课题采用的机顶盒软件结构可分为四层：操作系统层、硬件驱动层、中间件层和应用层。操作系统层采用实时多任务操作系统；底层驱动层主要提供操作系统内部及各硬件设备的驱动程序；应用层包括本机存储的应用和下载程序；中间件将应用程序与依赖于硬件的底层驱动分隔开，使应用程序具有更好的移植性为将来软件的升级提供了方便。,10,2.2.1操作系统层,相对通常意义上的计算机操作系统。数字电视机顶盒操作系统具有更高的稳定性和实时性。机顶盒采用的操作系统都是实时嵌入式操作系统，目前常用的机顶盒操作系统主要有STLITE/OS20、VXWORKS、PSOS、Hopen等。本方案所采用的STLITE/OS20(以下简称OS20)是一种高效率的实时多任务操作系统，适用于所有ST20系列处理器。提供任务管理、内存管理、消息队列服务、信号量服务、时钟和定时器管理、中断管理等功能8 9。,任务(Task)是实时操作系统主要的组成部分，一个任务就是一个独立运行的控制线程，只要存储空间允许一个应用程序可以被分成任意多个任务。与一般实时操作系统相同，在OS20中任务的运行是基于优先级的大小来分享资源。优先级别不同的任务由调度内核采用抢占的方式来进行调度，而优先级别相同的任务则采用时间片轮转的方式来进行调度。OS20内核使用了一个多任务的调度算法，用以确保当前运行的任务具有最高的优先级。,11,信号量(semaphore)提供了一个简单而有效的方式来控制多任务对一个共享资源的访问及任务之间的同步。信号量机制要消耗一定的系统开销，一般对于简单的数据共享使用中断管理就可以了，只有涉及系统消耗较大的数据操作时，才考虑使用信号量。,消息队列(Message Queue)为任务间提供了一种数据通信方式在OS20中一个消息队列拥有一定数量的消息缓冲区(数目大小在初始化时决定)。整个队列分成两部分，一部分是当前没有用的消息缓冲区一空闲队列；另一部分是消息已经发出但还没有被接受的消息缓冲区一发送队列。一个缓冲区要么为空，要么携带消息还没有释放，所有的消息缓冲区就在这两个队列之间循环。,12,2.2.2硬件驱动层,主要包括各硬件设备的驱动程序。它通过对硬件设备寄存器的读写来实现对硬件的控制音视频解码驱动、解复用和数据表提取、Tuner调谐驱动、存储器驱动、I2C总线驱动、条件接收驱动及屏幕显示驱动等都在这一层实现。,13,2.2.3中问件层,中间件是指位于机顶盒内部硬件底层与应用程序中间的软件部分，它定义了媒体终端软件设计的要求比较高。嵌入式多媒体终端的软件构架，与计算机的软件系统有许多相同之处，但由于应用领域不同，也存在相当的差异。首先，为了降低成本，嵌入式设备的硬件资源较少，处理器速度、内存的大小都不富裕，一般也没有硬盘，这样对软件的优化程度要求较高；其次，由于处理器和外围硬件的多样性，系统软件的针对性也比较强。,14,2.2.4应用层,应用层是软件开发的主要部分之一，位于软件结构的最上层，是图形显示以及用户界面的编程接口。对本课题研究的机顶盒，应用程序包括用户图形选单界面OSD(0n-Screen Display)、电子节目指南EPG(Electronic Program Guide)的管理、前面板与遥控器的接收与处理、节目录制的设定与处理、密码设定与游戏等。,15,第三章 PCB板的整体设计,3.1 关于多种高清方案的对比,目前，市面上有多种高清数字电视解码方案，如博通(BROADCOM)公司的BCM7401、BCM7402；卓然zu珊公司的R391055，ZR39640，ZR39660，zR39680高清系列；A11公司的x1EON22系列；美国西格玛设计公司(sigma Designs)的SMP8630、SMP8634；ST公司(意法半导体公司)的STi7710、STi7100、STi7020等。,3.1.1 BCM7401解决方案,BCM7401是博通的一款单芯片AVC/MPEG-2/VC-1(H.264/MPEG-4 Part 10)高清视频解码Soc，面向有线电视、卫星、宽带线路机顶盒。与目前电视广播领域普遍采用的影像解码方式MPEG-2相比，Broadcom的AVCNC-1芯片解决方案所需的带宽仅为其l/2-1/3。,BCM7401单芯片解决方案是原来获得广泛应用的BCM7038和BCM7411双芯片方案的改进型，是面向机顶盒和客户端网关设备应用的高清晰度芯片级系统Soc解决方案10。,优点：功能强大，扩展接口丰富，而且兼容性强，除在数字电视领域广泛应用外，还可应用于DVD、电视电话等系统中采用这种方案的好处在于灵活性高，能够支持多种视频编解码标准，而且相对节省带宽资源。,16,3.1.2 STi7710解决方案,ST公司的STi7710解码器，把ST深受市场欢迎的STi7020即TV解码器IC和S1西517 Omega解码器集于一体，并在片内集成了多种附加功能，如高速USB、网络接口、条件接收和高带宽数字内容保护阻DCP)处理器等多种附加功能，并提供数字视频接口(DVI)和高清多媒体接口(HDMI)，在提供更先进功能的基础上，进一步降低了高端机顶盒的成本。,STi7710适合于HDTV以及支持硼)1v的机顶盒和家庭网关等应用。在阳v应用环境中，STi7710的双HD视频解码提供画中画功能，而在STB应用环境中，该功能可提供画中画、VCR输出(允许在观看一套高清晰节目时以标准清晰格式录制另一套高清晰视频节目)或支持接至相同s1限的另一台电视10。,优点：性价比高。与博通公司的BcM7401相比，有较大成本优势，将视音频的解码和视频编码集成在芯片内，可提供高清接收机的一般功能，能够满足中低端用户的需要。,缺点；与BcM7401相比，速度较慢，兼容性不够好，扩展功能不够丰富难以满足高端用户的要求。,17,3.1.3 zR39680解决方案,ZR39680为卓然公司的单芯片解决方案。它继承了5个独立部件的功能，如视频解码、HDMI接口、匣EE-1394及LVDS驱动和先进的视频处理引擎，以控制和驱动液晶显示屏LCD、背投和等离子。ZR39680包括数字地面接收器、ATSC兼容的高清电视解码器，以及对单向数字电缆(UDC)的更多支持及一个Cable Card接口。,卓然的ZR39680设计方案具有成本较低的特点，但是这款芯片的功能相对较弱，集成度也不高，扩展功能不如STi7710强，在一定程度上增加了成本。,18,3.2 本次采用的系统方案,综上考虑各解决方案的优势与劣势，本系统采用了STi7710芯片。虽然相对于BCM7401，速度、功能和兼容性都略逊一筹，但是，它仍然具备了高清接收机的所有功能，能够满足目前市场上大多数用户的需求，并且具有较高的性价比。,系统硬件结构，它主要由高频调谐器T岫盯、QAM信道解调器、STi7710主芯片、存储器模块和接口电路、电缆调制解调(CM)模块、条件接收模块、红外遥控和前面板模块等组成。Tuner接收来自有线电视网络的射频信号，通过0AM信道解调器完成信道解码，从载波中解调出包含音视频和其他数据信息的髑流，Ts流中一般包含多个音视频流及一些数据信息。经过解复用器解调出不同的节目频道，提取相应的音视频流和数据流，再经由MPEG-2解码器和相应的解析软件还原节目信息。,节目信息还可以经视频编码器和音频PCM解码器变换还原出模拟音视频信号，在模拟电视机上显示高质量图像，并提供多声道立体声音频节日。对于加密电视节日，条件接收模块可以通过智能卡对音视频流进行解扰。红外遥控和前面板模块响应用户操作，并做出相应控制反应。整个系统的控制软件存储在存储器模块中，上电启动后，由CPU调用其中的应用程序在SDRAM里面运行。,19,3.3 STi7710芯片功能介绍,STi7710为ST推出的一款集成度很高的单片高清数字电视机顶盒(HD-STB)解决方案，它内部集成了ST20加操作系统内核、解复用解扰模块、解码单元、数字视频编码、各种接口，尤其是支持数字高清多媒体接口HDMI(High Definition Multimedia Interface)。,、CPU采用32位ST20处理器，工作频率高达200M，内部集成8-Kbyte ICache， 8-kbyte DCache，4-Kbyte SRAM。,、MPEG-2音视频解码单元采用MPEG-2 MPML编解码算法。,、视频输出支持1080I、720P、480P、480I几种输出格式。,、支持3路TS流(Transport stream,传送流)信号输入，其中1路有双向功能。,、支持数字视频接口(DVI：Digital Visual Interface)、高清晰数字多媒体接口(HDMI：High-definition Digital Multimedia Interface)、YPbPr模拟分量视频信号接口、s端子、D-SUB信号接口(VGA接口)等几种形式输出。,、共享SDRAM存储器接口LMI(Local Memory Interface)，可编程CPU存储器接口，也称外部存储器接口EMI(External Memory Interface)，用于对不同存储器的访问，如16位ROM、Flash、SFlash、SRAM。,、件传输流解复用器支持串/并输入，DVB/DES解扰。,、成外设包括UART、Smartcards、USB2.0、I2c控制器，8位并行输入输出端口PIO、红外发送接收器等11。,20,3.4 高速PCB的设计,在电路系统中，需要各种长度的走线。在这些走线上，信号从线的始端(例如信号源)传输到终端(例如负载)需要一定的时间。已经证实电信号在分布良好的导线中的传输速度是3108m/s。假设走线长度为5m，信号从始端到终端就需要17略，也就是说存在17璐的延时。这种延时在低速系统中可以忽略，但是，由于高速门电路的平均延时只有几纳秒，则在这种高速电路系统中，PCB线上的延时是不能忽略的。通常，数字逻辑电路的频率达到或超过50MH眨，并且工作在这个频率之上的电路占整个系统的三分之一以上，就可以称其为高速电路12。高速系统的设计必须面对连线延迟引起的时序问题以及串扰、反射等信号完整性问题。,21,本系统中芯片的主频是200MIk，音视频解码、扩展存储器接口、HDMI显示等模块都工作在100MHz，故在设计中要考虑高速电路带来的问题我们在设计中采取以下措施：,、理选择层数。,高频电路往往集成度较高，且布线密度大，因此多采用多层板进行布线，这也是降低干扰的有效手段。本系统中采用了四层板，上下两层信号层，中间两层是电源层和地层，合理地考虑了信号抗干扰和成本之间的平衡。,、接地。,接地是控制干扰的一个重要方法，本系统中地线结构有数字地、模拟地、系统地、机壳地等几种。在低频线路部分，采用一点接地方式；而在高于10 MHz 时 ，尽量采用多点就近接地方式另外，数字地和模拟地尽可能分开，以避免相互干扰。,、少高速电路器件引脚间引线的弯折。,电路中的引线尽可能走直线，需要弯折时，都采用45。折线，以减少高频信号对外的发射和相互问的耦合。,、缩短高频电路器件引脚间的引线。,此举，尽量加大线间距，可以减少线间串扰。,22,、电源添加去藕电容。,可以有效地去除电源上地毛刺，并减少在印制电路板上的电源回路的辐射。,、串接电感或磁珠以获得干净的电源。,把系统上的电源分为视频电源、音频电源模拟电源和数字电源，各部分电源中相同电压的电源之间使用串接电感或磁珠隔离，以减少电源的噪声干扰，这是利用电感和磁珠的低通滤波的特性。磁珠与电感相比优点是不加入直流阻抗，所以它是更理想的电源噪声抑制器件。,、选择终端匹配。,RC匹配终端可减少功耗，用于对时钟信号线进行匹配处理；串联电阻匹配不会产生额外功耗，但会减慢信号传输速度，用于低频部分；分离匹配终端，用于接收端，可以避免噪声。,、加大线间距。,在不增加成本的情况下，尽量加大线间距，可以减少线间串扰。,23,第四章 条件接收设计,4.1 条件接收的工作原理,4.1.1节目流的加扰与解扰,数字电视广播的信源标准采用MPEG2的TS流。所谓加扰，就是在CA系统发送端，对节目流进行有规律的扰乱。数字电视CA系统的加扰方法，通常使用一个伪随机序列对原始节目流做异或(XOR)运算，经过运算后的节目流已经面目全非，用户无法收看。,解扰的方法是用同样的PRBS对加扰后的节目流再次做XOR运算，就可以恢复原始节目流(因为PRBS自己与自己异或的结果为零)。,4.1.2加密与解密,、控制字加密,控制字简称CW，为了使黑客不容易掌握控制字，通常是将控制字加密成为ECM(Entitlement Control Messages，授权控制信息)传送给用户。而且控制字要经常变动，每隔520秒就变一次，使黑客来不及破译。ECM和已加扰的节目流复用在一起传送到客户端13。,、授权密钥及其加密,用户获取了ECM后，需要用授权密钥(Authorization ky)亦称业务密钥SK(Service Key)，对控制字和控制参数进行加密运算。ECM包括经SK加密运算后的控制字和控制参数，控制参数为与节目有关的信息。SK也是由发送端发送至用户端。,、用户分配密钥及加密,用户有了ECM后，是否能解出CW，还要看用户是否交费了，交费即与用户地址有关的信息包含在分配密钥(DK)中。分配密钥对授权密钥加密形成授权管理信息(EMM)数据包，复用后一起传送给用户。分配密钥是通过非常安全的渠道传送给用户，智能卡便是一种方便的方法，分配密钥固化在智能卡中并以加密形式存储，用户需要提供口令才能供解密使用。,24,4.2 数字电视条件接收系统结构,本系统中的CA结构在前端CA系统的主要部分由节目信息管理系统、用户管理系统、控制字发生器、加密解密系统、加扰解扰系统、ECM发生器(ECMG)、EMM发生器(EMMG)、复用器等系统组成。,节目信息管理系统主要功能是为即将播出的节目建立节目表，其中包括将要播出的各个节目的CA信息。用户管理系统主要对用户和智能卡进行管理，包括管理和编辑用户信息，所有客户端的地址号、智能卡号、证书和用户设备信息，同时还处理用户的节目预定信息、用户授权信息、财务信息等，并将这些信息转换为EMM信息。,25,4.3 智能卡的结构和通信,4.3.1智能卡介绍,智能卡的名称来源于英文名词“Smart Card”，又称集成电路卡，即IC卡(Integrated Circuit Card)，它将一个集成电路芯片镶嵌于塑料基片中，封装成卡的形式，芯片内存储分配密钥，解密算法和操作程序。分配密钥的是整个CA系统的最后安全防线，他的重要性不言而喻，所以智能卡的电路特别是存储分配密钥的ROM设计成不可扫描方式，一旦被检测，ROM中数据自动被擦除。同时，为防止操作程序被拷贝，将存储区分段保存应用程序，每段程序各有不同的16保密代码。智能卡与机项盒相互作用，共同完成解扰任务，智能卡中包含用户信息，包括用户地址信息、交费情况信息及通信协议解密算法和信号电压等要求。智能卡的工作是启动信号滤波器滤出有关的Ts流，处理属于某个CA系统的CA信息，利用得到的ECM起动解扰单元，从而实现有条件接收。,4.3.2智能卡通信,智能卡的使用，需要有与之配合的接口设备IFD(inter face device)，或称为“读写设备/读写器”。我们系统中的IFD采用飞利浦公司的TDA8024芯片构成接口电路，该接口电路通过IC卡上的8个触点向IC卡提供电源，并与IC卡相互交换信息。这8个触点分别是VOC(电源电压)、GND(地)、V阡(编程电压)、CLK(时钟)、RST(复位信号)、I/O(数据)和两个预留触点。,26,4.4 智能卡电路,V cc电源电压选用5V；V pp是由卡槽提供的编程或擦除电压，在非编程状态时空闲：CLK是芯片工作时钟，由卡槽接口提供；RST是芯片复位信号，一般由卡槽接口提供：I/O数据输入输出端，当无数据传输时，处于高电平状态接口设备通过卡槽上的触点判断卡槽中是否有卡，一旦发现卡插入了卡槽，就通过RST复位触点向卡发出复位信号。卡在收到复位信号后，回传复位应答ATR，向接口设备送出有关通信的传输协议、数据格式与卡内部的编程电压等信息。卡的复位应答发出后。接口设备就可以正确建立起与卡的信息联系。此后，接口设备不再发出复位信号，卡也仅被动地等待接收从接口设备传来的请求命令，并对命令作出相应回应。仅当接口设备发现卡拔除后又插入，才会再次发出复位信号，重新引起卡的复位应答。,27,第五章 高清数字机顶盒的结论与展望,本课题基于目前国内高清数字电视的发展趋势和机顶盒市场的需求，采取ST公司的STi7710芯片方案，开发了一种高清晰的交互式机顶盒，实现接收高清数字电视信号。,经过解调、解复用、解码后输出模拟信号给模拟电视机，并且达到分辨率1000线以上的高清晰显示效果，同时增加CA有条件接收系统，以方便运营商的收费，另外还支持视频点播、互动游戏、网上冲浪、在线升级等业务。,从整体设计上来讲，基于STi7710芯片的这个解决方案已经能够满足绝大多数用户的需求除了画中画功能以外，还实现了看一个频道录一个频道，使用户看球赛的同时不会错过精彩的电视剧。时下网络越来越红火，这款机顶盒也能够实现上网功能，比如浏览网页、收发电子邮件等。另外，在线升级能够使用户的软件保持实时更新。，随着数字电视的不断更新，机顶盒的应用也在飞速发展。,28,致 谢,本文的完成是在导师国秀珍教授的悉心指导下完成的。导师渊博的知识、严谨的治学作风、敏锐的开拓思维和勇于创新的精神使我终身受益，也将为我以后的学习和工作树立典范。四年来，导师不仅在学业上循循善诱的悉心教诲和指导，使我克服了学业上的重重困难，顺利完成课题研究，在生活上也给予极大的关怀和支持。在论文写作期间，导师严格把关，为论文的圆满完成付出了大量的心血和汗水。时值论文完成之际，谨向国老师致以衷心的感谢和崇高的敬意同时还要感谢吉林市吉视传媒分公司和无可电子有限责任公司的全体工作人员，他们耐心的讲解给我的论文的写作起到了很大的作用，衷心的感谢他们热心的帮助和指导。课题研究过程中，我又得到了广大同学的支持与帮助，使我的课题顺利的完成。在此表示由衷的感谢。,最后，作者衷心感谢在百忙中抽出宝贵时间对论文进行评审的各位专家。同时衷心感谢亲人们对我默默的支持和鼓励。,29,