CN201282509Y

CN201282509Y - 机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构

Info

Publication number: CN201282509Y
Application number: CNU2008201545265U
Authority: CN
Inventors: 张冰
Original assignee: SHANGHAI DAYA INFORMATION INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI DAYA INFORMATION INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2018-10-28

Abstract

本实用新型涉及一种机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构，包括机顶盒内的功能电路、与机顶盒相连接的电视机、机顶盒内的USB驱动功能模块和USB接口功能模块，所述的机顶盒内的功能电路依次通过所述的USB驱动功能模块和USB接口功能模块与一USB电视棒相连接。采用该种结构的机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构，完全省掉了外加芯片等带来的成本，在不增加芯片等硬件成本的基础上，实现了原先单模机顶盒的双模信号接收的功能，使机顶盒在功能上更有竞争力，而且电路结构简单，运行过程快捷方便，制造成本较低，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛，为数字机顶盒技术的进一步发展和普及应用奠定了坚实的基础。

Description

机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构

技术领域

本实用新型涉及信息家电领域，特别涉及机顶盒接收功能技术领域，具体是指一种机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构。

背景技术

现代社会中，随着科学技术的不断发展，人们越来越多的与电视节目密不可分，而作为人们日常生活中接触最频繁的就是电视机，为了能够扩展信息家电的功能，也就是使得电视机能够实现多种信号接收功能，数字机顶盒是必不可少的组成部分，而在现有技术中，目前的卫星和地面的双模机顶盒往往需要设计两个高频头、两个解调器在同一块主板上来实现，相应的解决方案请参阅图1所示。从而，在此方案中，要实现双模机顶盒必须要增加一个高频头和一个解调芯片，还需要主芯片支持双模输入，根据2008年市场行情中的元器件基本报价，高频头4美金，解调芯片1美金，双模主芯片与单模主芯片差价3美金，周边元器件3美金，从而对比单模机顶盒，双模机顶盒至少会增加11美金的成本费用，这样就使得机顶盒的制造成本大幅度提高，同时增加了电路的复杂程度，为机顶盒技术的进一步发展带来了很大的障碍。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够完全实现卫星和地面双模信号接收功能、电路结构简单、运行过程快捷方便、制造成本较低、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构。

为了实现上述的目的，本实用新型的机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构具有如下构成：

该机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构，包括机顶盒内的功能电路和与机顶盒相连接的电视机，其主要特点是，所述的电路结构中还包括机顶盒内的USB驱动功能模块和USB接口功能模块，所述的机顶盒内的功能电路依次通过所述的USB驱动功能模块和USB接口功能模块与一个USB电视棒相连接。

该机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构中的USB驱动功能模块包括USB电视棒驱动程序注册单元、USB设备检测和配置单元、USB设备启用控制单元和USB设备数据收发控制单元，所述的机顶盒内的功能电路依次通过所述的USB电视棒驱动程序注册单元、USB设备检测和配置单元、USB设备启用控制单元和USB设备数据收发控制单元与所述的USB接口功能模块相连接。

该机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构中的USB设备数据收发控制单元为USB设备数据收发单向管道控制单元。

该机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构中的USB电视棒中设置有从USB接口功能模块，所述的机顶盒内的USB接口功能模块与所述的从USB接口功能模块相连接。

采用了该实用新型的机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构，由于其中机顶盒的主芯片支持USB 2.0功能，而且机顶盒大多配置了HOST USB 2.0接口，而市场上已经流行的USB电视棒通常都带有Slave USB接口，并通过软件驱动支持，实现了USB电视接棒插入单模的机顶盒的USB接口中，从而实现了双模信号接收的功能，从而完全省掉外加芯片等带来的成本，在不增加芯片等硬件成本的基础上，实现了原先单模机顶盒的双模信号接收的功能，而且增加了灵活性，既可以在电脑上看电视，也可以在机顶盒上看电视，从而使机顶盒在功能上更有竞争力，而且电路结构简单，运行过程快捷方便，制造成本较低，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛，为数字机顶盒技术的进一步发展和普及应用奠定了坚实的基础。

附图说明

图1为现有技术中的双模机顶盒的电路结构示意图。

图2为本实用新型的机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构连接示意图。

图3为本实用新型的机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构的功能实现的系统架构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图2和图3所示，该机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构，包括机顶盒内的功能电路和与机顶盒相连接的电视机，其中，所述的电路结构中还包括机顶盒内的USB驱动功能模块和USB接口功能模块，所述的机顶盒内的功能电路依次通过所述的USB驱动功能模块和USB接口功能模块与一个USB电视棒相连接。

同时，该机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构中的USB驱动功能模块包括USB电视棒驱动程序注册单元、USB设备检测和配置单元、USB设备启用控制单元和USB设备数据收发控制单元，所述的机顶盒内的功能电路依次通过所述的USB电视棒驱动程序注册单元、USB设备检测和配置单元、USB设备启用控制单元和USB设备数据收发控制单元与所述的USB接口功能模块相连接；所述的USB设备数据收发控制单元为USB设备数据收发单向管道控制单元了；所述的USB电视棒中设置有从USB接口功能模块，所述的机顶盒内的USB接口功能模块与所述的从USB接口功能模块相连接。

其中，市场上已经流行的USB电视棒，其主要原理是通过这样的装置接收地面广播数字信号并解析成TS流由USB接口传输到电脑中，利用电脑软件解码TS流，并且通过播放器进行播放，从而实现在电脑上收看地面广播电视。

在实际应用当中，本实用新型的关键思想在于机顶盒软件的USB驱动功能模块的设计。下面重点介绍如何在机顶盒平台上实现该驱动。

1、USB网络通信的软件系统结构

图3描述了整个网络中从应用程序到最底层芯片之间的系统架构关系。

作为芯片厂家提供了最底层的芯片和USBD驱动程序，同时已有的单模机顶盒还提供了其他NIM等驱动、中间件和应用层软件。因此需要软件实现的就是USB转TS信号这个层次。

所以为了实现USB电视棒的应用，只需要在中间件和USBD驱动之间增加一个针对TS信号流转换的驱动，然后中间件有相应的接口去处理TS流之后的解析、解码、播放等功能。

2、USB电视棒的驱动的设计

在机顶盒软件中编写USB驱动，主要需要实现这样几部分工作：

●注册USB驱动程序

●检测和配置USB设备

●启用USB网络设备

●通过USB设备发送和接收数据

注册驱动程序，是为了通知USBD驱动层，以便后面收到USB相关的消息。

当有新的USB设备插入USB接口时，USBD驱动层会依次询问所有注册过的驱动程序是否支持该设备。如果驱动程序识别了该设备，驱动程序就要配置并启用该设备，并实现向该设备发送和从该设备接收数据的功能。

下面分章节详细介绍每一步骤的细节内容。

(1)注册USB驱动程序

要实现USB连接USB电视棒，首先需要注册电视棒的USB驱动程序。注册USB驱动程序，只要调用usb_register_driver()函数。该函数需要两个参数：

struct cfattach*，指向driver的结构体指针，

int driver_type，一个整数表示driver类型。

也就是说，要注册USB驱动，需要提交一个struct cfattach结构体。这个结构体定义如下：

structcfattach{

constchar＊ca_name； /＊name of attachment＊/

LIST_ENTRY(cfattach)ca_list； /＊link on cfdriver′slist＊/

size_tca_devsize； /＊size of dev data(for malloc)＊/

cfmatch_tca_match； /＊returns a match level＊/

void(＊ca_attach)(struct device＊，struct device＊，void＊)；

int(＊ca_detach)(struct device＊，int)；

int(＊ca_activate)(struct device＊，enum devact)；

/＊technically，the next 2 belong into＂struct cfdriver＂＊/

int(＊ca_rescan)(struct device＊，const char＊，

const int＊)；/＊scan for new children＊/

void(＊ca_childdetached)(struct device＊，struct device＊)；

}；

其中有几个函数指针：

cfmatch_tca_match；

当USBD检测到新的USB设备时，会调用这个函数，如果这个函数返回不为0，则认为该驱动支持该设备，会继续调用

void(＊ca_attach)(struct device＊，struct device＊，void＊)；

来启用该设备。

而当USBD检测到USB设备被拔走时，会调用：

int(＊ca_detach)(struct device＊，int)；

来通知驱动程序。驱动程序可以在这个函数中释放已经申请的系统资源。

所以要注册一个USB驱动程序，只需要定义一个struct cfattach结构体，在结构体中填上相应的函数指针，然后调用usb_register_driver()函数就可以了。

(2)检测和配置USB设备

前面一节已经提到，当有新的USB设备插入时，系统会调用结构体中ca_match函数决定该驱动是否支持该设备。如果该函数返回不为0，则认为该驱动支持该设备。系统定义了宏USB_MATCH()来方便定义ca_match函数。

该函数只需根据传入参数中的vendor ID和product ID判定该设备是否为支持的驱动设备，如果支持，返回非0即可。

发现了支持该设备的驱动之后，系统会继续调用ca_attach函数来配置该设备。

在这个函数中，需要根据设备的特性，配置该设备，为将来启动该设备做准备。通常配置的内容包括：选择该设备的configuration，设定该configuration下的每个interface的alternative setting等等(具体内容需参照USB规范，USB CDC规范和设备芯片提供商的要求)。

(3)启用USB网络设备

对于USB网络设备，系统还存在一个启用设备的过程。也就相当于在Linux中，如果用户在命令行输入：

#ifconfigtv_usbup

驱动需要完成启用该设备发送和接收功能的工作。驱动程序需要提供一个device_open的函数。这个函数中一般会初始化发送和接收数据的队列，并启动接收数据功能。

通常当用户在命令行下输入ifconfigtv_usbup之后，驱动程序要启动该设备的接收功能。

(4)通过USB设备发送和接收数据

前面章节提到，USB设备的发送和接收数据是通过endpoint为通路的，也就可以把endpoint看作一个单向管道，通过该管道可以发送或者接收数据。

在USBD驱动中，可以调用usbd_open_pipe函数为某一个endpoint开一个pipe，然后调用usbd_setup_xfer函数建立一个基于该管道的传输请求，最后调用usbd_transfer函数发送该请求，根据某一个endpoint的方向，系统可以分辨该请求是发送数据还是接收数据的请求。

在usbd_transfer函数中，加入一段由USB数据转换为TS流的代码来完成数据转换。该转换代码的原理是：首先申请一块大小与已存在的视频缓存相当的内存空间作为USB数据缓存，一旦USB接口有数据进入，就存入此缓存。该数据经过了USBD的驱动解析，已经去除了USB的协议头尾和控制字，是真实的TS码流数据。一旦TS码流数据进入此缓冲，根据设置好的DMA通道传输映射到视频缓存中。视频缓存是数据驱动型缓存，也就是一旦有数据进入，解码器将自动开始解码直到无数据进入。

值得一提的是，USBD驱动还允许使用者在提交请求时提供一个回调函数指针，以便在系统完成请求以后，及时通知使用者程序。我们可以通过此回调函数来作为状态回传，以便上层软件进行异常处理。

实现以上技术方案的参考文献还包括如下：

(a)USB 2.0 Specifications，http://www.usb.org/developers/docs/

(b)Programming Guide for Linux USB Device Drivers，

http://wwwbode.cs.tum.edu/Par/arch/usb/download/usbdoc/usbdoc-1.32.pdf

其具体实施方式如下：

Conexant方案机顶盒连接MOTO CABLE MODEM的源代码实现。

系统已经定义了宏：

USB_DECLARE_DRIVER(name)

来方便定义驱动结构体。用这个宏可以快速定义一个驱动程序结构体。

USB_DECLARE_DRIVER(moto)

以上是Moto驱动中的driver结构体定义。

系统定义了宏USB_MATCH()来方便定义ca_match函数。

USB_MATCH(moto)

{

struct usb_attach_arg＊uaa＝aux；

if((uaa->vendor＝＝0x07b2&&uaa->product＝＝0x5101)||

(uaa->vendor＝＝0x069b && uaa->product＝＝0x704)

)

{

return UMATCH_VENDOR_PRODUCT；

}

return UMATCH_NONE；

}

以上是Moto驱动中的driver match函数。

发现了支持该设备的驱动之后，系统会继续调用ca_attach函数来配置该设备。系统定义了USB_ATTACH()宏方便该函数的定义。

USB_ATTACH(moto)

{

struct moto_softc＊sc＝(struct moto_softc＊)self；

usbd_device_handle dev＝uaa->device；

usbd_statuserr；

......

}

以上是Moto驱动中的driver attach函数。

在MOTO驱动中，主要完成这样几个工作：

●设定configuration number为1

●设定interface 1的alternative setting为1

●保存endpoint的地址以备后用

●读取设备的MAC地址

以下分别列出了完成这几项工作的源代码。

err＝usbd_set_config_no(dev，MOTO_CONFIG_NO，1)；

if(err)

{

printf(＂moto:setting config failed\n＂)；

USB_ATTACH_ERROR_RETURN；

}

以上是driver attach函数：设定configuration number＝1。

for(j＝0；j<dev->cdesc->bNumInter face；j++)

{

err＝usbd_device2interface_handle(dev，j，&sc->moto_iface)；

if(err)

{

printf(＂moto:getting interface％d handle failed\n＂，j)；

}

usbd_set_interface(sc->moto_iface，j)；

以上是driver attach函数：设定interface 1 alt setting＝1。

id＝usbd_get_interface_descriptor(sc->moto_iface)；

#ifdef MOTO_DEBUG

printf(＂num endpoints％d，\n＂，id->bNumEndpoints)；

#endif

/＊Find endpoints.＊/

for(i＝0；i<id->bNumEndpoints；i++)

{

ed＝usbd_interface2endpoint_descriptor(sc->moto_iface，i)；

if(!ed)

{

printf(＂moto：couldn′t get end point.\n＂)；

}

if(UE_GET_DIR(ed->bEndpointAddress)＝＝UE_DIR_IN &&

UE_GET_XFERTYPE(ed->bmAttributes)＝＝UE_BULK)

{

#ifdef MOTO_DEBUG

printf(＂Moto:foundIN end point:％08X\n＂，ed->bEndpointAddress)；

#endif

sc->moto_ed[MOTO_ENDPT_RX]＝ed->bEndpointAddress；

}

else if(UE_GET_DIR(ed->bEndpointAddress)＝＝UE_DIR_OUT &&

UE_GET_XFERTYPE(ed->bmAttributes)＝＝UE_BULK)

{

#ifdef MOTO_DEBUG

printf(＂Moto:found OUT end point:％08X\n＂，ed->bEndpointAddress)；

#endif

sc->moto_ed[MOTO_ENDPT_TX]＝ed->bEndpointAddress；

}

else if(UE_GET_DIR(ed->bEndpointAddress)＝＝UE_DIR_IN &&

UE_GET_XFERTYPE(ed->bmAttributes)＝＝UE_INTERRUPT)

{

#ifdef MOTO_DEBUG

printf(＂Moto:foundINTR end point:％08X\n＂，ed->bEndpointAddress)；

#endif

sc->moto_ed[MOTO_ENDPT_INTR]＝ed->bEndpointAddress；

}

以上是driver attach函数：保存endpoint地址。

/＊Get mac address＊/

if(usbd_get_string(dev，TCM420_MAC_ID，sz)＝＝USBD_NORMAL_COMPLETION)

{

for(i＝0；i<6；i++)

{

if((16＝＝sz[2＊i])||(16＝＝s z[2＊i+1]))

{

printf(＂Moto:Bad value in MAC address＂)；

}

else

{

mac[i]＝(hex2dec(sz[2＊i])<<4)+hex2dec(sz[2＊i+1])；

}

以上是driver attach函数：读取设备的MAC地址。

在MOTO驱动中，发送和接收数据队列由moto_rxtx_list_init函数初始化，该函数的代码列在以下。

int moto_rxtx_list_init(struct moto_softc＊sc)

{

/＊Init RX＊/

sc->rx_buf[0]＝sc->netbuf_alloc(MOTO_NET_BUFSZ，sc->netop_dev)；

sc->rx_len[0]＝MOTO_NET_BUFSZ；

sc->rx_buf[1]＝0；

sc->rx_len[1]＝0；

sc->rx_xfer[0]＝usbd_alloc_xfer(sc->moto_udev)；

sc->rx_xfer_buf[0]＝usbd_alloc_buffer(sc->rx_xfer[0]，MOTO_BUFSZ)；

sc->rx_xfer[1]＝0；

/＊InitTX＊/

sc->tx_xfer[0]＝usbd_alloc_xfer(sc->moto_udev)；

sc->tx_xfer_buf[0]＝usbd_alloc_buffer(sc->tx_xfer[0]，MOTO_BUFSZ)；

return0；

}

以上是初始化发送和接收数据队列。其中，sc->rx_xfer_buf[0]是给底层USB驱动使用的接收数据buffer，所以调用usbd_alloc_buffer函数分配，而sc->rx_buf[0]是给上层Nucleus网络层使用的buffer空间，所以调用netbuf_alloc函数分配。在下面一节会看到，当底层USB驱动收到数据以后，需要把sc->rx_xfer_buf[0]中的数据拷贝到sc->rx_buf[0]中去。

sc->tx_xfer_buf[0]是给底层USB驱动使用的发送数据buffer。在下面发送和接收数据一节中会用到。

通常当用户在命令行下输入ifconfig ethx up之后，驱动程序要启动该设备的接收功能，在MOTO中，表格9列出了完成这段功能的代码。

usbd_setup_xfer(sc->rx_xfer[0]，sc->moto_ep[MOTO_ENDPT_RX]，

sc，sc->rx_xfer_buf[0]，MOTO_BUFSZ，

USBD_SHORT_XFER_OK，USBD_NO_TIMEOUT，moto_rxeof)；

usbd_transfer(sc->rx_xfer[0])；

以上是启动接收数据功能。

这段代码的解释参见下一章节：通过USB设备发送和接收数据。

MOTO驱动给上层提供的发送数据函数为unet_moto_xmit数。该函数将传入参数中buffer中的数据拷贝到USBD驱动的buffer中去，然后调用usbd_setup_xfer建立一个基于发送数据endpoint的发送请求，最后调用usbd_transfer函数提交该请求完成发送数据功能。

/＊Adjust packet size，according to CDC spec.＊/

count＝length；

if(!(count&0x3f))

count++；

memcpy(sc->tx_xfer_buf[0]，buffer，length)；

usbd_setup_xfer(sc->tx_xfer[0]，sc->moto_ep[MOTO_ENDPT_TX]，

sc，sc->tx_xfer_buf[0]，count，USBD_NO_COPY|USBD_FORCE_SHORT_XFER，20000，moto_txeof)；

/＊Transmit＊/

err＝usbd_transfer(sc->tx_xfer[0])；

以上是发送数据的流程。

上面列出了完成这段功能的源代码。由于USB设备规范中的CDC规范要求发送数据长度不为USBendpointframe大小的整数倍，所以需要根据数据长度调整长度。

接收数据流程：

接收数据功能是在unet_moto_fill_open_i函数中启动的。在这个函数中，提交一个基于接收数据的endpoint的请求。如表格9所示。

usbd_setup_xfer(sc->rx_xfer[0]，sc->moto_ep[MOTO_ENDPT_RX]，

sc，sc->rx_xfer_buf[0]，MOTO_BUFSZ，

USBD_SHORT_XFER_OK，USBD_NO_TIMEOUT，moto_rxeof)；

usbd_transfer(sc->rx_xfer[0])；

以上是启动接收数据功能。

在提交这个请求时，指定请求完成的回调函数为moto_rxeof。当USBD驱动从该endpoint收到数据之后，就会调用moto_rxeof函数。而moto_rxeof函数在把收到的数据发送给Nucleus网络层之后，再提交一个基于该endpoint的请求，指定回调函数位自身，这样就形成一个循环，每次收到数据都会调用moto_rxeof函数把数据传给Nucleus网络层，直到底层接收数据异常，或者该函数异常退出为止。表格11列出了完成这项功能的源代码。

memcpy(＊((char＊＊)sc->rx_buf[0])，sc->rx_xfer_buf[0]，total_len)；

sc->netbuf_addlist(sc->rx_buf[0]，sc->rx_len[0]，sc->netop_dev)；

if(data＝＝NULL)

{

isr_trace(＂Moto:not enough memory to receive packet.\n＂，0，0)；

goto done；

}

sc->rx_buf[0]＝data；

sc->rx_len[0]＝MOTO_NET_BUFSZ；

#ifdef MOTO_DEBUG

isr_trace(＂Moto::deliver\n＂，0，0)；

#endif

done:

/＊Setup new transfer.＊/

usbd_setup_xfer(xfer，sc->moto_ep[MOTO_ENDPT_RX]，

sc，sc->rx_xfer_buf[0]，MOTO_BUFSZ，

USBD_SHORT_XFER_OK|USBD_NO_COPY，

USBD_NO_TIMEOUT，moto_rxeof)；

usbd_trans fer(xfer)；

以上是Moto_rxeof函数向上传送数据，并提交下一个请求。

采用了上述的机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构，由于其中机顶盒的主芯片支持USB 2.0功能，而且机顶盒大多配置了HOST USB 2.0接口，而市场上已经流行的USB电视棒通常都带有Slave USB接口，并通过软件驱动支持，实现了USB电视接棒插入单模的机顶盒的USB接口中，从而实现了双模信号接收的功能，从而完全省掉外加芯片等带来的成本，在不增加芯片等硬件成本的基础上，实现了原先单模机顶盒的双模信号接收的功能，而且增加了灵活性，既可以在电脑上看电视，也可以在机顶盒上看电视，从而使机顶盒在功能上更有竞争力，而且电路结构简单，运行过程快捷方便，制造成本较低，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛，为数字机顶盒技术的进一步发展和普及应用奠定了坚实的基础。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1、一种机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构，包括机顶盒内的功能电路和与机顶盒相连接的电视机，其特征在于，所述的电路结构中还包括机顶盒内的USB驱动功能模块和USB接口功能模块，所述的机顶盒内的功能电路依次通过所述的USB驱动功能模块和USB接口功能模块与一USB电视棒相连接。

2、根据权利要求1所述的机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构，其特征在于，所述的USB驱动功能模块包括USB电视棒驱动程序注册单元、USB设备检测和配置单元、USB设备启用控制单元和USB设备数据收发控制单元，所述的机顶盒内的功能电路依次通过所述的USB电视棒驱动程序注册单元、USB设备检测和配置单元、USB设备启用控制单元和USB设备数据收发控制单元与所述的USB接口功能模块相连接。

3、根据权利要求2所述的机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构，其特征在于，所述的USB设备数据收发控制单元为USB设备数据收发单向管道控制单元。

4、根据权利要求1至3中任一项所述的机顶盒实现卫星和地面双模接收功能的电路结构，其特征在于，所述的USB电视棒中设置有从USB接口功能模块，所述的机顶盒内的USB接口功能模块与所述的从USB接口功能模块相连接。