KR100474474B1

KR100474474B1 - 셋톱박스

Info

Publication number: KR100474474B1
Application number: KR10-2002-0049318A
Authority: KR
Inventors: 추동천
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2005-03-10
Also published as: KR20040017177A

Abstract

생산비용을 절감시킬 수 있을 뿐만아니라, 내부구조를 단순화시킬 수 있는 셋톱박스가 개시된다. 본 발명에 따른 셋톱박스는, 직렬통신방식의 외부장치와 데이터의 송수신이 가능한 셋톱박스에 있어서, 송수신되는 데이터를 직/병렬 변환처리하는 비동기화송수신기를 구비하며, 비동기화송수신기는 외부장치와 데이터를 송수신하기 위하여, 데이터의 통신거리를 확장하고 노이즈를 제거하는 라인드라이버/리시버와 착탈가능하게 접속한다. 이로써, 셋톱박스 자체의 생산비용은 절감되며, 셋톱박스의 내부구조도 단순화된다.

Description

셋톱박스{Set Top Box}

본 발명은 셋톱박스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 내부 구조가 간단하며, 생산 원가를 절감시킬 수 있는 셋톱박스에 관한 것이다.

TV 전파가 공식적으로 송출되기 시작한 이래, TV 전파를 수신하기 위한 TV라는 장치는 기존의 어떤 미디어보다 빠른 속도로 확산되었고, 수 많은 방송컨텐츠들을 양산해 내기에 이르렀다.

뿐만아니라, 지식의 전달과 정보의 공유라는 측면에서 TV가 기여한 역할을 절대로 간과할수 없는것이 사실이다. 하지만, 방송용프로그램들을 제작하고 송출하기 위해서는 일정한 시설과 자본의 투자가 병행되어야 했고, 이러한 제약은 다양한 소비자들의 요구를 따라잡기에 부족한 점이 많았다.

이러한 요구를 맞추기 위한 일환으로 초기 케이블 텔레비젼 방송국이 기존의 공중파 텔레비젼 방송국보다 적은 투자로 특화된 프로그램들을 앞세워 개국할때에 기존의 TV를 시청하기 위한 안테나 외에, 케이블 TV를 시청하기 위한 별도의 장치가 필요하게 되었는데 그것이 바로 셋톱박스(STB : Set-Top Box)이다.

제 1세대로 분류되는 셋톱박스는 다양한 케이블 TV채널들을 볼 수 있게 하였으나, 단방향의 일방적인 수신 중계역할만 할 수 있었다. 이에 반해, 제 2세대로 분류되는 디지털 셋톱박스는 단지 TV 수상기 위에 올려놓는 기능만을 가진것이 아니라 , 여타의 가전제품과 같이 자체적인 역할이 분명해 지고 , 다양한 기능들과 부가서비스를 운용할 수 있게 되었다. 디지털 셋톱박스는 실제로 인터넷을 통해 데이터를 주고받을 수 있는 특별한 컴퓨터로서, 웹브라우저와 TCP/IP 등의 프로토콜도 가지고 있다.

따라서, 디지털 TV가 본격적으로 상업화에 성공하고 TV 수상기의 가격이 대량보급 가능한 수준으로 가격이 떨어지게 될때까지의 틈새 시장만큼은 셋톱박스가 디지털 TV의 핵심이 될것은 분명하다.

도 1은 일반적인 디지털 셋톱박스를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도면을 참조하면, 셋톱박스(100)는 케이블신호 수신부(120), 저장부(131), 제어부(133), 그래픽 프로세서(135), 및 인터페이스부(150)를 구비한다. 여기서, 케이블신호 수신부(120), 제어부(131), 저장부(133), 그래픽 프로세서(135), 및 인터페이스부(150)는 시스템 버스(140)를 통하여 서로 접속되어 있다.

한편, 케이블신호 수신부(120)는 튜너(121), 디모듈레이터(123), 디멀티플렉서(125), 및 디코더(127)를 구비한다. 또한, 인터페이스부(150)는 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter:범용 비동기화 송수신기)(151), 및 라인 드라이버/리시버(153)를 구비한다.

튜너(121)는 위성이나 지상파 혹은 케이블에서 들어오는 비디오신호, 오디오신호, 데이터 등을 수신하여 디모듈레이터(123)에 전달한다.

디모듈레이터(123)는 아날로그신호를 샘플링하고 디지털 비트스트림(Bit Stream)으로 변환시키는 역할을 담당한다. Mpeg-2 스트림은 PID(Packet ID)로 구성되어 구별되며, 디멀티플렉서(125)는 PID를 기준으로 오디오신호, 비디오신호, 및 데이터를 풀어 디코더(127)에 건네준다. 여기서, 상업상의 이유로 암호화된 스트림인 경우(유료채널 등) 암호를 해독하여 전달하는 루틴이 필요하며, 이 역할은 디크립터(도시하지 않음)에서 담당한다.

디코더(127)는 디모듈레이터(123) 및 디멀티플렉서(125)를 거쳐 나온 비디오/오디오 신호를 실제로 시청자가 감지할 수 있는 신호로 디코딩하며, 디코딩된 신호를 TV 및/또는 스피커로 출력시킨다.

제어부(131)는 리얼타임 OS(operating system), HDD(Hard Disk Drive)(도시하지 않음), 그래픽 프로세서(135) 등 셋톱박스(100) 내의 각 요소들을 통제하고 관리하는 주된 역할을 담당한다. 또한, 제어부(131)는 웹서비스 요청 및 응답, 이메일(E-mail)수신 등의 데이터 처리부분을 담당하기도 한다. 여기서, 리얼타임 OS는 셋톱박스의 각 요소들을 구동시키고 제어하며 , 시청자(운영자)와의 입출력을 처리하기 위한 소프트웨어를 말한다.

저장부(133)는 제어부(131)의 연산과정에 필요한 운영데이터 및 임시로 저장해둬야 하는 내부데이터 등의 저장소로써, 보다 빠른 연산이 요구될수록 많은 메모리가 필요하다. 셋톱박스(100)에서 사용되는 메모리의 종류로는 소프트웨어적인 업그레이드 등에 사용되는 플레시 메모리, 임시저장소인 램, 커널 혹은 I/O 시스템이 로드되는 이이피롬(EEPROM) 등이 있다.

그래픽 프로세서(135)는 수신된 데이터를 TV화면에 오버레이(Overlay) 처리하거나, 웹페이지를 TV화면에 디스플레이하기 위한 그래픽처리를 담당한다.

한편, 셋톱박스(100)와 외부기기들을 연결시키기 위해서, 혹은 내부기기들의 데이터 교환을 위해서 RS232C(Recommended Standard 232 Revision C), IDE(Integrated Drive Electronics), PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association), SCSI(Small Computer System Interface), IrDA(Infrared Data Association), 스마트카드(Smart Card) 등의 각종 인터페이스가 구비된다. 여기서는, RS232C를 이용한 인터페이스의 경우에 대해서만 살펴보기로 한다.

RS232C는 컴퓨터들과 관련 장치들 간에 비교적 느린 속도의 직렬 데이터 통신을 하기 위한 물리적 연결과 프로토콜에 관해 기술하고 있는 오래된 표준이다(현재의 버전이 "C"이다). 이 표준은 원래는 텔레타이프 장치들을 위해 산업계의 업체 모임인 EIA(Electronic Industries Association)에 의해 정의되었다.

도 2는 RS232의 코넥터 사양을 도시한 도면으로서, 도 2a는 DB-25 RS232 코넥터의 사양을, 도 2b는 DB-9 RS232 코넥터의 사양을 도시한 도면이다.

각 신호선에 대하여 설명하면, TXD(Transmit Data)는 비동기식 직렬통신 장치가 외부 장치로 정보를 보낼 때 직렬통신 데이터가 송출되는 신호선이며, RXD(Receive Data)는 외부 장치에서 들어오는 직렬통신 데이터를 수신하기 위한 신호선이다.

RTS(Ready To Send)는 컴퓨터와 같은 DTE(Data Terminal Equipment)장치가 모뎀 또는 프린터와 같은 DCE(Data Communication Equipment)장치에게 데이터를 받을 준비가 됐음을 알려주기 위한 신호선이며, CTS(Clear To Send)는 모뎀 또는 프린터와 같은 DCE장치가 컴퓨터와 같은 DTE장치에게 데이터를 받을 준비가 됐음을 알려주기 위한 신호선이다. 여기서, DTE는 컴퓨터가 모뎀이나 기타 다른 직렬장치를 이용하여 데이터를 교환하기 위한 RS232C 인터페이스를 말하고, DCE는 모뎀이나 다른 직렬장치들이 컴퓨터와 데이터를 주고받기 위해 사용하는 RS232C 인터페이스를 의미한다.

DTR(Data Terminal Ready)은 컴퓨터 또는 터미널이 모뎀에게 자신이 송수신 가능한 상태임을 알리기 위한 신호선이며, 일반적으로 컴퓨터 등에 전원이 인가된 후 통신 포트를 초기화하고 이 신호가 출력된다.

DSR(Data Set Ready)는 모뎀이 컴퓨터 또는 터미널에게 자신이 송수신 가능한 상태임을 알려주기 위한 신호선이며, 일반적으로 모뎀에 전원이 인가된 후 모뎀이 자신의 상태를 파악하고 이상이 없을 때 이 신호가 출력된다.

DCD(Data Carrier Detect)는 모뎀이 상대편 모뎀과 전화선등을 통해서 접속이 완료되었을 때 상대편 모뎀이 보내는 캐리어신호를 수신하며, 캐리어신호를 검출하였음을 컴퓨터 또는 터미널에 알려주기 위한 신호선이다.

RI(Ring Indicator)는 상대편 모뎀이 통신을 하기 위해서 먼저 전화를 걸어오면 전화 벨이 울리게 된다. 이때, 이 신호를 모뎀이 인식하여 컴퓨터 또는 터미널에 알려주기 위한 신호선이며, 일반적으로 컴퓨터가 이 신호를 받게되면 전화벨 신호에 응답하는 프로그램을 인터럽터 등을 통해서 호출하게 된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제어부(131) 즉, 마이크로프로세서는 주변장치를 통해서 외부와 정보를 교환할 수 있으며, 정보를 외부와 교환하는 방법으로는 병렬통신과 직렬통신 2가지로 나눌 수가 있다.

일반적으로 셋톱박스(100) 내의 장치와 정보교환을 할 때는 통상적으로 고속의 통신속도를 필요로하여 한꺼번에 많은 정보를 처리할 수 있는 병렬통신 방식을 주로 쓴다. 이는 대량의 정보를 빠른시간에 한꺼번에 처리함으로써 셋톱박스(100)의 성능을 향상 시킬 수가 있기 때문이다. 이러한 방법의 대표적인 것이 마이크로프로세서 자체의 정보처리량을 증가시키는 것이며, 동시에 처리되는 정보처리량은 데이터 비트수로써 나타난다.

그러나, 모든 장비가 병렬통신 방식을 사용할 수는 없다. 그이유는 통신거리의 제한성, 구현상의 기술적인 어려움, 및 비용이 너무 비싸다는데 있다. 또한, 어플리케이션은 고속의 통신속도를 필요로 하지않을 경우도 있다. 이러한 이유로 셋톱박스(100)가 외부와의 통신을 할 때는 직렬통신 방식을 많이 사용한다.

직렬통신 방식이란 데이터비트를 1개의 비트단위로 외부로 송수신하는 방식으로써 구현하기가 쉽고, 멀리갈 수가 있고, 기존의 통신선로(전화선등)를 쉽게 활용할 수가 있어 비용의 절감이 크다는 장점이 있다. 직렬통신의 대표적인 것으로 모뎀, LAN, RS232 및 X.25등이 있다.

직렬통신방식은 크게 비동기식 방식과 동기식 방식 2가지로 나누어 진다. RS232는 비동기식 통신콘트롤러에서 나오는 디지털신호를 외부와 인터페이스 시키는 전기적인 신호방식의 하나를 일컫는다.

한편, 비동기식 통신콘트롤러를 일반적으로 UART라고 부른다. UART(151)는 셋톱박스(100)로부터 내장(또는 외장)형 모뎀이나 기타 다른 직렬장치로 데이터를 전송하기 위하여, 다음과 같은 역할을 담당한다.

1) UART(151)는 셋톱박스(100)의 병렬 회로인 시스템버스(140)를 통해 받은 바이트들을, 외부의 직렬장치에 전달하기 위해 하나의 단일 직렬 비트 스트림으로 변환시킨다.

2) 외부의 직렬장치로부터 수신한 데이터를 시스템버스(140)로 전송할 경우에는, 직렬 비트 스트림을 컴퓨터가 처리할 수 있도록 바이트로 변환한다.

3) 외부의 직렬장치로 데이터를 전송하기 위해 패리티 비트를 추가하며, 수신되는 바이트들의 패리티를 확인하고, 패리티 비트를 제거한다.

4) 데이터를 외부의 직렬장치로 내보낼 때에는 시작비트와 정지비트를 추가하고, 수신되는 데이터에서는 그것들을 제거한다.

5) 키보드나 마우스로부터 들어오는 인터럽트를 처리한다.

6) 다른 종류의 인터럽트 처리와 컴퓨터의 동작 속도를 장치의 속도와 동등하게 맞추도록 요구하는 장치를 관리할 수 있다.

UART(151)에서 나오는 신호는 보통 TTL(Time-To-Live)신호레벨을 갖기 때문에 노이즈에 약하고 통신거리에 제약이 있다. 이러한 TTL신호를 입력받아 노이즈에 강하고 멀리갈 수 있게 해주는 인터페이스 IC를 라인 드라이버/리시버(Line Driver/Receiver)(153)라고 부르며, 대표적인 것으로 RS232, RS422, 및 RS485 이다.

일반적으로 셋톱박스가 외부 직렬장치와 연결될 경우에는 RS232 코넥터의 신호선 모두를 사용하지만, 외부 직렬장치와 연결되지 않는 경우에는 TXD, RXD, 및 GND(Ground) 세개의 신호선만을 사용한다. 즉, 셋톱박스가 외부 직렬장치와 통신하지 않는 경우에는 셋톱박스 내부에 라인 드라이버/리시버를 구비할 필요가 없게 된다.

그런데, 종래기술에 따르는 셋톱박스는 외부 직렬장치와 거의 연결되는 일없이 사용되는 경우에도 라인 드라이버/리시버 칩을 구비하기 때문에, 이로인해 제조비용의 인상을 초래할 뿐만 아니라, 셋톱박스의 내부구조를 복잡하게 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 생산 원가를 절감하고 내부구조도 단순화 시킬 수 있는 셋톱박스를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 셋톱박스는, 직렬통신방식의 외부장치와 데이터의 송수신이 가능한 셋톱박스에 있어서, 송수신되는 상기 데이터를 직/병렬 변환처리하는 비동기화송수신기를 구비한다. 한편, 상기 비동기화송수신기는, 상기 외부장치와 상기 데이터를 송수신하기 위하여 데이터의 통신거리를 확장하고 노이즈를 제거하는 라인드라이버/리시버와 착탈가능하게 접속한다.

여기서, 상기 비동기화송수신기는 상기 라인드라이버/리시버와 상기 데이터를 TTL신호레벨로 송수신하며, 상기 라인드라이버/리시버는 상기 TTL신호레벨의 상기 데이터를 RS232신호레벨로 변환하여 상기 외부장치와 송수신한다.

이로써, 셋톱박스는 내부에 라인드라이버/리시버를 구비할 필요가 없기 때문에, 생산비용을 절가시킬 수 있을 뿐만아니라, 내부구조도 단순화시킬 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 디지털 셋톱박스를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도면을 참조하면, 셋톱박스(300)는 케이블신호 수신부(120), 저장부(131), 제어부(133), 그래픽 프로세서(135), 및 UART(범용 비동기화 송수신기)(351)를 구비한다. 한편, 케이블신호 수신부(120)는 튜너(121), 디모듈레이터(123), 디멀티플렉서(125), 및 디코더(127)를 구비한다. 여기서, 도 1과 동일한 부재에 대하여는 동일한 부재번호를 사용하였다.

케이블신호 수신부(120), 제어부(131), 저장부(133), 그래픽 프로세서(135), 및 UART(351)는 시스템 버스(140)를 통하여 서로 접속되어 있다.

디모듈레이터(123)는 아날로그신호를 샘플링하여 디지털 비트스트림으로 변환시킨다. 디멀티플렉서(125)는 디모듈레이터(123)에 의해 변환된 디지털 비트스트림의 PID를 기준으로 오디오신호, 비디오신호, 및 데이터를 풀어 디코더(127)에 전송한다.

제어부(131)는 리얼타임 OS, HDD(도시하지 않음), 그래픽 프로세서(135) 등 셋톱박스(300) 내의 각 요소들을 통제하고 관리한다. 또한, 제어부(131)는 웹서비스 요청 및 응답, 이메일수신 등의 데이터를 처리하기도 한다.

저장부(133)는 제어부(131)의 연산과정에 필요한 운영데이터 및 임시로 저장해둬야 하는 내부데이터 등의 저장소로써, 보다 빠른 연산이 요구될수록 많은 메모리가 필요하다. 셋톱박스(300)에서 사용되는 메모리의 종류로는 소프트웨어적인 업그레이드 등에 사용되는 플레시 메모리, 임시저장소인 램, 커널 혹은 I/O 시스템이 로드되는 이이피롬(EEPROM) 등이 있다.

UART(351)는 셋톱박스(300)로부터 내장형 또는 외장형 모뎀이나, 기타 다른 직렬장치로 데이터를 전송하기 위한 데이터 변환을 담당한다. 또한, UART(351)는 직렬장치로 부터 수신한 데이터를 셋톱박스(300) 내의 시스템버스(140)로 전송하기 위한 데이터 변환을 실행한다. 즉, UART(351)는 시스템버스(140)를 통해 수신된 병렬식 데이터의 바이트를 직렬식의 데이터비트 스트림으로 변환하여 직렬장치에 전송하며, 직렬장치로부터 수신한 직렬식의 데이터비트 스트림을 병렬식의 데이터 바이트로 변환하여 시스템버스(140)에 전송한다. 여기서, UART(351)는 라인 드라이버/리시버(353)와 착탈가능하기 접속될 수 있도록 구현된다.

라인 드라이버/리시버(353)는 UART(351)로부터 수신된 데이터를 직렬통신방식의 외부장치 즉, 데이터 통신기(201) 및/또는 데이터 단말기(203)에 전송하기 위하여 데이터의 통신거리를 확장하고 노이즈를 제거한다.

셋톱박스(300)와 외부장치(201 및/또는 203) 사이의 데이터의 송수신에 대하여 구체적으로 살펴보면, UART(351)는 셋톱박스(300) 내부의 병렬식 데이터의 바이트를 직렬식 데이터의 비트스트림으로 변환하며, 변환된 데이터를 착탈가능하게 접속된 라인 드라이버/리시버(353)에 전송한다. 이 경우, 라인 드라이버/리시버(353)에 전송되는 데이터는 TTL신호레벨을 갖는다. TTL신호레벨은 통신경로상의 데이터가 일정시간 지체되어 오류가 발생된 경우, 부정확한 데이터가 전송되는 것을 방지하기 위한 전송신호레벨 중의 하나이다. 또한, UART(351)와 라인 드라이버/리시버(353)는 착탈가능하게 접속되기 때문에, 셋톱박스(300) 자체의 내부구조는 단순하게 되며 또한, 그 생산비용도 절감할 수 있게 된다.

라인 드라이버/리시버(353)는 UART(351)로부터 수신한 TTL신호레벨의 데이터를 RS232신호레벨의 데이터로 변환한다. TTL신호레벨의 데이터는 노이즈에 약하고 통신거리에 제약이 있기 때문이다. 라인 드라이버/리시버(353)는 변환된 RS232신호레벨의 데이터를 외부장치(201 및/또는 203)에 전송함으로써, 데이터의 통신거리를 확장하고 노이즈를 제거한다.

본 발명에 따른 셋톱박스(300)는 직렬통신방식의 외부장치(201 및/또는 203)와 데이터를 송수신하는 경우에만 라인 드라이버/리시버(253)와 착탈가능하게 접속되기 때문에, 셋톱박스(300) 내부의 설계상의 구조를 단순화 할 수 있으며, 셋톱박스(300) 자체의 생산비용을 절감시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 셋톱박스는 라인 드라이버/리시버와 착탈가능하게 접속됨으로써, 셋톱박스 자체의 생산비용을 절감시킬 수 있을 뿐만아니라, 셋톱박스의 내부구조를 단순화시킬 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 일반적인 디지털 셋톱박스를 개략적으로 도시한 블록도,

도 2a는 DB-25 RS232 코넥터의 사양을, 도 2b는 DB-9 RS232 코넥터의 사양을 도시한 도면, 그리고

도 3은 본 발명에 따른 디지털 셋톱박스를 개략적으로 도시한 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

120 : 케이블신호 수신부 131 : 저장부

133 : 제어부 135 : 그래픽 프로세서

151 : UART 153 : 라인 드라이버/리시버

Claims

직렬통신방식의 외부장치와 데이터의 송수신이 가능한 셋톱박스에 있어서,

송수신되는 상기 데이터를 직/병렬 변환처리하는 비동기화송수신기를 구비하며,

상기 비동기화송수신기는, 상기 외부장치와 상기 데이터를 송수신하기 위하여 상기 데이터의 통신거리를 확장하고 노이즈를 제거하는 라인드라이버/리시버와 착탈가능하게 접속하며, 상기 라인드라이버/리시버와 상기 데이터를 TTL신호레벨로 송수신하고,

상기 라인드라이버/리시버는 상기 TTL신호레벨의 상기 데이터를 RS232신호레벨로 변환하여 상기 외부장치와 송수신하는 것을 특징으로 하는 셋톱박스.
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