機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構的製作方法

2023-06-16 09:04:46

專利名稱：機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及信息家電領域，特別涉及機頂盒接收功能技術領域，具體是指一種機頂 盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構。
背景技術：
現代社會中，隨著科學技術的不斷發展，人們越來越多的與電視節目密不可分，而作為 人們日常生活中接觸最頻繁的就是電視機，為了能夠擴展信息家電的功能，也就是使得電視 機能夠實現多種信號接收功能，數字機頂盒是必不可少的組成部分，而在現有技術中，目前 的衛星和地面的雙模機頂盒往往需要設計兩個高頻頭、兩個解調器在同 一塊主板上來實現， 相應的解決方案請參閱圖1所示。從而，在此方案中，要實現雙模機頂盒必須要增加一個高 頻頭和一個解調晶片，還需要主晶片支持雙模輸入，根據2008年市場行情中的元器件基本報 價，高頻頭4美金，解調晶片1美金，雙模主晶片與單模主晶片差價3美金，周邊元器件3 美金，從而對比單模機頂盒，雙模機頂盒至少會增加11美金的成本費用，這樣就使得機頂盒 的製造成本大幅度提高，同時增加了電路的複雜程度，為機頂盒技術的進一步發展帶來了很 大的障礙。

實用新型內容
本實用新型的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種能夠完全實現衛星和地面 雙模信號接收功能、電路結構簡單、運行過程快捷方便、製造成本較低、工作性能穩定可靠、 適用範圍較為廣泛的機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構。
為了實現上述的目的，本實用新型的機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構具 有如下構成
該機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構，包括機頂盒內的功能電路和與機頂 盒相連接的電視機，其主要特點是，所述的電路結構中還包括機頂盒內的USB驅動功能模塊 和USB接口功能模塊，所述的機頂盒內的功能電路依次通過所述的USB驅動功能模塊和USB 接口功能模塊與一個USB電視棒相連接。該機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構中的USB驅動功能模塊包括USB電 視棒驅動程序註冊單元、USB設備檢測和配置單元、USB設備啟用控制單元和USB設備數 據收發控制單元，所述的機頂盒內的功能電路依次通過所述的USB電視棒驅動程序註冊單 元、USB設備檢測和配置單元、USB設備啟用控制單元和USB設備數據收發控制單元與所 述的USB接口功能模塊相連接。
該機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構中的USB設備數據收發控制單元為 USB設備數據收發單向管道控制單元。
該機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構中的USB電視棒中設置有從USB接 口功能模塊，所述的機頂盒內的USB接口功能模塊與所述的從USB接口功能模塊相連接。
採用了該實用新型的機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構，由於其中機頂盒 的主晶片支持USB 2.0功能，而且機頂盒大多配置了 HOST USB 2.0接口 ，而市場上已經流 行的USB電視棒通常都帶有Slave USB接口 ，並通過軟體驅動支持，實現了 USB電視接棒 插入單模的機頂盒的USB接口中，從而實現了雙模信號接收的功能，從而完全省掉外加晶片 等帶來的成本，在不增加晶片等硬體成本的基礎上，實現了原先單模機頂盒的雙模信號接收 的功能，而且增加了靈活性，既可以在電腦上看電視，也可以在機頂盒上看電視，從而使機 頂盒在功能上更有竟爭力，而且電路結構簡單，運行過程快捷方便，製造成本較低，工作性 能穩定可靠，適用範圍較為廣泛，為數字機頂盒技術的進一步發展和普及應用奠定了堅實的
_^礎g


圖1為現有技術中的雙模機頂盒的電路結構示意圖。
圖2為本實用新型的機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電if各結構連接示意圖。 圖3為本實用新型的機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構的功能實現的系統 架構示意圖。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。 請參閱圖2和圖3所示，該機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構，包括機頂 盒內的功能電路和與機頂盒相連接的電視機，其中，所述的電路結構中還包括機頂盒內的USB 驅動功能模塊和USB接口功能模塊，所述的機頂盒內的功能電路依次通過所述的USB驅動 功能模塊和USB接口功能模塊與一個USB電視棒相連接。同時，該機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構中的USB驅動功能模塊包括 USB電視棒驅動程序註冊單元、USB設備檢測和配置單元、USB設備啟用控制單元和USB 設備數據收發控制單元，所述的機頂盒內的功能電路依次通過所述的USB電視棒驅動程序注 冊單元、USB設備檢測和配置單元、USB設備啟用控制單元和USB設備數據收發控制單元 與所述的USB接口功能模塊相連接；所述的USB設備數據收發控制單元為USB設備數據收 發單向管道控制單元了；所述的USB電視棒中設置有從USB接口功能模塊，所述的機頂盒 內的USB接口功能模塊與所述的從USB接口功能模塊相連接。
其中，市場上已經流行的USB電視棒，其主要原理是通過這樣的裝置接收地面廣播數字 信號並解析成TS流由USB接口傳輸到電腦中，利用電腦軟體解碼TS流，並且通過播放器 進行播放，從而實現在電腦上收看地面廣播電視。
在實際應用當中，本實用新型的關鍵思想在於機頂盒軟體的USB驅動功能模塊的設計。 下面重點介紹如何在機頂盒平臺上實現該驅動。
1 、 USB網絡通信的軟體系統結構
圖3描述了整個網絡中從應用程式到最底層晶片之間的系統架構關係。
作為晶片廠家提供了最底層的晶片和USBD驅動程序，同時已有的單模機頂盒還提供了 其他NIM等驅動、中間件和應用層軟體。因此需要軟體實現的就是USB轉TS信號這個層次。
所以為了實現USB電視棒的應用，只需要在中間件和USBD驅動之間增加一個針對TS 信號流轉換的驅動，然後中間件有相應的接口去處理TS流之後的解析、解碼、播放等功能。
2、 USB電視棒的驅動的設計
在機頂盒軟體中編寫USB驅動，主要需要實現這樣幾部分工作
* 註冊USB驅動程序
* 4企測和配置USB設備
* 啟用USB網絡設備
* 通過USB設備發送和接收數據
註冊驅動程序，是為了通知USBD驅動層，以便後面收到USB相關的消息。
當有新的USB設備插入USB接口時，USBD驅動層會依次詢問所有註冊過的驅動程序是
否支持該設備。如果驅動程序識別了該設備，驅動程序就要配置並啟用該設備，並實現向該
設備發送和從該設備接收數據的功能。
下面分章節詳細介紹每一步驟的細節內容。 (1)註冊USB驅動程序要實現USB連接USB電視棒，首先需要註冊電視棒的USB驅動程序。註冊USB驅動
程序，只要調用usb—register—driver函數。該函數需要兩個參數 struct cfattach*，指向driver的結構體指針， int driver—type, —個整數表示driver類型。
也就是說，要註冊USB驅動，需要提交一個struct cfattach結構體。這個結構體定義如下
struct cfattach {
const char *ca_name; /* name of attachment */
LIST—ENTRY (cfattach) ca—list; /* link on cfciriver's list */
size—t ca_devsize; /★ size of dev data (for malloc) */
cfmatch—t ca_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);
Z* technically, the next 2 belong into "struct cfdriver" */
int (化a一rescan)(struct device *, const char *,
const int *) ,. /★ scan for new children */ void (*ca_childdetached) (struct device *, struct device *),■
其中有幾個函數指針
cfmatch_t ca_match; 當USBD檢測到1斤的l]SB設備時，會調用這個函數，如杲這個函數返回不為0，則認為
該驅動支持該設備，會繼續調用
void (*ca attach) (struct device *, struct device *, void *) 來啟用該設備。—
而當USBD檢測到USB設備被拔走時，會調用
int (*ca_detach)(struct device *, int); 來通知驅動程一序。驅動程序可以在這個函數中釋放已經申請的系統資源。
所以要註冊一個USB驅動程序，只需要定義一個struct cfattach結構體，在結構體中填上
相應的函數指針，然後調用usb—register—driver函數就可以了 。
(2 )檢測和配置USB設備
前面一節已經提到，當有新的USB設備插入時，系統會調用結構體中ca_match函數決 定該驅動是否支持該設備。如果該函數返回不為O,則認為該驅動支持該設備。系統定義了 宏USB—MATCH來方便定義ca_match函數。
該函數只需根據傳入參數中的vendor ID和product ID判定該設備是否為支持的驅動設 備，如果支持，返回非O即可。
發現了支持該設備的驅動之後，系統會繼續調用ca_attach函數來配置該設備。
在這個函數中，需要根據設備的特性，配置該設備，為將來啟動該設備做準備。通常配 置的內容包括選4,該i殳備的configuration,設定該configuration下的每個interface的alternative setting等等(具體內容需參照USB規範，USB CDC規範和設備晶片提供商的要求)。 (3 )啟用USB網絡設備 對於USB網絡設備，系統還存在一個啟用設備的過程。也就相當於在Linux中，如果用 戶在命令行輸入
驅動需要完成啟用該設備發送和接收功能的工作。驅動程序需要提供一個device_open 的函數。這個函數中一般會初始化發送和接收數據的隊列，並啟動接收數據功能。
通常當用戶在命令行下輸入ifconfig tv_usb up之後，驅動程序要啟動該設備的接收功能。 (4 )通過USB設備發送和接收數據
前面章節提到，USB設備的發送和接收數據是通過endpoint為通路的，也就可以把 endpoint看作一個單向管道，通過該管道可以發送或者接收數據。
在USBD驅動中，可以調用usbd_open_pipe函數為某一個endpoint開一個pipe,然後調 用usbd—setup—xfer函數建立一個基於該管道的傳輸請求，最後調用usbd—transfer函數發送該 請求，根據某一個endpoint的方向，系統可以分辨該請求是發送數據還是接收數據的請求。
在usbd_transfer函數中，加入一段由USB數據轉換為TS流的代碼來完成數據轉換。該 轉換代碼的原理是首先申請一塊大小與已存在的視頻緩存相當的內存空間作為USB數據緩 存， 一旦USB接口有數據進入，就存入此緩存。該數據經過了 USBD的驅動解析，已經去除 了 USB的協議頭尾和控制字，是真實的TS碼流數據。 一旦TS碼流數據進入此緩衝，根據 設置好的DMA通道傳輸映射到視頻緩存中。視頻緩存是數據驅動型緩存，也就是一旦有數 據進入，解碼器將自動開始解碼直到無數據進入。
值得一提的是，USBD驅動還允許使用者在提交請求時提供一個回調函數指針，以便在 系統完成請求以後，及時通知使用者程序。我們可以通過此回調函數來作為狀態回傳，以便 上層軟體進行異常處理。
實現以上技術方案的參考文獻還包括如下 (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-l.32.pdf
其具體實施方式
如下
Conexant方案機頂盒連接MOTO CABLE MODEM的原始碼實現。 系統已經定義了宏
USB_DECLARE_DRIVER(name)來方便定義驅動結構體。用這個宏可以快速定義一個驅動程序結構體。
USB—DECLARE—DRIVER (m〇t〇)
以上是&oto驅雲J中的driver結構體定義。
系統定義了宏USB—MATCH來方便定義ca—match函數。
USB_MATCH (moto)
struct usb—attach—arg *uas = aux,'
if ( (uaa_>vend〇r == 0x07b2uaa-〉product == 0x5101) | | (uaa—>vendor == 0x0 69b && uaa_>product == 0x704)
return UMATCH—VEND〇R_PR〇DUCT ,
} — —
return UMATCH—NONE,'
} _
以上是Moto驅動中的driver match函數。
發現了支持該設備的驅動之後，系統會繼續調用ca_attach函數來配置該設備。系統定義 了 USB—ATTACH宏方便該函數的定義。
USB_ATTACH(moto) { _
struct moto—softc *sc : (struct m〇t〇—softc *)self;
usbd_device—handle dev 二 uaa->device/ usbd status err;
以上是Moto馬區動中的driver attach函H
在MOTO驅動中，主要完成這樣幾個工作
參 i殳定configuration number為1
參 i史定interface 1的alternative setting為1
參保存endpoint的地址以備後用
讀取設備的MAC地址
以下分別列出了完成這幾項工作的原始碼。
err = usbd_set—c〇nfig—n〇(dev, M〇T〇—CONFIG—NO, 1); if (err)
printf ( "moto: setting conf丄g f ailed\n" ) U S B—AT T AC H—E RROR—RE T URKf , } — — —
以上是driver attach函數設定configuration number=l 。 for (j=0', jcdesc—>bNumInterf ace,. j++ )
err = usbd—device2inte:rf ace—handle (dev, j, &sc—>m〇t〇—if ace),' if (err)
printf ("moto: getting interface%d handle failed\n", j )formula see original document page 9以上是driver attach函數讀取設備的MAC地址。
在MOTO驅動中，發送和接收數據隊列由moto—rxtx—list—init函數初始化，該函lfc的代碼 列在以下。
int moto—rxtx—list—init(struct moto—softc *sc) /*工nit V
sc-〉rx—buf = sc—〉netbuf—alloc (MOTO—NET—BUFSZ, sc—>netop dev) sc—>rx—len[0] = M〇T〇—NET—BUFS2; — —
sc-〉r;x—buf [ 1 ] = 0 ,-sc->r>c—len [ 1 ] = 0 ;
sc _>rx—xfer [ 0 ] = usbd—alloc—xfer (sc->moto—udev) ,■ sc-〉rx—xfer_buf[0] 二 usbd—alloc—buffer(sc—〉rx xfer[0] sc-〉rx xfer[l]二O,' /*工nit TX V
sc->tx—xfer ， usbd—alloc—xfer (sc->moto—udev) sc->tx—xfer—buf[0] = usbd—alloc—buffer(sc-〉tx—xfer [ ] return 0,'
以上是初始化發送和接收數據隊列。其中，sc->rx—xferjmf[0]是給底層USB驅動使用的 接收數據buffer,所以調用usbd—alloc—buffer函數分配，而sc-〉rx—buf[0]是給上層Nucleus網 絡層使用的buffer空間，所以調用netbuf—alloc函數分配。在下面一節會看到，當底層USB 驅動收到數據以後，需要把sc->rx—xfer—buf!O]中的數據拷貝到sc->rx—bufJO]中去。
sc->tx—xfer—buf[O]是給底層USB驅動^吏用的發送數據buffer。在下面發送和接收數據一 節中會用到。
通常當用戶在命令行下輸入ifconfig ethx up之後，驅動程序要啟動該設備的接收功能， 在MOTO中，表格9列出了完成這段功能的代碼。
usbd—setup—xfer (sc->rx—xfer , sc->moto—ep [M〇T〇—ENDPT—RX], — sc, sc-〉rx—xfer—buf[0] , MOTO—BUFSZ,
USBD—SH〇RT=)CFER=〇K, USBD—N〇—￥lME〇UT, moto—rxeof); usbd—transfer (sc->rx—xf[ 0 ] )
以上是啟動運收數據功能。 —
這段代碼的解釋參見下一章節通過USB設備發送和接收數據。
MOTO驅動給上層提供的發送數椐函數為unet—moto—xmit數。該函數將傳入參數中buffer 中的數據拷貝到USBD驅動的buffer中去，然後調用usbd—setup—xfer建立一個基於發送數據 endpoint的發送請求，最後調用usbdjransfer函數提交該請求完成發送數據功能。
Adj ust packet size, according to CDC spec. */ count = 丄ength if(!(count&0x3f>)
count++
memcpy (sc->tx—xfer—buf [〇],buffer, length)
usbd_setup_xfer(sc->tx—xfer[0], sc->m〇to_ep[MOTO—ENDPT—TX], sc,sc二〉tx—xier—buf , Sount, USBD—NO—COPY | USB"B_F〇Rc"i:_SH〇RT—XFER, 2〇0〇0, moto txeof)
M〇T〇BUFSZ) , /★ Transmit */
err = usbd—transfer(sc-〉tx—xfer[0]);
以上是發送數據的;￡程。 —
上面列出了完成這段功能的原始碼。由於USB設備規範中的CDC規範要求發送數據長 度不為USB endpoint frame大小的整數倍，所以需要根據數據長度調整長度。 接收數據流程
接收數據功能是在unet—moto—fill—叩en—i函數中啟動的。在這個函數中，提交一個基於 接收數據的endpoint的請求。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_〇K, USBD—NO j工MEOUT, moto—rxeof )'-usbd—transfer (sc->:rx—xfer )
以上是啟動哀收數據功能。 —
在提交這個請求時，指定請求完成的回調函數為moto—rxeof。當USBD驅動從該endpoint 收到數據之後，就會調用moto—rxeof函數。而moto—rxeof函數在把收到的數據發送給Nucleus 網絡層之後，再提交一個基於該endpoint的請求，指定回調函數位自身，這樣就形成一個循 環，每次收到數據都會調用moto_rxeof函數把數據傳給Nucleus網絡層，直到底層接收數據
異常，或者該函數異常退出為止。表格ll列出了完成這項功能的原始碼。
memcpy(*( (char**)sc —>rx_buf[0] ), sc->rx—xfer—buf[〇],tota丄 len); sc—〉netbuf一addlist ( sc—〉rx—buf [〇],sc —>rx—len [〇],sc—〉netop dev) if (data == NULL) —
isr—trace("M〇t〇not enough memory to receive packet.\n", 0, 〇)； g〇t〇 done;
}
sc-〉rx—buf[0] 二 data/
sc—〉rx二len[0] = M〇T〇—NET—BUFSZ; #ifdef M〇f〇—DEBUG —
isr_trace("Moto: : deliver \n", 0, 0); 弁endif— dons :
/* Setup new transfer. */
usbd—setup—xfer(xfer, sc->moto—ep[MOTO—ENDPT—RX],
sc, sc—>rx—xfer一buf[〇],M〇T〇—BUFSZ,
USBD—SHORT二XFER二OK | USBD—NO二COPY,
USBD—M〇—TIMEOUT, moto—rxeof); usbd—transfer (xfer)
以上是Moto—rxe^f函數向上傳送數據，並提交下一個請求。
採用了上述的機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構，由於其中機頂盒的主芯 片支持USB2.0功能，而且機頂盒大多配置了 HOST USB 2.0接口，而市場上已經流行的USB 電視棒通常都帶有Slave USB接口，並通過軟體驅動支持，實現了 USB電視接棒插入單模的 機頂盒的USB接口中，從而實現了雙模信號接收的功能，從而完全省掉外加晶片等帶來的成 本，在不增加晶片等硬體成本的基礎上，實現了原先單模機頂盒的雙模信號接收的功能，而且增加了靈活性，既可以在電腦上看電視，也可以在機頂盒上看電視，從而使機頂盒在功能 上更有竟爭力，而且電路結構簡單，運行過程快捷方便，製造成本較低，工作性能穩定可靠， 適用範圍較為廣泛，為數字機頂盒技術的進一步發展和普及應用奠定了堅實的基礎。
在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出 各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和範圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性 的而非限制性的。
權利要求1、一種機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構，包括機頂盒內的功能電路和與機頂盒相連接的電視機，其特徵在於，所述的電路結構中還包括機頂盒內的USB驅動功能模塊和USB接口功能模塊，所述的機頂盒內的功能電路依次通過所述的USB驅動功能模塊和USB接口功能模塊與一USB電視棒相連接。
2、 根據權利要求1所述的機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構，其特徵在於， 所述的USB驅動功能模塊包括USB電視棒驅動程序註冊單元、USB設備檢測和配置單元、 USB設備啟用控制單元和USB設備數據收發控制單元，所述的機頂盒內的功能電路依次通過 所述的USB電視棒驅動程序註冊單元、USB設備檢測和配置單元、USB設備啟用控制單元 和USB設備數據收發控制單元與所述的USB接口功能模塊相連接。
3、 根據權利要求2所述的機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構，其特徵在於， 所述的USB設備數據收發控制單元為USB設備數據收發單向管道控制單元。
4、 根據權利要求1至3中任一項所述的機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構， 其特徵在於，所述的USB電視棒中設置有從USB接口功能模塊，所述的機頂盒內的USB接 口功能模塊與所述的從USB接口功能模塊相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構，包括機頂盒內的功能電路、與機頂盒相連接的電視機、機頂盒內的USB驅動功能模塊和USB接口功能模塊，所述的機頂盒內的功能電路依次通過所述的USB驅動功能模塊和USB接口功能模塊與一USB電視棒相連接。採用該種結構的機頂盒實現衛星和地面雙模接收功能的電路結構，完全省掉了外加晶片等帶來的成本，在不增加晶片等硬體成本的基礎上，實現了原先單模機頂盒的雙模信號接收的功能，使機頂盒在功能上更有競爭力，而且電路結構簡單，運行過程快捷方便，製造成本較低，工作性能穩定可靠，適用範圍較為廣泛，為數字機頂盒技術的進一步發展和普及應用奠定了堅實的基礎。
文檔編號H04N5/00GK201282509SQ20082015452
公開日2009年7月29日 申請日期2008年10月28日 優先權日2008年10月28日
發明者冰 張 申請人:上海大亞信息產業有限公司