包括音頻埠的設備以及用於測試該設備的方法
2023-07-02 20:21:46
專利名稱：包括音頻埠的設備以及用於測試該設備的方法
技術領域：
本發明涉及一種包括音頻埠的設備以及一種用於測試該設備的方法。尤其涉及一種具有兩個用於立體聲輸出信號的音頻埠的機頂盒或數字衛星接收器。
背景技術：
機頂盒和數字衛星接收器被廣泛用來接收數位電視電纜節目或衛星節目，並且通常用智慧卡來操作，以便也允許對被擾頻的付費電視頻道進行解碼。智慧卡也稱作IC卡，是可攜式信息介質，大小與信用卡相當。在本說明書中，機頂盒的表述將被用來描述通過電纜、衛星、或通過陸地接收來接收數字和/或模擬電視節目的設備。
機頂盒是複雜的數字設備，它在生產期間需要大量的測試，並且在銷售之後由於其高度集成的數字結構也需要不時的維修。眾所周知，為數字機頂盒提供一種所謂的FFT接口，以便進行工廠功能測試(FFT)。這是一種工具，它提供通過使用例如PC的外部計算機經由低電平驅動器來驅動機頂盒硬體的能力。所述計算機經由標準RS232串行連接連接到機頂盒，該機頂盒包括例如在後面板上的各個埠。該工具允許在工廠加工期間進行簡單的存取，尤其允許當機頂盒關閉時用於設備生產之後的消費者測試。它對於銷售診斷或開發測試之後也非常有用。
隨著集成電路的集成度的增加，機頂盒的大小也越來越小。但是在後面板要使用大量的所謂SCART連接器，這種連接器在歐洲被廣泛使用，並且機頂盒越小，則可用於連接器的空間就越少。對於機頂盒的基本操作，至少視頻和音頻連接器必須被提供有通常為立體聲的音頻再現，並且必須以單獨的多個連接器、具有每個管腳專門用於一個特定信號的幾個管腳的唯一連接器、以及單獨和混合連接器的組合的形式在機頂盒的後面板提供各個連接器。
在更早的歐洲申請022918329.0中公開了一種用於測試設備的方法，該方法使用一種被插入到設備的智慧卡讀取器的測試適配器來測試設備。這就使得避免了RS232接口，但是當使用這種測試過程時就不能測試用智慧卡進行的設備的正常操作。為了測試機頂盒的所有功能，計算機連接不可排除在由機頂盒提供的任何其它標準功能以外。
發明內容
根據本發明，將一種設備的現有音頻埠用作測試該設備的接口。特別是，使用該設備的立體聲輸出的埠。在一個優選實施例中，立體聲輸出的一個埠被用於從控制計算機接收數位訊號，另一個埠被用於從該設備將數位訊號發送到控制計算機。這就允許串行連接，這種串行連接與廣泛用於機頂盒的RS 232連接兼容。
經由在設備、控制計算機以及用於音頻信號的放大器之間連接的測試適配器來進行測試信號與音頻信號的分離。通過利用高通和低通濾波器，在測試適配器和設備中可以簡單地分離音頻信號和測試信號，從而當測試該設備時允許設備的全部功能性。有利的是所述設備的已有的晶體振蕩器被用來將數字數據調製成頻率超過20kHz的載波信號，例如頻率在頻率範圍1-10MHz之內。
本發明對機頂盒的測試尤其有用，所述機頂盒通常被提供有RS232標準連接，但是本發明也可用於其他數字設備的測試，例如通常也包括至少一個音頻埠的視頻記錄器和音頻系統。
現在通過優選實施例和參考示例性附圖來解釋本發明，其中圖1示出了用於測試機頂盒的測試結構；圖2示出了接口板和機頂盒的相關電路元件的方框圖；圖3示出了被調製成載波信號的數位訊號；以及圖4示出了用於機頂盒的測試序列的數據串。
具體實施例方式
在圖1中示出了數字機頂盒1的測試結構，該測試結構包括控制計算機3和測試適配器2，所述適配器2充當在機頂盒1和控制計算機3之間的接口。該實施例中的測試適配器2實際上是一個接口板，該接口板提供機頂盒1的音頻埠與控制計算機3之間的數據傳輸。在該實施例中，經由音頻電纜4和RS232電纜5進行連接，從而提供在機頂盒1與控制計算機3之間的雙向串行數據連接。
測試適配器2還包括一個模擬音頻輸出，其能夠經由電纜6連接到音頻放大器(未示出)，以便經由揚聲器來再現音頻信號。所述測試結構還可以包括一個電源7，用於給測試適配器2提供電源電壓，例如3.3V或5V。或者，如下所述，可以由機頂盒1來給測試適配器2供電。
測試適配器2可以是例如一種簡單的電路板，包括用於分離模擬音頻信號和數字測試信號的電路，並且包括用於音頻電纜4和6以及RS232電纜5的插頭。從而機頂盒1不需要目前廣泛使用的RS232埠來連接到控制計算機3。使用如圖1所示的測試結構，在整個測試過程期間提供機頂盒1的全部功能性，就象以前用機頂盒的後面板上的RS232埠一樣。
當使用音頻電纜4和6以及傳統模擬音頻電纜時，使用例如RCA連接器在大約20Hz到20kHz的低頻範圍內發送機頂盒1的音頻信號。使用測試適配器將來自控制計算機3的數字測試信號調製成高頻信號，例如調製成大約1-10MHz的載頻，並且在機頂盒1中通過解調器對其進行解調。在測試適配器2和機頂盒1中可以使用例如簡單的低通和高通濾波器來簡單地分離低頻和高頻信號。機頂盒1對控制計算機3的測試信號的響應經由機頂盒1的振蕩器被調製成載頻、並且經由音頻電纜4被發送到測試適配器2、在測試適配器2中被解調、並且隨後經由電纜5和測試適配器2被發送到控制計算機3。
具體的，機頂盒1包括兩個用於立體聲輸出信號的音頻輸出埠，測試適配器2包括用於連接到機頂盒1的兩個對應的埠。一個音頻埠用於經由測試適配器2將測試信號從控制計算機3發送到機頂盒1，另一個音頻埠用於經由測試適配器2將機頂盒1的響應發送到控制計算機3。
圖2中示出了測試適配器2和機頂盒1各自的電路的示意性方框圖。測試適配器2包括接口板10，該接口板包括兩個音頻埠11和12，用於連接到將被測試的機頂盒1的左和右立體聲輸出埠13和14。接口板10還包括用於連接到各個放大器的音頻埠15和16，以及用於串行連接到各個控制計算機的RS232埠17。來自控制計算機的測試信號在緩衝級18中被緩衝，並且隨後利用振蕩器19被調製成高頻載波，以便經由音頻埠12和14發送到機頂盒1。
來自接口板10的測試信號經由高通濾波器20連接到其後跟隨有鑑頻器和緩衝級22的檢測器21，該檢測器從高頻載波中分離並且提取數字測試信號。隨後如現有技術一樣，測試信號經由串行RS232接收端23連接到中央處理單元(CPU)。
來自CPU的響應信號經由RS232發送聲道24與振蕩器25的高頻信號相結合，以便將數位訊號調製成高頻載波。隨後該信號經由高通濾波器26連接到機頂盒1的左音頻輸出聲道的輸出埠13，以便發送到接口板10的音頻埠11。在接口板10上，經由高通濾波器27從左音頻信號中分離出被調製的載波信號，並且經由檢測器28對其進行解調。隨後檢測器28的輸出信號經由鑑頻器29、緩衝級18和RS232埠17發送到控制計算機。
機頂盒1的左和右立體聲聲道31和32的音頻輸出信號經由DC截除電容(cut capacitor)33、34以及低通濾波器35、36，作為已知的音頻範圍20-20kHz中與DC無關的低頻信號連接到音頻輸出埠13和14。在接口板10上，音頻信號經由低通濾波器37、38和DC截除電容39、40連接到音頻輸出端15和16，以便經由音頻電纜發送到音頻放大器。
可以通過任何具有例如在1-10MHz範圍內的振蕩頻率的晶體振蕩器來提供振蕩器19和25的載頻，並且所述載頻不必具有相同的頻率。因為低頻音響信號和高頻載波信號的的大頻率分離，因此可以使用非常簡單的低通和高通濾波器20、26、27、35、36、37和38，例如簡單的無源電阻/電容(RC)濾波器。
如參考圖1所述，可以通過例如獨立的電源來提供接口板10的有源電路的電壓。也可以通過機頂盒1來提供電源電壓，下面將參考圖2來解釋。
當機頂盒1接通時，振蕩器25被激活用以檢查接口板10是否連接。當接口板10已連接時，則接口板10的繼電器30或任何其它不需電源就閉合的開關與埠11和12連接在一起。隨後在機頂盒的埠13和14之間存在一個閉合的環路，並且因此機頂盒1的檢測器21和鑑頻器22接收振蕩器25的未調製的振蕩信號。
鑑頻器22與積分器41相連接，積分器41與邏輯電路42連接。當在檢測器21出現載頻時，積分器41隨後將一個關閉開關43的信號提供給邏輯電路42，以便將電壓提供給接口板10。在該實施例中，開關43旁路在音頻輸出放大器32與低通濾波器36之間的截除DC電容34，以便利用音頻放大器30的DC電平。該DC電源可以由放大器30簡單地處理，因為接口板10需要的電壓很低。
接口板10包括穩壓器44，該穩壓器由來自機頂盒1的DC電源電壓經由低通濾波器45供電，並且隨後所述穩壓器44給接口板10的所有有源電路提供各個電壓。穩壓器44也打開繼電器30，以便打開音頻埠13與14之間的環路。隨後接口板10充分運行，並且準備進行機頂盒1的測試。
在沒有連接到機頂盒1的接口板時，當打開機頂盒時，在埠13和14之間沒有環路。隨後機頂盒識別出沒有連接接口板，並從而切斷振蕩器25，以便進行機頂盒1的正常操作。
當機頂盒1識別出經由閉合環路的接口板10的連接時，機頂盒1進入測試模式，並且等待由連接到接口板10的控制計算機提供的數字命令信號，如參考圖1所述。因為接口板10的RS232埠17符合RS232標準，所以接口板10對於控制計算機是透明的，並且對於機頂盒1的測試不必改變控制計算機的任何硬體或軟體。因為調製的載波信號和音頻信號在接口板和機頂盒上被分離，所以當使用接口板10來測試時機頂盒保留全部的功能性。而且當音頻放大器連接到音頻輸出埠15和16時，在測試中也可以包括機頂盒1的立體聲輸出信號。對於提供例如在300Ω和1kΩ之間的輸出阻抗的音頻輸出，接口板10被設計成符合普通的機頂盒規格。
振蕩器19和25的載頻的選擇直接涉及串行連接波特率。比特持續時間與載波周期之間的比率大於10是進行可靠操作的良好的基礎。而且，為了確保音頻和RF載頻在機頂盒1和接口板10上簡單並且低成本的分離，載頻應當比機頂盒的最大音頻頻率高大約20到50倍。在機頂盒1中，可以使用一個頻率大約為4到5MHz的已經可用的振蕩器25例如對來自機頂盒1的CPU的發送數位訊號進行調製。將來自控制計算機的數位訊號調製成載頻的接口板10的振蕩器19也可以在相同的頻率範圍內工作。
使用這些頻率，可以通過接口板10和機頂盒1來簡單地處理大約400kHz的最大波特率。用於經由RS232連接測試數字機頂盒的典型波特率通常不大於1153千波特。
現在參考圖3來解釋將數位訊號調製成RF載頻。通過一個開關來開始/停止調製載頻，該開關被提供有數位訊號。邏輯值「0」表示RF載波停止，邏輯值「1」表示RF載波開始。隨後可以以數據字來逐位發送測試信號，所述數據字包括例如每8位信息和一個奇偶較驗位。
在圖3a中示出了一個這種類型的基本字符格式的示例如果不必發送信息並且發送信道處於等待狀態，則存在RF載波信號。隨後在時間t1開始信息發送。被調製的數據字包括第一位，其總是「0」，隨後是8個數據位，值分別為「0」或「1」。在時間t2，發送奇偶校驗位以提供對數據位1到8的奇偶校驗信息，並且隨後在載頻上提供一個「停止」信息。
所有的位具有相同定義的時間長度，因為載頻的周期大約是一個位的持續時間的十分之一，因此一個值為「1」的位包括大約十個載頻的振蕩周期。因此例如具有位序列「11011101」的一個字節信息產生一個用於調製器的包絡線信號，如圖3b所示。在圖3c中示出了用於圖3b的字符值的、作為結果而產生的、調製的載波信號。
以這種方式定義載頻的電平允許機頂盒1在遠長於發送位的時間期間持續地監控從控制計算機接收數據並且確定接口板是否被移除。當經由檢測器21不再檢測到載頻時，切斷由振蕩器25提供的載頻，並且機頂盒返回到操作的正常模式，在該正常模式下RS232連接被禁止。
通過機頂盒1來檢測測試適配器的存在有幾種可能性一種可能性是機頂盒包括測試適配器存在檢測器46，如圖2所示，其一直工作用於檢測任何被提供到音頻輸出14和檢測器21的載波信號。另一種可能性是使用來自振蕩器25的載波信號，例如在機頂盒1通電之後，觀察音頻埠13和14之間的環路，並且當環路閉合時，為測試方式初始化機頂盒1，在該測試方式中機頂盒1已經準備好與控制計算機結合用於測試。
參考圖4來解釋一個用於機頂盒1的測試序列的示例在圖4a中示出了一個具有N+2個字符1，…，N+2的被調製的載波信號，所述N+2個字符具有提供測試信息的串行數據位信息。所述載波信號按照參考圖3所解釋的方式被調製。
圖4b中示出了機頂盒1對圖4a的載波信號的響應。當機頂盒接收具有信息字符的載波信號時，機頂盒假設，接口板連接到機頂盒以便測試機頂盒。隨後機頂盒1進入測試模式，在該模式下機頂盒1響應來自控制計算機3的信息數據，並經由音頻埠13將各個測試結果提供給控制計算機3。當載波信號不再出現或者不再被檢測到時，機頂盒1假設，在一個超時間隔之後測試結束並且接口板10被移除。
可以以非常低的成本來實現經由音頻輸出埠13和14來建立RS232連接所需要的在機頂盒內部各種各樣的功能。可以使用僅包括一個電阻和一個電容的低成本高通和低通R/C濾波器。作為檢測器21，可以使用一個二極體和一個電容，對於產生載波信號可以使用機頂盒內的一個已經可用的振蕩器25。也可以以簡單的方式來布置調製器，因為僅載頻的「開/關」調製被用於信息數據的發送。例如可以通過一個簡單的電阻開關來進行調製，該電阻開關響應將被發送的數據而導通和切斷載波信號。如上面參考附圖2所述，也可以僅用具有一些低成本的元件的機頂盒來提供到接口板10的電源。或者，如參考圖1所述，當機頂盒的成本必須保持最少時，可以通過外部電源來給接口板10供電。
本發明不限於如上根據附圖所示和所述的實施例，並且對於本領域的技術人員來說，在不背離本發明的範疇的情況下可以做出各種各樣的修改。當對於機頂盒和接口板的分離使用兩個具有完全不同的頻率的載波信號時，也可以僅經由一個音頻埠來安排數據發送和接收。本發明也可以以與上述應用於機頂盒的方式一樣的方式，特別應用於數字環繞放大器、DVD播放器或DVD記錄器、數位電視機和其它任何包括至少一個音頻埠的數字設備。
權利要求
1.一種用於測試設備的方法，其特徵在於所述設備(1)的音頻埠(13，14)被用作測試該設備(1)的接口。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於用於測試的數字數據被連續地發送到所述設備(1)，所述數據被調製成頻率超過20kHz的載頻，尤其是在頻率範圍100kHz-20MHz之內的載頻。
3.根據權利要求1或2的方法，其特徵在於所述設備(1)的立體聲輸出埠(13，14)用於進行測試，一個埠(14)用於將數位訊號發送到所述設備(1)，以及另一個埠(13)用於從所述設備(1)發送數位訊號。
4.根據權利要求2或3的方法，其特徵在於所述設備(1)的振蕩器(25)用於產生載頻，並且所述數位訊號通過開/關切換模式被調製成所述載頻。
5.根據任一在前權利要求的方法，其特徵在於測試適配器(2)用於進行測試，所述測試適配器包括第一埠(11，12)，用於連接到所述設備(1)的音頻埠(13，14)；第二埠(17)，用於連接到控制計算機(3)；以及振蕩器(19)，用於將來自所述控制計算機(3)的數位訊號調製成頻率超過20kHz的載頻。
6.根據任一在前權利要求的方法，包括步驟a)在所述設備(1)通電之後，所述設備(1)將載波信號提供至該設備(1)的第一音頻輸出(13)；b)所述設備經由檢測器(21)檢查所述載波信號是否回送到第二音頻埠(14)；c)如果所述檢測器(21)沒有檢測到載波信號，則切斷所述載波信號，並且所述設備進入正常操作模式；d)如果所述檢測器(21)檢測到載波信號，則所述設備響應於控制計算機(3)的操作而進入測試模式。
7.根據權利要求6的方法，其特徵在於在所述載頻回送到第二音頻埠(14)的情況下，所述設備(1)旁路DC阻塞電容器(34)，以便將電源電壓提供至測試適配器(2)，所述電源電壓被所述測試適配器(2)用來打開在所述測試適配器(2)的接口板(10)上的兩個音頻埠(11，12)之間的環路。
8.一種包括音頻埠(13，14)和測試模式的設備，所述設備由外部控制計算機(3)來控制，其特徵在於所述音頻埠(13，14)可用於將測試信號發送到所述控制計算機(3)或從所述控制計算機(3)發送測試信號。
9.根據權利要求8的設備，其特徵在於所述設備(1)包括振蕩器(25)和調製器，以便經由所述音頻埠(13)為發送數字測試信號而產生一個調製的載波信號。
10.根據權利要求8和9的設備，其特徵在於所述設備(1)包括低通和高通濾波器，以便將測試信號與模擬音頻信號(26，36)組合，和/或將測試信號與模擬音頻信號(20，35)分離。
11.根據在前權利要求8-10中的任一個的設備，其特徵在於所述設備包括解調器(21，22)和測試適配器存在檢測器(36)，所述測試適配器存在檢測器用於檢測被連接到所述設備的音頻埠(13，14)的測試適配器。
12.根據在前權利要求8-1 1中的任一個的設備，其特徵在於所述設備包括兩個用於立體聲輸出信號的音頻輸出埠(13，14)，其中一個輸出埠(13)可用於發送串行數位訊號，另一個輸出埠(14)可用於接收串行數位訊號。
13.根據在前權利要求8-12中的任一個的設備，其特徵在於音頻埠(13)用於對連接到所述設備(1)的測試適配器(2，10)的電路供電。
14.一種使用根據權利要求1-7中的任一個的方法的設備。
全文摘要
一種包括音頻埠的設備(1)，該音頻埠可用於測試所述設備的接口。在優選實施例中，所述設備包括多個立體聲輸出埠，一個埠用於接收來自控制計算機(3)的數字測試信號，另一個埠用於將數位訊號從設備發送到控制計算機(3)。為了分離測試信號和音頻信號，使用在所述設備(1)、控制計算機(3)和用於音頻信號的放大器之間的測試適配器(2)。所述測試信號被調製成頻率超過20kHz的載波信號，例如頻率在1－10MHz的頻率範圍之內。這就允許串行連接，該串行連接與廣泛用於機頂盒的RS232兼容。
文檔編號G01R31/00GK1520195SQ20041000289
公開日2004年8月11日 申請日期2004年1月20日 優先權日2003年1月20日
發明者派屈克·威爾, 奧利維爾·霍爾, 爾 霍爾, 派屈克 威爾 申請人:湯姆森特許公司