准机卡分离技术的实际应用 ——采用数字机顶盒适配器实现数字电视一体机

引言

数字电视的整体转换已经过了多年，我国大中城市的消费者大部分都使用了数字电视机顶盒，但是从消费者的消费习惯和体验模式来分析，有较多消费者对目前机顶盒常见的几个缺憾期待解决：

1.电视与机顶盒拥有两个遥控器，操作不方便。

2.大多数家庭客厅里电视柜的位置已经摆放有DVD，音频功放等，如果再放一个盒子，已经没有位置了。

3.不方便挂墙，目前有数据统计平板电视有50%到60%的消费者会选择挂墙收看的方式。

4.用户界面不友好，没有采用统一的OSD风格。

5.数字机顶盒出来的信号经过传输线一定会有损失。

于是，我们的政府主管部门顺应需求，适时地提出了建立机卡分离的标准。目前在我国市场上，主要存在两种机卡分离技术方案：基于PCMCIA接口和基于USB接口，PCMCIA是由深圳国微主持开发和推广，基于USB接口的UTI是清华大学开发推广。国内厂商已经研发的数字电视一体机，也都基本采用上述之一的机卡分离技术。从国外发展数字电视的经验来看，这种技术是符合数字电视的发展潮流，符合消费电子的经济规律，也符合广大消费者的利益，这种方式的商业运作模式简单的说：即运营商发行sim卡，电视整机设备生产采用独立系统的电视整机设备，sim卡和电视整机设备之间定义一个标准接口电路，例如USB或PCMCIA接口，在此接口上形成一个可支持各种CA的模组或独立器件，这种模式的发展，对企业标准化，提高质量，规模生产，降低成本，以及快速流通都起到一定的帮助。

但是除了CA的基本收视应用以外，各地的广电运营商对机顶盒还有一些特殊要求，例如不同风格的UI界面，不同的综合业务运作模式，不同的数据信息格式，以及各种各样的中间件协议，等等这些都要求机顶盒制造商作一些定制服务，客观上也限制了目前高度标准化的机卡分离一体机的推广。

既然是这样，我们在思考，有没有一种方式？既能照顾到消费者的消费利益，又能适应中国目前现在的国情？

答案是有的，即采用数字机顶盒适配器实现数字电视一体机。

一、技术特征

我们开发的这种一体机，避开了传统意义上的机卡分离技术，我们采用数字机顶盒适配器的技术，也就是适配器部分保持完整的，独立的原数字电视机顶盒的所有功能，如果给他接上一个12v或者5v电源，就是一个数字机顶盒，它的研发，生产，测试与现行的过程完全一样，继续保持一个独立的流程，它的广电运营商认证，CA商的认证也都是独立于电视设备，所以解决了目前市场上数字电视一体机认证的繁琐，并保持了独立的测试认证过程，使得研发和制造可以适应现有的各种CA。模拟电视解调部分与显示部分组成电视设备，也是一个独立的系统，与现有的模拟电视完全一样，其研发生产认证测试过程与现有的模拟电视完全一样。结构上我们把数字机顶盒适配器制作的非常便携小巧，尺寸与现有3.5寸硬盘大小相仿，相当于一个数字SIM卡与电视之间的适配器，消费者只需将SIM卡插进数字机顶盒适配器，再将数字机顶盒适配器插进电视设备，即完成了一体机的SIM卡安装过程。本解决方案的系统结构如图1。

图1 （系统框架图）

表1 （硬件接口定义表）

表2 （交互协议设定的数据格式表）

图2 （通信流程图）

对消费者而言，购买到的产品与机卡分离一体机是完全一样的。在UI和遥控操作等方面我们特别设计了符合消费者习惯的友好界面，设计了一个简洁的，可完成数字电视机顶盒以及电视设备所有功能的一体化遥控器。

为实现以上功能我们定义了具有创维自主知识产权的硬件接口，驱动协议以及机顶盒适配器和电视设备系统之间的通信协议。

电视设备和机顶盒适配器各自设置有控制芯片，根据数模一体机的特点，定义物理接口，设计一套数字机顶盒适配器与电视整机设备的接口驱动程序，定义同样的UI界面，共享一个遥控器，将数字机顶盒适配器模块的视频以数字流传输给电视整机设备，从而实现数字电视地观看。

二、硬件接口定义

其中，数字机顶盒适配器的物理接口采用公座接口，而电视设备的物理接口采用与公座接口完全吻合的母座接口。物理接口采用32位接口，其每位定义如表1所示。

由此可知，物理接口的第1、2、32端口为视频分量Y/Pb/Pr信号接口；第5、7端口为串行通信接口；第6端口为红外遥控IR接口；第8、25端口为5v电源接口；第9端口为12v电源接口；第11-14、19-22端口为LVDS信号传输接口；第16、17端口为I2C通信接口；第24端口为数字机顶盒适配器的检测接口；第29、30端口为音频左右声道信号接口或IIS信号接口；其余端口均为地线。

三、通信流程以及通信协议

数字机顶盒适配器和电视设备之间的物理接口之间采用本方案独特的接口驱动程序，即：数字机顶盒适配器与电视设备在通讯过程中由令牌传递确定当前的工作权限；物理接口中串行通信接口用于传输指令和数据；数字机顶盒适配器与电视设备共享遥控器，数字机顶盒适配器的接口处理器与电视设备的接口处理器均接收红外遥控IR信号，使红外遥控IR信号不在物理接口中传递，但是只有握有令牌的一方去执行遥控命令；并且，握有令牌的一方在需要对方协助时向对方发送命令，对方接收后回复确认；在切换操作时，握有令牌的一方将令牌交给对方，另一方收到后回复确认。

表3 （数据交互协议规定的指令Command信息）

表4 （数据交互协议规定的数据（Data）信息）

具体来说，令牌状态及传递信息包括字节，大致含义如下：

Token=00：令牌查询；Token=01：未握有令牌者回复给握有令牌者的信息；

Token=10：转让令牌；Token=11：握有令牌者发送给未握有令牌者的信息，并发送“心跳”。

开机流程结合图2所示。其中，DTV表示数字机顶盒适配器，而ATV表示电视设备。当电视设备开机初始化后，电视设备取得令牌并显示开机画面；然后，电视设备通过物理接口中第24端口检测数字机顶盒适配器是否存在；当数字机顶盒适配器存在时，进一步检测开机通道是否为电视状态，以及检测上次关机是否为数字电视状态。而当数字机顶盒适配器开机初始化后，数字机顶盒适配器的接口处理器通过物理接口发送令牌查询指令（Token=00），若电视设备没持有令牌，则由数字机顶盒适配器取得令牌。当电视设备和数字机顶盒适配器之间需要交换令牌时，则由目前持有令牌的一方向另一方发送令牌转让指令（Token=10），收到令牌的一方会回复对方，从而完成令牌的传递，从而完成信号通道的切换操作。

物理接口中串行通信接口采用数据交互协议进行信息交互，如表2所示，由数据交互协议设定交互信息的数据格式包括：数据头（Lead code）信息、令牌（Token）状态及传递（Length）信息、指令（Command）信息、数据（Data）信息和奇偶（Parity）校验值信息。

数据头信息固定为字符0xADDA；

从政府与消防中介组织的关系上来看，他们之间的联动合作是推动社会的自我消防管理能力提升的一个重要平台。 在消防中介组织成立初期，政府通过政策扶持，主要是在组织经费、业务对接、客户开发方面予以扶持。 在消防中介组织逐渐成熟之后，可以采取政策支持，适当授权，对消防中介组织的运行不进行任何控制，从一方面组建消防中介服务的行业协会，授权给相应的消防协会对其进行监督管理，使消防中介机构能够加强自身的建设，在市场化竞争中不断发展。[8]

传递（Length）信息占6个bit，定义本条交互信息的数据格式的长度；

指令或命令（Command）固定为一个1字节，并且，不同字符代表的指令的描述含义如下表3所示：

数据交互协议规定的数据（Data）信息，其可以为固定字节长度，也可以为不固定字节长度，但通常不会超过62字节。其中，不同字符代表的数据描述信息如表4所示：

最后是奇偶（Parity）校验值信息，长度不定。

本解决方案已进入量产阶段，已得到了一些广电运营商的支持，相信在不久的将来，一定会成为数字电视一体机市场上强有力的竞争产品。