解析数字机

目前流行的卡机种类很多，有带模块的CI模块机，有带2卡或3卡的多系统卡机，还有免卡并可以手动或自动升级的卡机，操作界面有中文的，有英文的，还有多语言系统的。对于广大烧友来说，中文的操作界面方便实用，Sky-Net2300就是其中具有代表性的一款。

刚刚拿出2300的时候，很是兴奋，银色的上盖配合银色的面板，搭配的浑然一体。流线型的门镜漂亮时尚。面板中央有6个按键可以供你选择，可以完成音量及频道变动等基本操作。但是按键彼此间是分离的，有些松动，手感不是很好。右侧有一个卡门，内部设有卡槽，可供法国电信VIACESS加解密使用。后档板设有电源开关，2组RCA（一路视频，两路音频）输出，一路高频头供电（LNB IN），一路用于级连使用的接口（LNB OUT），简单实用。值得注意的是，厂商预留了S端子输出（Y/C 亮度信号/色度信号）（后面做详细解释）。

打开机器的上盖，不难发现，整机共分为4大部分，一是电源部分，二是主板部分。三是显示板部分。四，CA部分。下面我要将各主要部分的工作原理，特点介绍给各位。

首先是电源，本机选用的是以UC3842为核心的单端反击式的开关电源，其基本原理如下：

输入的交流信号（目前在我国使用的是220V/50HZ）通过X电容，噪声滤波器⑥（目的主要是防止电网上面的干扰信号串入整机电源，同样也防止开关电源产生的干扰反串回电网），经过4个整流二极管①组成的桥式整流器转成“直流”，但是“直流”还存在一些交流成份，因此需要一个大的电解电容②作滤波处理。还要特别指出，由于“直流”的电压较高，通常采用400伏的耐压设计。UC3842③是一个可以产生PWM（占空比可调）脉冲信号的芯片，振荡频率由外部的电容决定3842产生PWM脉冲，控制MOS管④导通或截止，将上面介绍的"直流"再转变为交流信号，通过高频变压器⑤耦合到副边。由于变压器绕组之间存在绕线圈数的某种特殊的关系，输出的交流信号经过肖特基二极管（因为频率较高，不能使用普通的整流二极管）进行半波整流，π型滤波器后就变成主板，显示板等需要的电源。还要指出，由于电源在不同状态时（例如，待机，看新闻类节目，看电影或电网电压的波动等等），主板上面的元器件消耗的电流有所不同，电压有升高或降低的现象出现，为了保证电压的稳定性，电源部分的副边增加了TL431和光藕等器件组成的反馈网络，将输出的电压变化反馈到3842，再由它调节PWM的占空比保证电压输出正常。这样做，提高了电源的效率，电源的稳定性（将输入的交流电压调到AC50伏，机器依然能够正常工作）。电源输出共有7组：分别是22V，30V，12V，5VA，5VD，3.3V。其中22V是提供室外用的高频头LNB正常工作的电源，通过LM317将22V转变成13V或18V输出，如果LNB是双极化单输出的，可以正常切换水平/垂直，左旋圆极化/右旋圆极化信号。30V是提供TUNER（也称高频头或高频调谐器）上面的调谐电压，这个电压加在变容二极管上会产生不同的频率（950MHZ~2150MHZ），通过这个频率对输入信号进行零中频解调。12V通过电压转换电路转成5V输出给音频D/A（数字转模拟）转换芯片HT82V731提供电源。有人会问，电源输出不是有5VA和5VD吗？可以直接输出呀。实际不然，芯片要求的电源精度较高，使用开关电源直接输出的较难达到要求，需要使用三端稳压器做二次稳压处理。5VA是供给TUNER内部的芯片,放大器的电源使用，因为是模拟部分的电源，故称5VA.5VD是供给DRAM，FLASH和74系列芯片电源使用，主要涉及到数字部分因而被称作5VD，这样做的用途是防止在电源上的相互串绕，保证输出信号的指标，降低TUNER的门限。3.3V主要供给CPUST20，STI3520等芯片的工作电源。

谈到主板部分就要先谈整个接收机的整体方案，本机的方案由意大利和法国两家著名半导体公司SGS和Thomson合并而成的ST公司推出的多种芯片的整机方案之一，既早期的由STV0199＋ST20-TP2＋Sti3520所组成的方案，是ST公司推出的四片装的改进型方案，但已经是几年前的事情了。

下面逐一介绍下主板的工作流程:

1、27M信号是系统的基本时钟，对于数字机来说极为重要，通电后，74HCU04①产生激励信号经晶体振荡器②产生27M信号，并输入到ST20做系统时钟。由于CPU要与输入的码流中的27M信号相同步，因此CPU要对27M信号作相应的调节。首先ST20发出一个PWM的信号，通过一个积分电路将其转换为直流电压，再通过运放芯片358③作直流放大后将其加在变容二极管上（一种特殊的器件，电容值是随着调整两端的电压而变化）。改变晶振两端的负载电容，达到调节晶振的振荡频率。如果晶振损坏或变容二极管被击穿都会造成晶振不起振，机器不开机的现象。

2、TUNER①（又称调谐器）与STV0199C②组成前端单元。本机选用早期降频与QPSK解调分离的方案，并非现在的一体化的调谐器。TUNER内部有一个放大电路和一个I2C总线控制的锁相环电路。放大电路是一个低噪声宽频放大电路，其增益主要用于补偿LOOP的损耗，保证输入锁相环IC的信号强度与输入信号强度保持一致。内部的锁相环电路主要是用来降频，将输入的IF信号（950MHz~2150MHz）降频为I,Q（相位相差90度）基带信号。由于数字信号与模拟信号不同，采用的是0中频解调，其特点在于VCO（压控振荡器）产生的振荡频率与信号的输入频率相同。I，Q信号经过STV0199的处理（QPSK解调芯片STV0199，集成了双路AD变换器、数字解调器和前向纠错电路，采用数字去交织、数字滤波、相位幅度均衡和维特比/里德-索洛蒙前向纠错，该芯片具有较好的邻频道抑制特性，可应用于SCPC系统。STV0199集成了去交织、平方根奈奎斯特匹配滤波器、相位/频率恢复时钟、可变速率数字滤波器、捕捉跟踪环路和维特比/里德-索洛蒙前向纠错电路，采用通用输出接口(3.3V输出)并集成了DiSEQC调制器，输出串行或并行的MPEG-2或DIRECTV数据流。）将信号还原成并行的TS流输出至CPU（ST20）。要指出有个很特别的信号叫做AGC（自动增益控制），STV0199可以通过调节TUNER内部放大器的放大量，保证输出TS的误码率小于2E-4的量级。我们看到菜单内部的信号强度实际上读的读数就是STV0199的数值，可以反应当时的信号强度。

3、整机的程序是放在2个FLASH③（本机用的是富士通公司的29F400TC-90），通电后，各IC先后被复位，ST20将FLASH内部的程序调出来直接或放到DRAM④缓冲后，调入ST20执行指令，从前端部分的TS流经过CPU①的处理，将其还原成MPEG的数据流交给STI3520②作处理。STI3520按照码流中的相关信息（例如，视频部分N制/PAL制，4：3/16：9，音频，立体声 ，单声道等）合成音视频信号并将其存储在SDRAM⑤内，再通过各自的D/A转换芯片（音频是PT82V731，视频是STV0119）转换成模拟信号输出。

作为方案的核心ST20-TP2，其功能强大：

（1）集成了32位可变长精简指令集的CPU，主频速度为0～50Hz，有8K的在片SRAM，支持最大200MB／s的数据宽度；

（2）具有可编程的存储器接口，支持SRAM和DRAM混用的形式，数据宽度可为8，16，32bit，支持PCMCIA模式；

（3）支持异步和同步两种串行通讯方式；

（4）有内部集成的解扰模块，支持DVB的通用加扰方式的解扰。本模块具有多种接口：包括两个MPEG解码的DMA接口、两个SmartCard的接口、码流输入的DMA接口、块移动的DMA接口、图文接口和IEEE1284接口等；

（5）其开发工具中包括标准C的编译器和库，可利用软件实现以下功能：①MPEG系统层的解复用；②对其它设备（模块）的驱动和同步；③电子节目表的过滤和显示；④条件接收的实现。解复用过程是一个软件和硬件混合的方式，ST20－TP2用DMA方式将接口芯片输入的码流直接放人存储器中，用软件来判断码流的类型并解复用。若判断出码流是用DVB标准加扰的码流，则通过存储器到存储器的DMA传输方式传到解扰模块中去，进行解扰后再利用软件解复用。

方案中作为MPEG解码的芯片3520，ST方案的解码芯片使用STI 3520，它包括视频解码部分、音频解码部分和一个锁相环。视频解码部分可实时解码符合MPEG－1和MPEG－2标准的，视频分辨率为720×480×60Hz或720×576×50Hz的码流，通过垂直和水平方向的过滤器来实现显示图像格式的转换。音频解码部分可解符合MPEG标准的音频码流，采样率可为32、44.1、48kHz。

音视频数据通过8bit的数据接口输入，3520能自动抽出时码进行音视频同步。有在屏显示的功能，用户定义的位图可以叠加在显示图像上，要显示的位图由ST20百接写入内存中。

STI3520有四个主要接口：微控器接口、存储器（DRAM或 SDRAM）接口、视频接口、音频接口。微控器接口用来传送数据、音视频的中断请求以及其它一些控制信息；

存储器接口传送控制动态存储的地址和数据；视频接口输出复合、分量、S－Video等格式的信号，信号中可包含在屏显示信息；音频接口输出音频的时钟及PCM数据。在存储器容量大于2MByte的时候，PAL解码和在屏显示可同时执行，在屏显示的颜色为16色。

在解码前，3520先从PES码流中抽出时间标志，同时将码流其它有用的信息抽出，将它们放入3520的寄存器中。3520的存储器接口控制DRAM的读写和刷新，DRAM提供显示缓存、数据缓存、已解码数据缓存和在屏显示缓存。在视频解码过程中，四个过程同时进行，即输入码流到缓存、 寻找输入码流的启始码、对一副图像进行解码、显示一幅图像。对每一个进程，ST20都要设置参数并通过中断监视其事件的通讯。

3520输入数据缓存的大小由软件定义，输入数据写入DRAM的进程独立于其它的解码进程，写入DRAM前，数据先通过1kbit的内部 FIFO（先入先出寄存器），在对 MPEG－2（MP@ML）进行解码时，最大持续输入码率为 15Mbps，最大猝发输入码率为280Mbps，猝发输入深度为1kbit。

启始码探测器搜寻缓存中码流的图像层的启始码，当找到一个之后，启始码探测器启动一个中断，微控器此时就可开始读出启始码后的数据。当一个新图像开始 Piture的解码时，或当软件对其进行调用时，启始码探测器启动。

图像解码进行整幅图像的解码，当整幅图像解码完成时，此进程停止，等待解下一幅图像的指令。在一幅图像的解码进程开始后，码流从压缩数据缓存中读出，进入变长解码器（Variable-length Code Decoder），图像重建过程开始，重建后的图像写入DRAM中的已解码缓存段中，当一幅图像解码在进行时，下一幅图像的启始码探测也已开始。

图像数据的输出格式符合I－TU－ R656规范，为使解码图像的水平尺寸与显示图像相适应，3520O可对亮度和色度信号进行采样率的转换。

在屏显示功能允许软件将位图叠加到任何区域的解码图像上， ST20可在任何时候将位图数据读出和写入。

音频解码部分主要包括四大块：主机接口和控制寄存器块，用于主机和音频部分的通信以及音频控制器的设定；输入处理块，用于包一层的解复用响应，有一段256Byte的内部FIFO，在将音频数据输入DRAM之前，先解出时间标志，将音频数据段与时间标志捆绑起来；数字信号处理块，利用MPEG的Layer1和Layer2的算法进行音频解码；PCM输出决，将 PCM的音频输出组织为所需要的串行输出格式，并产生音频D／A转换器的所有控制信号。

由3520输出的音频信号直接进入D/A转换芯片HT82V731①，输入信号包括数据，左右声道的时钟信号，D/A转换用的采样时钟。经过D/A转换的信号再通过后面的放大器4558②放大后输出。如出现无音频或声音失真的问题，一般都是这部分元件损坏或元件虚焊所造成。

由3520输出的视频信号直接进入D/A转换芯片STV0119③，输入信号包括数据，H（行脉冲），V（场脉冲）I2C信号组成，由于图像的设置与音频相同是从数据流中分离出来的，而STV0119是一棵视频转换的专用芯片，他可以合成PAL-B，D，I，G，NTSC制式的信号，输出信号有CVBS，Y/C或CVBS，R，G，B输出等，可以通过I2C总线控制。本机选择的是CVBS及Y/C输出，但是没有外接的S端子。有条件的烧友可以DIY，增加Y/C输出的功能。

主板上面还有两个接口，一个是显示板部分的接口，另一个是CA的接口。

显示板的作用是做频道显示，按键操作，接收遥控器信号，内部有一个CPU（ATMEL公司的89C2051）主要的作用是做LED（数码管）显示。但控制全部由ST20完成。

CA部分由一个卡槽和一些分力元件构成，满足7816规范，支持VIACESS加密系统。可以支持现在使用的V2.3，V2.4，V2.5版本。

总的来说，本机属于低成本的CA机种，特别是软件部分，使用的还是老百胜的软件，容易死机及丢失频道等一些问题，一般的操作还是可以的，适用于初级烧友使用。由于本人的能力有限，对数字机的知识掌握的还不是很多，有错误之处繁请各位指出。