介绍机顶盒、DVB 接口模块

YANG158798 2018-10-12

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接口模块

机顶盒的主要接口

本章主要介绍了机顶盒的各种接口，包括 CVBS、RJ45、RS232、S端子、YPbPr、HDMI、RF、Scart、SPDIF以及USB等。

RS232(串口)

EIA-RS-232C

RS232，即推荐标准232(recommend standard 232)，这是美国电子工业协会(EIA)制定的一种异步串行物理接口标准。其全称为“EIA-RS-232C”。

EIA-RS-232C
缩写	描述
EIA	美国电子工业协会
RS	推荐标准(Recommended Standard)
232	标识号
C	RS232的最新一次修改(1969)，还有RS232B、RS232A

RS232可以用来做什么

连接两台电脑

RS232可以连接两台电脑，使这两台电脑进行通信。如两台电脑用户进行实时聊天，或一台电脑向另一台传送文件。

连接电脑与单片机

RS232可以连接电脑与单片机，使电脑和单片机进行通信。使用电脑控制单片机进行AD采样，单片机会将结果反馈给电脑。

连接两个单片机

RS232可以连接两个单片机，使这两个单片机之间进行通信。CDMA模块向GPS模块请求位置信息并接收和显示。

RS232有什么特性

距离

最远距离为50英尺

双向

双向传输，全双工通讯，20kbps

负逻辑

采用负逻辑传输数据量

RS232接口的结构是怎样的

RS232接口的结构
引脚	缩写	描述	引脚	缩写	描述
1	CD	载波检测	6	DSR	通讯设备就绪
2	RXD	接收数据	7	RTS	请求发送
3	TXD	发送数据	8	CTS	允许发送
4	DTR	数据终端就绪	9	RI	响铃指示器
5	GND	信号地

RS232的标准连线法

当A端的设备准备好后，发出DTR（数据设备就绪）信号，传至B端的RI（响铃）和DSR（通讯设备就绪）。这样，只要A准备好（DTR），B端就会产生呼叫（RI）并准备好（DSR）。

注意到A端的RTS（请求发送）、CTS（允许发送）和B端的CD（载波检测）连在一起，则说明A一旦请求发送（RTS）将立即得到允许（CTS），并使B端检测到载波信号（CD）。 A端的TXD与B端的RXD相连，A发送，B接收。

RS232的简化连线法

原来RTS和CTS是用来询问和回答是否可以传输数据。但在这种连接方式下，就成了纯粹告诉对方自己是否可以进行通讯。此时RTS和DTR都可以用来对数据流进行控制。

A端的DTR（数据设备就绪）发出信号，当B端准备好后，B端的DTR（数据设备就绪）向A端的DSR（通讯设备就绪）发出信号。接下来就可以通过RTS（请求发送）和DTR（允许发送）来控制通信。

RS232只有9针的型号吗

还有25针的型号
目前很少人使用25针D型
9针和25针连接器间的对应关系如左图所示

RS232的应用举例（Java软件层代码）

代码	说明
CommPortIdentifier s = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(“COM2”);	// 获取COM识别号s：识别号为COM2
SerialPort port = (SerialPort) s.open(“Read”, 30);	// 打开COM2口：只读方式、等待30秒
port.setSerialPortParams(	// 配置串口属性
1200,	// 波特率（Baud Rate）为1200
8,	// 数据位（Data Bits）为8位
1,	// 停止位（Stop Bits）
0	// 奇偶校验（Parity）
);	// 配置完毕
// ……	// 其他操作
注意到这里有一些比较重要的属性：COM口，波特率，数据位，停止位，校验位；其他还有回调函数等的设置。

机顶盒的RS232接口有什么用

升级

通过串口连接电脑和机顶盒进行机顶盒的升级

调试

开发阶段对机顶盒调试；提供电路工作情况

网口RJ45

网卡接口RJ45

RJ45是IEC(60)603-7标准化的8针插孔或8孔插座，它用于局域网和ADSL用户的设备连接，有两种线序（直通线、交叉线）

RJ45网卡接口类型

DTE

Data Terminal Equipment
类型：数据终端设备
应用：路由器以太网接口等
特点：“主动通信设备”

DCE

Data Communications Equipment
类型：数据通信设备
应用：交换机等
特点：“被动通信设备”

RJ45网线插头的线序

T568A线序

白/绿：输入数据（+）
绿：输入数据（-）
白/橙：输出数据（+）
蓝：保留为电话使用
蓝/白：保留为电话使用
橙：输出数据（-）
白/棕：保留为电话使用
棕：保留为电话使用

T568B线序

白/橙：输出数据（+）
橙：输出数据（-）
白/绿：输入数据（+）
蓝：保留为电话使用
蓝/白：保留为电话使用
绿：输入数据（-）
白/棕：保留为电话使用
棕：保留为电话使用

RJ45两种线序使用场景

两端都是B线序

对等连接

制作一条网线

这里以B线序为例，我们平时使用的路由器、电脑接口都可按此线序。

1.剥线

以T568B线序为例，制作网线接口（即水晶头），首先用双绞线剥线器将双绞线塑料外皮剥去2—3cm

2.排线

绿色线对与蓝色线对放在中间位置，橙色线对与棕色线对靠外，形成左一橙、左二蓝、左三绿、左四棕

3.理线

小心地剥开每一线对，将线芯按T568B标准排序，将线芯拉直压平、挤紧理顺（朝一个方向紧靠）

4.剪切

将裸露出的双绞线芯用压线钳、剪刀、斜口钳等工具整齐地剪切，只剩下约13mm的长度

5.插入

一手以拇指和中指捏住水晶头，金属引脚朝上、弹片朝下。另一手捏住双绞线，插入水晶头直至凹槽顶端

6.检查

检查水晶头正面，查看线序是否正确；检查水晶头顶部，查看8根线芯是否都顶到顶部

7.压接

确认无误后，将RJ-45水晶头推入压线钳夹槽后，用力握紧压线钳，将突出在外面的针脚全部压入RJ-45水晶头内，RJ-45水晶头连接完成

8.检测

同一标准安装另一侧水晶头，完成直通网线的制作。另一侧用T568A标准，则完成一条交叉网线的制作。最后用线序测试仪进行接线检查。

USB

Universal Serial BUS（通用串行总线）

USB是即插即用 | 热插拔接口，它定义了外部总线标准，规范了电脑与外部设备的连接和通讯，支持鼠标、调制解调器和键盘等设备，替代串口和并口，电脑必配接口

USB的优势

使用方便

热插拔：不需要重复“关机-插拔设备-开机”；即插即用：驱动程序和应用软件可以自动启动，无需用户干预，不需要用户配置硬件。

标准统一

不同于串并口繁杂的标准，使用USB的设备都遵循相同的标准；这样在使用USB的外设时，可以更加便捷，兼容性好

连接设备多

可以连接多个设备。 PC上有多个USB接口，每个接口还可以作为USB HUB再同时连接多个设备使用 ( 注：最高可连接至 127 个设备 )

高传输速率

USB2.0接口的最高传输率目前可达48Mb／s，比串口快了整整400倍，比并口也快了四十多倍。

独立供电

USB接口提供了内置电源。USB电源能向低压设备提供5V的电源，新的设备就不需要专门的交流电源。

支持多媒体

提供对电话的两路数据支持，可支持异步以及等时数据传输,使电话可与PC集成,共享语音邮件及其它特性。

USB的不同型号

U盘

类型：USB（A型）

单片机USB

类型：USB（B型）

MP3播放器

类型：Mini USB

手机充电口

类型：Micro USB

USB的引脚

A型和B型

4脚USB示意图

Mini和Micro USB

5脚USB示意图

USB的接口通信

USB电缆

一对互相缠绕的数据线和屏蔽层可以避免外界的干扰。

USB通信

反向不归零编码和差动信号保证数据的完整性并减少噪声干扰。

USB协议的版本

	USB 1.0	USB 1.1	USB 2.0	USB 3.0
最大传输速率	1.5Mbps(192KB/s)	12Mbps(1.5MB/s)	480Mbps(60MB/s)	5Gbps(640MB/s)
速率	低速（Low-Speed）	全速（Full-Speed）	高速（High-speed）	超速（Super-Speed）
最大输出电流	500mA	500mA	500mA	900mA
推出时间	1996年1月	1998年9月	2000年4月	2008年11月

机顶盒的USB接口

浏览文件

可以外接U盘等存储设备以浏览其中的文件名、文件信息等。

播放视音频

可以播放外接存储设备里的图片、视频或音频文件。

存储视音频

机顶盒用户在观看电视节目的时候用来存储录制的视音频。

升级机顶盒

必要的时候可以通过USB对机顶盒进行升级。

RF射频

radio frequency，RF射频接口

俗称有线电视接口，它是最早的播放设备连接方式，是视频信号（CVBS）和音频信号（Audio）混合编码。

早期使用模拟电视信号的时候，通过RF接口来连接信号源和模拟电视；现在使用数字电视信号，则是使用RF接口连接信号源和数字电视机顶盒。

RF接口特点

传输信号

模拟信号（视音频混合）
数字信号（TS流）
模拟信号 + 数字信号

布局

传输距离远
只需要一根线，美观简易
布线完备

RF接口和高频头

传输信号

本质：接口
类型：有各种型号的接口
作用：传输同轴电缆里的射频信号（RF信号）

高频头

本质：调谐器
类型：模拟高频头和数字高频头
作用：接收射频信号、频道选择、高频信号放大及变频

布局

模拟电视信号与有线电视信号布局

SCART

俗称“扫把头”

欧洲大部分音视频设备，它有多组Scart接口， female(孔)，21芯插座，具有视频输入输出、隔行RGB输入、伴音输入输出、s端子输入等信号。上图中，右侧红框内的接口即为SCART接口。

SCART引脚图

多组SCART

第一组

两个用于识别信号的管脚：
8脚 - 视频/射频信号模式选择
16脚 - RGB/视频信号选择

引脚	信号
1	右声道伴音输出信号
2	右声道伴音输入信号
3	左声道伴音输出信号
4	伴音信号地
5	蓝色信号地
6	左声道伴音输入信号
7	蓝色输入信号
8	CVBS/射频信号模式选择
9	绿色信号地
10	悬空
11	绿色输入信号
12	悬空
13	红色信号地
14	地
15	红色输入信号
16	RGB/CVBS信号选择
17	输入输出视频信号地
18	RGB/CVBS信号选择地
19	射频输出信号
20	CVBS输入信号
21	公用地（外壳）

RGB/CVBS信号

第二组

无识别信号，根据实际信号手动切换OSD；一般包含了视频／亮度信号输入和色度信号输入等

引脚	信号
1	右声道伴音输出信号
2	右声道伴音输入信号
3	左声道伴音输出信号
4	伴音信号地
5	蓝色信号地
6	左声道伴音输入信号
7	——
8	视频/射频信号模式选择
9	通用地
10	悬空
11	——
12	悬空
13	色度信号地
14	地
15	色度输入信号
16	——
17	视频亮度信号地
18	——
19	射频输出信号
20	视频/亮度输入信号
21	通用地（外壳）

亮度-色度信号

第三组

如果包含第三路Scart接口，则大致与第一组Scart接口的定义相同，只是将射频输出更改为监视器输出。

引脚	信号
1	右声道伴音输出信号
2	右声道伴音输入信号
3	左声道伴音输出信号
4	伴音信号地
5	蓝色信号地
6	左声道伴音输入信号
7	蓝色输入信号
8	视频射频信号模式选择
9	绿色信号地
10	悬空
11	绿色输入信号
12	悬空
13	红色信号地
14	地
15	红色输入信号
16	RGB/视频信号选择
17	输入输出视频信号地
18	RGB/视频信号选择地
19	监视器输出信号
20	视频输入信号
21	公用地（外壳）

监视器

SCART接口的操作要求

自动切换SCART通道

正常收看电视节目或AV通道时，若是SCART 有信号输入，则必须自动切换到相应的SCART通道并正常显示；其他通道下，则不作自动切换通道。

自动返回电视频道

在SCART 通道下按频道＋－，则直接回到TV下并执行了频道增减；若是在SCART 通道下按数字键，则要求直接切换到该数字的频道。

无SCART信号源

SCART 通道下若是识别到8脚的电平变为低电平（0～2V）。例如：SCART信号源关机时，要求自动切换到TV通道。

SCART优先

若是开机前SCART有信号输入，则开机时应自动设在SCART通道；同时输入多路SCART信号时，则设置在SCART1 (在TV或AV通道下关机）

固定模式

如果SCART接口的输入信号为16:9格式（即Pin 8 is 6V），则可选的显示模式不包括4:3模式，且每次切换到此通道，显示模式均为16:9。

显示模式

例如，用户正以Panorama观看TV节目，此时，SCART通道接入16:9格式的信号，则系统自动切换到SCART通道并以16:9显示

CVBS

composite video broadcast signal，复合视频接口

它是一种模拟波形，包含色差，亮度，同步信号，是第一代视频显示输出方式，CVBS可以连接机顶盒和电视机。上图中，黄色的接口即为CVBS接口。

CVBS特点

CVBS与AV接口

AV接口 = CVBS + R + L。即AV接口是包含视音频的接口，除了CVBS复合视频接口外，还包括音频接口Audio-R和Audio-L。

亮度·色度

亮度与同步信号合称亮度信号Y；色调与色饱和度转换成色差信号，经一定转换调制在色副载波上，已调色差信号即为色度信号C。

合成·分离

先将亮度色度合成，到达后再分离。传输前需要把色度信号与亮度信号“合成”在一个信号里，在传输后再将色度信号与亮度信号“分离”开来，送到显示电路处理。

信号质量

通过CVBS传输电视信号的质量。传输的图像质量相对射频电视广播信号要好一些，但相对其它视频信号还是比较差的。

制式

复合视频信号有不同的制式。由于行频、场频与色度信号的编码方式不同复合视频信号又有PAL、NTSC、SECAM制式之分。

CVBS内容拓展

HSB颜色模型

H（Hue，色调、色相）
S（Saturation，色饱和度）
B（Brightness，亮度）

RGB颜色模型

（点击图片查看说明）

各种制式

PAL制式：逐行倒相+正交调制
NTSC制式：平衡调制+正交调制
SECAM制式：色差信号逐行轮换传输

S端子

Separate Video

S端子, 即S-Video,其全称是Separate Video，或称“独立视讯端子”将视频数据分成两个单独的讯号（光亮度和色度）模拟视频讯号的接口。 S端子（常见型）实际上是一种五芯接口，由两路视频亮度信号、两路视频色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成。它将亮度和色度分离传输，避免了相互干扰，其最大分辨率为1024 x 768。

S端子的种类介绍

常见的S-Video端子。电视机、影碟机、投影仪

单独分离输出RCA信号（复合信号）。7针S-video接口主要用在显卡上

具备色差输出YPbPr或YCbCr。目前市场流行的ATI和Navidia显卡

S端子针脚定义

4针S-video引脚定义

7针S-video引脚定义

9针S-video引脚定义

注意：

①有部分显卡7针s端子与标准不一样查看
②7针接口即能分离出一路4针标准S端子信号，又能分离出一路标准的AV视频信号。
③7针的S-Video接口可以直接使用4针S端子线，不必另行购买连接线。
④9针S-Video端口把7针的下部的空档位变成了2个针脚位而已。只要显卡色差输出针脚定义规范，无论是7针还是9针的S端子都可以使用 ATI9针S端子转色差线输出色差，因为标准色差输出针脚都在上部。
⑤S端子线为单根多芯结构，长度一般在3M之内，最长不能超过5M

S端子的工作原理

S端子工作原理

将视频数据分成光亮度讯号和色度讯号，避免了传输时的相互干扰，传送的模拟视频讯号。

S端子的优势

解决信号重叠

两种讯号分开，使光亮度的讯号有更大的带宽，从而解决了讯号重叠的问题

传送更多讯息

由于分开传输，影像讯号转送更多的讯息，图像在低失真的情况下，原画再生

提高清晰度

同AV 接口相比，无需光亮色分离和解码，避免了图像失真，提高图像清晰度

S端子的不足

品质不足

品质上而言，S-Video是component讯号中最差的一种，远不如其他更为复杂的component影像讯号（如RGB）

兼容性差

S-Video与更高阶component影像的差别在于，讯号合为一条讯号进行传送，色度的讯号须先编码，而且NTSC、PAL或SECAM等影像讯号透过S-Video进行传送时皆有不同的编码方式。所以为了使讯号间达到完全兼容性，必须兼顾S-Video接头与色度编码方式两者的兼容性。

YPbPr

色差分量接口

它是传输视频信号的接口，美国电子工业协会EIA-770.2a标准，包含了亮度信号+蓝色差信号+红色差信号，图像质量高于CVBS和S端子

YPbPr的各路信号

Y信号

Y信号：亮度信号
黑白电平基准比：0
幅值范围：消隐电平0V~视频幅度峰值电平700mV
PS：包含一幅值为-300mV同步脉冲

Pr信号

Pb信号：蓝色差信号
变换公式：PB =（B-Y）/1.772
变换后幅值范围：消隐电平(0V)为中心，最大峰值为±350mV内
PS：有正负极性的视频信号

Pr信号

Pr信号：红色差信号
变换公式：PR =（R-Y）/1.402
变换后幅值范围：消隐电平(0V)为中心，最大峰值为±350mV内
PS：有正负极性的视频信号

YPBPR三路信号是如何工作的

三路信号需要同步，彼此相差5ns内。

详情参看 YPbPr模拟分量视频信号接口

YPbPr与S端子的区别

清晰度更高

YPbPr端口将模拟信号Y、PB、PR分开，使用三条独立电缆传输，其清晰度有更好的提高。

避免图像失真

YPbPr多传输PB、PR两种信号，避免了两路色差混合解码并再次分离的过程，避免图像失真。

信号互不干扰

YPbPr用三条线缆独立传输，并且每条线缆都采用了很好的屏蔽措施，保证了信号间在传输之间互不产生干扰。

HDMI

High Definition Multimedia Interface，HDMI

数字化视音频接口（HDMI）可同时传送音频和视频信号，它传送的是数字信号，其视音频高质量、易用和高智能，最高数据传输速度能达到5Gbps

HDMI有什么优势

易用性

接口体积小
传输距离远（15米）
只需要一根线即可

高智能

自动配置
自动为显示器输送合适格式
双向通信

高质量

无需A/D和D/A转换，无损失
消除分量视频中柔和度和拖尾现象
1080p视频尤为明显

版权保护

宽带数字内容保护(HDCP)
防止未经授权复制
“撤销密钥”应对密钥或算法破解

其他优势

满足1080P的分辨率
支持DVD Audio等数字音频格式
支持八声道96kHz或立体声192kHz

HDMI有哪些型号

	类型A	类型B	类型C	类型D
图片
应用场合	平板电视或视频设备	专业场合	小设备，应用范围很小	便携和车载设备
特点	最常见，现在几乎都使用这种	极罕见，带宽很大	尺寸小，比A型小了1/3	最新类型，尺寸更小
尺寸	19针，宽13.90mm，厚4.45mm	29针，宽21.30mm	19针，宽10.42mm，厚2.4mm	近似与miniUSB