专利名称：包括音频端口的设备以及用于测试该设备的方法
技术领域：
本发明涉及一种包括音频端口的设备以及一种用于测试该设备的方法。尤其涉及一种具有两个用于立体声输出信号的音频端口的机顶盒或数字卫星接收器。
背景技术：
机顶盒和数字卫星接收器被广泛用来接收数字电视电缆节目或卫星节目，并且通常用智能卡来操作，以便也允许对被扰频的付费电视频道进行解码。智能卡也称作IC卡，是便携式信息介质，大小与信用卡相当。在本说明书中，机顶盒的表述将被用来描述通过电缆、卫星、或通过陆地接收来接收数字和/或模拟电视节目的设备。
机顶盒是复杂的数字设备，它在生产期间需要大量的测试，并且在销售之后由于其高度集成的数字结构也需要不时的维修。众所周知，为数字机顶盒提供一种所谓的FFT接口，以便进行工厂功能测试(FFT)。这是一种工具，它提供通过使用例如PC的外部计算机经由低电平驱动器来驱动机顶盒硬件的能力。所述计算机经由标准RS232串行连接连接到机顶盒，该机顶盒包括例如在后面板上的各个端口。该工具允许在工厂加工期间进行简单的存取，尤其允许当机顶盒关闭时用于设备生产之后的消费者测试。它对于销售诊断或开发测试之后也非常有用。
随着集成电路的集成度的增加，机顶盒的大小也越来越小。但是在后面板要使用大量的所谓SCART连接器，这种连接器在欧洲被广泛使用，并且机顶盒越小，则可用于连接器的空间就越少。对于机顶盒的基本操作，至少视频和音频连接器必须被提供有通常为立体声的音频再现，并且必须以单独的多个连接器、具有每个管脚专门用于一个特定信号的几个管脚的唯一连接器、以及单独和混合连接器的组合的形式在机顶盒的后面板提供各个连接器。
在更早的欧洲申请022918329.0中公开了一种用于测试设备的方法，该方法使用一种被插入到设备的智能卡读取器的测试适配器来测试设备。这就使得避免了RS232接口，但是当使用这种测试过程时就不能测试用智能卡进行的设备的正常操作。为了测试机顶盒的所有功能，计算机连接不可排除在由机顶盒提供的任何其它标准功能以外。
发明内容
根据本发明，将一种设备的现有音频端口用作测试该设备的接口。特别是，使用该设备的立体声输出的端口。在一个优选实施例中，立体声输出的一个端口被用于从控制计算机接收数字信号，另一个端口被用于从该设备将数字信号发送到控制计算机。这就允许串行连接，这种串行连接与广泛用于机顶盒的RS 232连接兼容。
经由在设备、控制计算机以及用于音频信号的放大器之间连接的测试适配器来进行测试信号与音频信号的分离。通过利用高通和低通滤波器，在测试适配器和设备中可以简单地分离音频信号和测试信号，从而当测试该设备时允许设备的全部功能性。有利的是所述设备的已有的晶体振荡器被用来将数字数据调制成频率超过20kHz的载波信号，例如频率在频率范围1-10MHz之内。
本发明对机顶盒的测试尤其有用，所述机顶盒通常被提供有RS232标准连接，但是本发明也可用于其他数字设备的测试，例如通常也包括至少一个音频端口的视频记录器和音频系统。
现在通过优选实施例和参考示例性附图来解释本发明，其中图1示出了用于测试机顶盒的测试结构；图2示出了接口板和机顶盒的相关电路元件的方框图；图3示出了被调制成载波信号的数字信号；以及图4示出了用于机顶盒的测试序列的数据串。
具体实施例方式
在图1中示出了数字机顶盒1的测试结构，该测试结构包括控制计算机3和测试适配器2，所述适配器2充当在机顶盒1和控制计算机3之间的接口。该实施例中的测试适配器2实际上是一个接口板，该接口板提供机顶盒1的音频端口与控制计算机3之间的数据传输。在该实施例中，经由音频电缆4和RS232电缆5进行连接，从而提供在机顶盒1与控制计算机3之间的双向串行数据连接。
测试适配器2还包括一个模拟音频输出，其能够经由电缆6连接到音频放大器(未示出)，以便经由扬声器来再现音频信号。所述测试结构还可以包括一个电源7，用于给测试适配器2提供电源电压，例如3.3V或5V。或者，如下所述，可以由机顶盒1来给测试适配器2供电。
测试适配器2可以是例如一种简单的电路板，包括用于分离模拟音频信号和数字测试信号的电路，并且包括用于音频电缆4和6以及RS232电缆5的插头。从而机顶盒1不需要目前广泛使用的RS232端口来连接到控制计算机3。使用如图1所示的测试结构，在整个测试过程期间提供机顶盒1的全部功能性，就象以前用机顶盒的后面板上的RS232端口一样。
当使用音频电缆4和6以及传统模拟音频电缆时，使用例如RCA连接器在大约20Hz到20kHz的低频范围内发送机顶盒1的音频信号。使用测试适配器将来自控制计算机3的数字测试信号调制成高频信号，例如调制成大约1-10MHz的载频，并且在机顶盒1中通过解调器对其进行解调。在测试适配器2和机顶盒1中可以使用例如简单的低通和高通滤波器来简单地分离低频和高频信号。机顶盒1对控制计算机3的测试信号的响应经由机顶盒1的振荡器被调制成载频、并且经由音频电缆4被发送到测试适配器2、在测试适配器2中被解调、并且随后经由电缆5和测试适配器2被发送到控制计算机3。
具体的，机顶盒1包括两个用于立体声输出信号的音频输出端口，测试适配器2包括用于连接到机顶盒1的两个对应的端口。一个音频端口用于经由测试适配器2将测试信号从控制计算机3发送到机顶盒1，另一个音频端口用于经由测试适配器2将机顶盒1的响应发送到控制计算机3。
图2中示出了测试适配器2和机顶盒1各自的电路的示意性方框图。测试适配器2包括接口板10，该接口板包括两个音频端口11和12，用于连接到将被测试的机顶盒1的左和右立体声输出端口13和14。接口板10还包括用于连接到各个放大器的音频端口15和16，以及用于串行连接到各个控制计算机的RS232端口17。来自控制计算机的测试信号在缓冲级18中被缓冲，并且随后利用振荡器19被调制成高频载波，以便经由音频端口12和14发送到机顶盒1。
来自接口板10的测试信号经由高通滤波器20连接到其后跟随有鉴频器和缓冲级22的检测器21，该检测器从高频载波中分离并且提取数字测试信号。随后如现有技术一样，测试信号经由串行RS232接收端23连接到中央处理单元(CPU)。
来自CPU的响应信号经由RS232发送声道24与振荡器25的高频信号相结合，以便将数字信号调制成高频载波。随后该信号经由高通滤波器26连接到机顶盒1的左音频输出声道的输出端口13，以便发送到接口板10的音频端口11。在接口板10上，经由高通滤波器27从左音频信号中分离出被调制的载波信号，并且经由检测器28对其进行解调。随后检测器28的输出信号经由鉴频器29、缓冲级18和RS232端口17发送到控制计算机。
机顶盒1的左和右立体声声道31和32的音频输出信号经由DC截除电容(cut capacitor)33、34以及低通滤波器35、36，作为已知的音频范围20-20kHz中与DC无关的低频信号连接到音频输出端口13和14。在接口板10上，音频信号经由低通滤波器37、38和DC截除电容39、40连接到音频输出端15和16，以便经由音频电缆发送到音频放大器。
可以通过任何具有例如在1-10MHz范围内的振荡频率的晶体振荡器来提供振荡器19和25的载频，并且所述载频不必具有相同的频率。因为低频音响信号和高频载波信号的的大频率分离，因此可以使用非常简单的低通和高通滤波器20、26、27、35、36、37和38，例如简单的无源电阻/电容(RC)滤波器。
如参考图1所述，可以通过例如独立的电源来提供接口板10的有源电路的电压。也可以通过机顶盒1来提供电源电压，下面将参考图2来解释。
当机顶盒1接通时，振荡器25被激活用以检查接口板10是否连接。当接口板10已连接时，则接口板10的继电器30或任何其它不需电源就闭合的开关与端口11和12连接在一起。随后在机顶盒的端口13和14之间存在一个闭合的环路，并且因此机顶盒1的检测器21和鉴频器22接收振荡器25的未调制的振荡信号。
鉴频器22与积分器41相连接，积分器41与逻辑电路42连接。当在检测器21出现载频时，积分器41随后将一个关闭开关43的信号提供给逻辑电路42，以便将电压提供给接口板10。在该实施例中，开关43旁路在音频输出放大器32与低通滤波器36之间的截除DC电容34，以便利用音频放大器30的DC电平。该DC电源可以由放大器30简单地处理，因为接口板10需要的电压很低。
接口板10包括稳压器44，该稳压器由来自机顶盒1的DC电源电压经由低通滤波器45供电，并且随后所述稳压器44给接口板10的所有有源电路提供各个电压。稳压器44也打开继电器30，以便打开音频端口13与14之间的环路。随后接口板10充分运行，并且准备进行机顶盒1的测试。
在没有连接到机顶盒1的接口板时，当打开机顶盒时，在端口13和14之间没有环路。随后机顶盒识别出没有连接接口板，并从而切断振荡器25，以便进行机顶盒1的正常操作。
当机顶盒1识别出经由闭合环路的接口板10的连接时，机顶盒1进入测试模式，并且等待由连接到接口板10的控制计算机提供的数字命令信号，如参考图1所述。因为接口板10的RS232端口17符合RS232标准，所以接口板10对于控制计算机是透明的，并且对于机顶盒1的测试不必改变控制计算机的任何硬件或软件。因为调制的载波信号和音频信号在接口板和机顶盒上被分离，所以当使用接口板10来测试时机顶盒保留全部的功能性。而且当音频放大器连接到音频输出端口15和16时，在测试中也可以包括机顶盒1的立体声输出信号。对于提供例如在300Ω和1kΩ之间的输出阻抗的音频输出，接口板10被设计成符合普通的机顶盒规格。
振荡器19和25的载频的选择直接涉及串行连接波特率。比特持续时间与载波周期之间的比率大于10是进行可靠操作的良好的基础。而且，为了确保音频和RF载频在机顶盒1和接口板10上简单并且低成本的分离，载频应当比机顶盒的最大音频频率高大约20到50倍。在机顶盒1中，可以使用一个频率大约为4到5MHz的已经可用的振荡器25例如对来自机顶盒1的CPU的发送数字信号进行调制。将来自控制计算机的数字信号调制成载频的接口板10的振荡器19也可以在相同的频率范围内工作。
使用这些频率，可以通过接口板10和机顶盒1来简单地处理大约400kHz的最大波特率。用于经由RS232连接测试数字机顶盒的典型波特率通常不大于1153千波特。
现在参考图3来解释将数字信号调制成RF载频。通过一个开关来开始/停止调制载频，该开关被提供有数字信号。逻辑值“0”表示RF载波停止，逻辑值“1”表示RF载波开始。随后可以以数据字来逐位发送测试信号，所述数据字包括例如每8位信息和一个奇偶较验位。
在图3a中示出了一个这种类型的基本字符格式的示例如果不必发送信息并且发送信道处于等待状态，则存在RF载波信号。随后在时间t1开始信息发送。被调制的数据字包括第一位，其总是“0”，随后是8个数据位，值分别为“0”或“1”。在时间t2，发送奇偶校验位以提供对数据位1到8的奇偶校验信息，并且随后在载频上提供一个“停止”信息。
所有的位具有相同定义的时间长度，因为载频的周期大约是一个位的持续时间的十分之一，因此一个值为“1”的位包括大约十个载频的振荡周期。因此例如具有位序列“11011101”的一个字节信息产生一个用于调制器的包络线信号，如图3b所示。在图3c中示出了用于图3b的字符值的、作为结果而产生的、调制的载波信号。
以这种方式定义载频的电平允许机顶盒1在远长于发送位的时间期间持续地监控从控制计算机接收数据并且确定接口板是否被移除。当经由检测器21不再检测到载频时，切断由振荡器25提供的载频，并且机顶盒返回到操作的正常模式，在该正常模式下RS232连接被禁止。
通过机顶盒1来检测测试适配器的存在有几种可能性一种可能性是机顶盒包括测试适配器存在检测器46，如图2所示，其一直工作用于检测任何被提供到音频输出14和检测器21的载波信号。另一种可能性是使用来自振荡器25的载波信号，例如在机顶盒1通电之后，观察音频端口13和14之间的环路，并且当环路闭合时，为测试方式初始化机顶盒1，在该测试方式中机顶盒1已经准备好与控制计算机结合用于测试。
参考图4来解释一个用于机顶盒1的测试序列的示例在图4a中示出了一个具有N+2个字符1，…，N+2的被调制的载波信号，所述N+2个字符具有提供测试信息的串行数据位信息。所述载波信号按照参考图3所解释的方式被调制。
图4b中示出了机顶盒1对图4a的载波信号的响应。当机顶盒接收具有信息字符的载波信号时，机顶盒假设，接口板连接到机顶盒以便测试机顶盒。随后机顶盒1进入测试模式，在该模式下机顶盒1响应来自控制计算机3的信息数据，并经由音频端口13将各个测试结果提供给控制计算机3。当载波信号不再出现或者不再被检测到时，机顶盒1假设，在一个超时间隔之后测试结束并且接口板10被移除。
可以以非常低的成本来实现经由音频输出端口13和14来建立RS232连接所需要的在机顶盒内部各种各样的功能。可以使用仅包括一个电阻和一个电容的低成本高通和低通R/C滤波器。作为检测器21，可以使用一个二极管和一个电容，对于产生载波信号可以使用机顶盒内的一个已经可用的振荡器25。也可以以简单的方式来布置调制器，因为仅载频的“开/关”调制被用于信息数据的发送。例如可以通过一个简单的电阻开关来进行调制，该电阻开关响应将被发送的数据而导通和切断载波信号。如上面参考附图2所述，也可以仅用具有一些低成本的元件的机顶盒来提供到接口板10的电源。或者，如参考图1所述，当机顶盒的成本必须保持最少时，可以通过外部电源来给接口板10供电。
本发明不限于如上根据附图所示和所述的实施例，并且对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的范畴的情况下可以做出各种各样的修改。当对于机顶盒和接口板的分离使用两个具有完全不同的频率的载波信号时，也可以仅经由一个音频端口来安排数据发送和接收。本发明也可以以与上述应用于机顶盒的方式一样的方式，特别应用于数字环绕放大器、DVD播放器或DVD记录器、数字电视机和其它任何包括至少一个音频端口的数字设备。
权利要求
1.一种用于测试设备的方法，其特征在于所述设备(1)的音频端口(13，14)被用作测试该设备(1)的接口。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于用于测试的数字数据被连续地发送到所述设备(1)，所述数据被调制成频率超过20kHz的载频，尤其是在频率范围100kHz-20MHz之内的载频。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于所述设备(1)的立体声输出端口(13，14)用于进行测试，一个端口(14)用于将数字信号发送到所述设备(1)，以及另一个端口(13)用于从所述设备(1)发送数字信号。
4.根据权利要求2或3的方法，其特征在于所述设备(1)的振荡器(25)用于产生载频，并且所述数字信号通过开/关切换模式被调制成所述载频。
5.根据任一在前权利要求的方法，其特征在于测试适配器(2)用于进行测试，所述测试适配器包括第一端口(11，12)，用于连接到所述设备(1)的音频端口(13，14)；第二端口(17)，用于连接到控制计算机(3)；以及振荡器(19)，用于将来自所述控制计算机(3)的数字信号调制成频率超过20kHz的载频。
6.根据任一在前权利要求的方法，包括步骤a)在所述设备(1)通电之后，所述设备(1)将载波信号提供至该设备(1)的第一音频输出(13)；b)所述设备经由检测器(21)检查所述载波信号是否回送到第二音频端口(14)；c)如果所述检测器(21)没有检测到载波信号，则切断所述载波信号，并且所述设备进入正常操作模式；d)如果所述检测器(21)检测到载波信号，则所述设备响应于控制计算机(3)的操作而进入测试模式。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于在所述载频回送到第二音频端口(14)的情况下，所述设备(1)旁路DC阻塞电容器(34)，以便将电源电压提供至测试适配器(2)，所述电源电压被所述测试适配器(2)用来打开在所述测试适配器(2)的接口板(10)上的两个音频端口(11，12)之间的环路。
8.一种包括音频端口(13，14)和测试模式的设备，所述设备由外部控制计算机(3)来控制，其特征在于所述音频端口(13，14)可用于将测试信号发送到所述控制计算机(3)或从所述控制计算机(3)发送测试信号。
9.根据权利要求8的设备，其特征在于所述设备(1)包括振荡器(25)和调制器，以便经由所述音频端口(13)为发送数字测试信号而产生一个调制的载波信号。
10.根据权利要求8和9的设备，其特征在于所述设备(1)包括低通和高通滤波器，以便将测试信号与模拟音频信号(26，36)组合，和/或将测试信号与模拟音频信号(20，35)分离。
11.根据在前权利要求8-10中的任一个的设备，其特征在于所述设备包括解调器(21，22)和测试适配器存在检测器(36)，所述测试适配器存在检测器用于检测被连接到所述设备的音频端口(13，14)的测试适配器。
12.根据在前权利要求8-1 1中的任一个的设备，其特征在于所述设备包括两个用于立体声输出信号的音频输出端口(13，14)，其中一个输出端口(13)可用于发送串行数字信号，另一个输出端口(14)可用于接收串行数字信号。
13.根据在前权利要求8-12中的任一个的设备，其特征在于音频端口(13)用于对连接到所述设备(1)的测试适配器(2，10)的电路供电。
14.一种使用根据权利要求1-7中的任一个的方法的设备。
全文摘要
一种包括音频端口的设备(1)，该音频端口可用于测试所述设备的接口。在优选实施例中，所述设备包括多个立体声输出端口，一个端口用于接收来自控制计算机(3)的数字测试信号，另一个端口用于将数字信号从设备发送到控制计算机(3)。为了分离测试信号和音频信号，使用在所述设备(1)、控制计算机(3)和用于音频信号的放大器之间的测试适配器(2)。所述测试信号被调制成频率超过20kHz的载波信号，例如频率在1－10MHz的频率范围之内。这就允许串行连接，该串行连接与广泛用于机顶盒的RS232兼容。
文档编号G01R31/00GK1520195SQ20041000289
公开日2004年8月11日 申请日期2004年1月20日 优先权日2003年1月20日
发明者帕特里克·威尔, 奥利维尔·霍尔, 尔 霍尔, 帕特里克 威尔 申请人:汤姆森特许公司