Die Hardware der d-box2

Die DBox2 wurde als Nachfolger der DBox(1) hauptsachlich durch Premiere vertrieben. Ursprünglich wie die DBox(1) wurde auch diese durch Nokia gefertigt. Premiere hat die DBox2 jedoch spater auch von Sagem und Philips für sich bauen lassen. Die DBox2 ist als digitaler Satelliten- und Kabelreceiver (DVB-S und DVB-C) verfügbar.

Die standige Weiterentwicklung der Produktionstechniken und der Leistungsfahigkeit bestimmter Chips hat auch vor der DBox2 nicht halt gemacht. Das hatte zur Folge, dass sich die DBox2 eines Herstellers nicht direkt mit der eines anderen Herstellers vergleichen lasst. So fertigte Nokia die DBox2 hautsachlich in der Kombination AViA500/GTX und spater noch mit AViA600/GTX, wahrend Philips und Sagem ausschließlich die Kombination AViA600/eNX verbauten. Sagem stattete außerdem viele seiner Boxen mit einem Flashbaustein aus, wahrend Nokia und Philips immer zwei Flashbausteine einsetzten. Ein weiterer nicht weniger relevanter Unterschied liegt z.B. im verwendeten Tuner bzw. Frontend.

Die DBox2 wird bereits seit einiger Zeit nicht mehr hergestellt, die u.a. von Premiere weiterhin angebotenen Gerate sind so genannte "refurbished" Boxen. Das sind generalüberholte Boxen mit einem Jahr Garantie.

 

Die Philips - DBox2 gibt es nur als Sat Version und auch nur mit 2 Intel-Bausteinen und der Dekoder/Demux-Kombination Avia600/eNX.

Ein "berühmtes" Problem der Philips ist der sogenannte "Fernbedienungsbug" der sich dadurch bemerkbar macht, dass unter anderem beim schnellen Umschalten mit den Hoch-Runter-Tasten der Fernbedienung auf einmal Zahlen erkannt werden.

Hinweis: Für die Philips Fernbedienung gibt es eine Umbauanleitung um die Funktionstüchtigkeit zu erhöhen.

 

Anschlüsse der d-box2 Sat

Die DBox2 verfügt über diverse Anschlussmöglichkeiten. Hier kann z.B. ein Fernsehgerat, eine Stereoanlage, ein Videorekorder, ein Telefonanschluss oder ein Netzwerk angeschlossen werden.

1x 230 V Input
1x Stereo RCA (Cinch) Output
2x Scart (1x TV, 1x VCR)
1x VCR Steuerung (via Infrarot / "Sichtkontakt" zwischen DBox2 und VCR muss bestehen)
1x Digital Audio (Optisch, IEC-958)
1x RS 232 (Serieller Anschluss)
1x Telefon (RJ11)
1x Ethernet (RJ45 - 10MBit/Halb-Duplex)
1x LNB (400 mA)
1x Analog Receiver Anschluss (um das Signal bei ausgeschalteter DBox2 an einen Analog-Receiver "durchzuschleifen")

Innenleben

Hauptprozessor (CPU)

Als CPU (Central Processing Unit) der DBox2 kommt ein ursprünglich von Motorola entwickelter MPC823 zum Einsatz. Es handelt sich dabei um einen mit 66MHz. getakteten 32Bit Prozessor mit PowerPC-Kern (PowerPC wird gerne auch durch "PPC" abgekürzt) und integrierter Kommunikations-Peripherie. Das heißt, dass diverse Interfaces wie z.B. ein USB-Kanal und ein I2C-Port bereits im Prozessor integriert sind. Die Netzwerkschnittstelle der DBox2 ist mit Ausnahme des Tranceiver-Chips z.B. ebenfalls innerhalb der CPU realisiert. Aufgrund des Designs der DBox2 ist der USB-Kanal leider nicht verwendbar, da u.a. bestimmte Anschlussleitungen bereits für andere Dinge genutzt werden.
Hauptprozessor MPC823
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Hauptprozessor MPC823

Die CPU ist bei der DBox2 in einem BGA-Gehause (Ball Grid Array) auf dem Mainboard aufgelötet. Dabei werden die einzelnen Anschlusskontakte eines BGA-Gehauses (kleine Lötmittelperlen) beim Auflöten mittels einer speziellen Heißluftlötstation kurz aufgeschmolzen und bilden dadurch den Kontakt zu den Anschlüssen des Mainboards. Der Wechsel einer CPU ist daher aufwendig und kann nur durch teures Equipment und dem entsprechenden Know How durchgeführt werden.

Technische Daten können hier eingesehen werden:

* MPC823 (http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=MPC823&nodeId=018rH3bTdG8657)

RAM Chips

Hauptspeicher (RAM) wird immer und grundsatzlich zur Ausführung von Programmcode benötigt. Bei der DBox2 kommen insgesamt 32MB RAM zum Einsatz. Es handelt sich dabei um SDRAM, der entweder komplett auf dem Mainboard aufgelötet ist oder bei alteren Nokia-Boxen auch je zur Halfte onboard und als Modul auf der Speichererweiterung sitzt.

Flash Chips

Die Flashbausteine dienen der dauerhaften Speicherung der Betriebssoftware. Mit Ausnahme von einigen frühen und Entwickler-Boxen hat jede DBox2 8MB Flashspeicher. Der Zugriff auf den Flashspeicher erfolgt immer mit 32Bit Breite.

Der Intel TE28F320C3B ist in den Boxen aller 3 Hersteller zu finden (paarweise, 2x16Bit Datenbus).

Tuner (Frontend)

Der Tuner eines jeden Empfangers dient zum Empfang der vom Sender ausgestrahlten Tragerfrequenz, auf der die eigentlichen Nutzdaten durch ein entsprechendes Modulationsverfahren (z.B. AM=Amplitudenmodulation oder FM=Frequenzmodulation) "aufmoduliert" wurden.

Der Tuner empfangt den Trager entweder durch Vorwahl einer Frequenz (z.B. durch den Benutzer) oder durch ein geeignetes Verfahren zur automatischen Erkennung von entsprechenden Tragerfrequenzen. Nachdem der Tuner auf eine Tragerfrequenz "getuned" hat, greift der PLL (Phase Locked Loop/Geschlossener Phasenregelkreis) des Tuners und sorgt dafür, dass der Tuner auf der Tragerfrequenz stabil getuned (abgestimmt) bleibt. Im Weiteren greifen dann noch zusatzliche Mechanismen zur Optimierung der Empfangsqualitat durch Einsatz einer automatischen Signal-Verstarker/-Begrenzer-Schaltung (AGC=Automatic Gain Control).

Durch den Demodulator wird nun das Nutzsignal bzw. die Nutzdaten in verschiedenen Schritten aus dem Tragersignal gefiltert. Dabei kommen natürlich auch diverse Verfahren zur Rauschunterdrückung zum Einsatz.

Das gesamte Gebilde aus Tuner/PLL/AGC/Demodulator/ZF und weiteren Schaltungen wird in der Regel auch als "Frontend" bezeichnet. Heute wird dies üblicherweise durch hochintegrierte Schaltkreise zusammen mit dem eigentlichen Tuner als komplettes Produkt durch die Hersteller vertrieben.

DVB-S (Satellit)
Demodulator: Philips TDA8044
PLL: Philips TSA5059

Bei DVB-S wird die so genannte "Quadrature Phase Shift Keying" (QPSK) Modulation verwendet.

CAM-Chip (SEC)

CAM steht für "Conditional Access Module" und bezeichnet einen Standard zum Einsatz von Entschlüsselungsmodulen in so genannten CIs, was selbst einen Standard darstellt und für "Common Interface" steht.

Ist ein Digital-Receiver mit einem CI ausgestattet, dann kann er der Theorie nach jedes dem Standard entsprechende CAM aufnehmen und somit jede verfügbare Verschlüsselungstechnologie in Verbindung mit einer entsprechenden Smartcard entschlüsseln.

Schon bei der DBox1 war der Weg zu einer proprietaren Lösung zu erkennen, da die dort eingesetzten CAMs keine CI-CAMs waren (auch wenn das Hardwareinterface genauso aussieht!), sondern eine eigene Lösung, die über I2C angesprochen wurde.

Bei der DBox2 ist BetaResearch dann noch einen Schritt weiter gegangen und hat von vornherein alternative Verschlüsselungssysteme ausgeschlossen. Das CAM ist bei der DBox2 fest auf dem Mainboard aufgebracht und wird durch den SEC-Chip verkörpert. Es handelt sich bei dem Chip um eine Eigenentwicklung von BetaResearch, zu der es keine offizielle Dokumentation gibt und dessen Firmware nicht nur verschlüsselt sondern auch noch signiert ist.

Hinweis: Zusatzlich zur Hardware (CAM) ist immer auch eine Lizenzgebühr an den entsprechenden Verschlüsselungslizenzinhaber abzuführen, daher ist der Einsatz von nicht lizenzierter Verschlüsselungstechnik illegal. Im Kontext mit der DBox2 bedeutet dies, dass der potentielle Einsatz anderer Verschlüsselungen -außer der von Premiere eingesetzten- mit der DBox2, welche aufgrund des fehlenden CIs der DBox2 nicht durch ein legal lizenziertes CAM realisiert werden kann, grundsatzlich rechtlich nicht erlaubt ist. Fragen dazu können gerne an Premiere gerichtet werden: mailto:service@premiere.de oder Premiere (http://www.premiere.de)

MPEG-2 Transport Demultiplexer Chip

Der in der DBox2 eingesetzte "MPEG-2 Graphics Transport Demultiplexer Processor" -im Folgenden "Demux" genannt- wurde von der Firma C-Cube entwickelt, welche spater durch das Unternehmen LSI-Logic übernommen wurde. Er wurde in verschiedenen Varianten hergestellt, die vor allem durch eine kontinuierliche Weiterentwicklung der eingesetzten Technologie begründet war.

Der Chip hat folgende Aufgabe:

Um verschiedene Signale bzw. Informationen gebündelt über einen Übertragungskanal zu übermitteln, werden die entsprechenden Einzelsignale durch einen Multiplexer zu einem komplexen Gesamtsignal geschnürt und mit geeigneten Zusatzinformationen zum korrekten Entschnüren der Einzelsignale (Demultiplexen) versehen. Die DVB-Spezifikation sieht u.a. vor, die einzelnen Signale/Daten, welche ein Sender zu seinem Programm anbieten kann, zu einem gemeinsamen Datenbündel zusammenzufügen. Diese Daten wie z.B. EPG-Informationen, Videotext aber auch die Audio-/Video-Daten selbst usw. werden zu einem Paket zusammengefügt. Der Demux trennt nun dieses Gesamtpaket wieder in seine Einzelinhalte auf und stellt dabei z.B. die AV-Signale dem "MPEG-2 Audio/Video Decoder Chip" zur Verfügung.

eNX

Diesen Chip findet man in den Boxen der Hersteller Sagem und Philips. Der Demux demultiplext den Datenstrom und leitet ihn an den MPEG-Dekoder bzw. die CPU weiter und er ist auch noch für das OSD zustandig.

MPEG-2 Audio/Video Decoder Chip

Der "MPEG-2 Audio/Video Decoder Chip" der DBox2 wurde ursprünglich ebenfalls durch C-Cube entwickelt. In der DBox2 wurden der AViA500 und der AViA600 in noch zusatzlichen Detailvariationen eingesetzt, auf die aber nicht weiter eingegangen werden soll. Vom Hersteller wurde der Einsatz im Gespann mit dem GTX/eNX-Chip vorgesehen, was zumindest bei der DBox2 auch so realisiert wurde.

Der Chip hat folgende Aufgabe:

Durch den "MPEG-2 Audio/Video Decoder Chip" wird der vom Transport-Demultiplexer erzeugte Transport Stream dekodiert. Das heißt, dass die durch den MPEG2-Standard zur Verringerung der Datenmenge (Datenreduktion) komprimierten digitalen Audio/Video-Daten wieder zu getrennten und unkomprimierten digitalen Audio- und Video-Daten dekodiert werden. Da der MPEG2-Standard eine so genannte verlustbehaftete Kompression beschreibt, in der im Wesentlichen abwechselnd ein Vollbild gefolgt von diversen Differenzbildern usw. übertragen werden, muss der A/V-Decoder nicht nur dafür sorgen, dass die Daten nach einem vorbestimmten Algorithmus (auch Algorythmus) entpackt werden, sondern er muss auch die verlorengegangenen Daten substituieren, denn am Ende müssen vom A/V-Dekoder wieder vollwertige, unkomprimierte digitale Audio- und Video-Daten ausgegeben werden. Die zur Verwendung kommenden Algorithmen (Ein Algorithmus ist eine eindeutige Beschreibung eines endlichen Verfahrens zur Lösung eines bestimmten Problems) zur Dekomprimierung der MPEG2-Kodierten Daten, sowie die Strategien zur Erzeugung (in der Regel aufwendige Interpolationsverfahren) möglichst realitatsnaher Daten, machen die Qualitat eines MPEG2-Dekoders aus.

AViA600

Dieser wurde in allen Boxen der drei bekannten Hersteller eingebaut...

Digital Video Encoder (SAA7126)

Der "Digital Video Encoder"-Chip sorgt für die Umsetzung der vom "MPEG-2 Audio/Video Decoder Chip" dekodierten digitalen Audio- und Video-Signale in die üblichen analogen Signalformate, die standardmaßig in der Fernsehtechnik eingesetzt werden (z.B. RGB, CVBS und S-Video). Er ist im Prinzip ein so genannter DAC (Digital-Analog-Converter), der u.a. zusatzlich noch die "Macrovision® Copy Protection" beherrscht. In der DBox2 kommt der SAA7126 von Philips zum Einsatz.

Nahere Informationen zum SAA können hier eingesehen werden:

* SAA (http://www.semiconductors.philips.com/markets/computing/pc_tv/encoders/)

Audio/Video-Switch (CXA)

Der von Sony hergestellte "Audio/Video-Switch" wurde je nach Hersteller in verschiedenen Typen (z.B. Nokia=CXA2092Q oder Sagem=CXA2126Q) u.a. zur Bereitstellung der Scart-Anschlüsse der DBox2 eingesetzt.

* CXA (http://www.sony.co.jp/~semicon/english/img/sonyde01/a6801541.pdf) (PDF-Dokument)

Frontprozessor

Der Frontprozessor (FP) ist ein speziell für die DBox2 hergestellter Mikrocontroller mit maskiertem ROM. Die CPU an sich ist ein standard NEC Mikrocontroller der 78K-Serie. Da die fest eingebrannte Firmware aber bisher nicht ausgelesen werden konnte, kann man einen Ersatz nur aus einer anderen DBox2 beziehen. Zu seinen Aufgaben gehören folgende Funktionen:

- Steuern der Polarisationsumschaltung (Vertikal/Horizontal) für das LNB
- Setzen der Tuningfrequenzen für die Tuner der Nokia-Boxen (3wire-bus)
- Erzeugen der 22kHz. Signale für DiSEqC (nur VES1893 und VES1993) (Nokia und Sagem)
- Betrieb der Hintergrundbeleuchtung des LCD inkl. Dimmen und Auto-Dimmen
- Betrieb der LEDs (Gehausefront)
- Funktion der Tasten (Gehausefront)
- IR-Funktionen (inkl. Keyboard und Mouse)
- Reboot und Shutdownfunktionen (Power on/off bzw. Deep-Standby)
- Steuern des "Resetbus" (betrifft u.a. das CAM)
- Steuern der Wakeup-Timer
- Scart-Umschaltung (im Zusammenspiel mit dem Audio/Video-Switch (CXA))

Netzwerk-Schnittstelle

Das Ethernet-Interface der DBox2 wurde innerhalb der CPU realisiert. Nur der Tranceiver-Chip sitzt als diskretes Bauteil auf dem Mainboard bzw. einer Interfaceplatine der DBox2.

Das Netzwerk-Interface der DBox2 ist schaltungsbedingt fest auf 10MBit/HalbDuplex eingestellt. Durch einen elektrischen Eingriff und Patchen des Linux-Kernels kann er fest auf 10MBit/VollDuplex eingestellt werden. Zurzeit gibt es keine konkrete Anleitung wie man dies realisieren kann.

* Link zu einem entsprechenden Thread im Tuxbox-Forum (http://forum.tuxbox.org/forum/viewtopic.php?t=18485)

Modem

Habe ich bisher keine weiteren Informationen darüber.

LC-Display (LCD)

Das LCD hangt mit seinen Adressleitungen direkt an der CPU. Die Hintergrundbeleuchtung wird durch den so genannten Frontprozessor gesteuert.
Das LCD im Debug-Mode beim Starten
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Das LCD im Debug-Mode beim Starten

Netzteil

Das Netzteil der DBox2 entspricht einem Standard-Schaltnetzteil, wie es heute in nahezu jedem elektronischen Gerat eingesetzt wird und dessen Leistungsaufnahme nicht durch ein konventionelles Netzteil abgedeckt werden kann. Schaltnetzteile zeichnen sich vor allem durch einen deutlich höheren Wirkungsgrad (geringe Verlustleistung) bei kleinerer Baugröße -vor allem des Trafos- aus, was sich u.a. in einer niedrigeren Warmeentwicklung bemerkbar macht.

Bei einem Schaltnetzteil wird im Primarteil die Wechselspannung in der Regel durch einen Brückengleichrichter mit anschließender Glattung und Siebung der Primarwicklung des Transformators zugeführt. Eine Elektronik (inkl. Oszillator, Taktfrequenz liegt je nach Netzteil zwischen 30-100kHz.) sorgt nun dafür, dass der in Reihe zur Primarwicklung liegende Schalttransistor einen kurzen Stromfluss durch die Primarwicklung erzeugt. Dadurch wird eine Spannung in die Sekundarwicklung des Transformators induziert. Die Pulslange zum Durchsteuern des Schalttransistors bestimmt dabei die Amplitude (Höhe) der am Ausgang der Sekundarwicklung erzeugten Spannung.

Durch die galvanische Trennung werden Störungen auf der Primarseite deutlich schwacher auf der Sekundarseite wiedergegeben. Im Weiteren wird die hochfrequente Sekundarspannung nun wieder gleichgerichtet und geglattet/gesiebt. Geeignete Stabilisierungsschaltungen sorgen für eine möglichst stabile Gleichspannung. Diese Spannung kann höher als die gleichgerichtete Eingangsspannung sein. Im Normalfall werden durch mehrere Sekundarwicklungen eine ganze Reihe von unterschiedlich hohen Spannungen erzeugt.

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IR-Sender/Empfanger

Die DBox2 verfügt über zwei IR-Empfanger, von denen einer am Frontprozessor angeschlossen ist und einer direkt am Demux hangt. Die IR-Sendediode ist ebenfalls direkt am Demux angeschlossen.

Der IR-Empfanger am Frontprozessor ist für die Fernbedienung und die optional erhaltliche Keyboard-/Mouse-Kombination zustandig.

Der IR-Empfanger und die IR-Sendediode am Demux sind zur Aufnahmesteuerung eines Videorekorders gedacht, welche durch LIRC realisiert werden kann.

DiSEqC

22kHz. Signale, also auch DiSEqC, werden bei den Boxen von Nokia und Sagem vom Frontprozessor erzeugt. Bei Philips übernimmt das Frontend diese Aufgabe.