條件接收模塊卡及其實現方法
2023-09-14 23:25:45
專利名稱：條件接收模塊卡及其實現方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及一種條件接收模塊(Conditional Access Module，簡稱為CAM)卡及其實現方法。
背景技術：
歐洲各國為了防止少數機頂盒製造商和電視臺壟斷行業，抬高服務價格，提出了通用條件接收(Conditional Access，簡稱為CA)接口(Common hterface，簡稱為Cl)的概念，即，把機頂盒裡有關CA( S卩，只允許被授權的用戶使用這一業務，未經授權的用戶不能使用這一業務)的硬體和軟體集成為一個獨立的模塊，用一個專用的集成電路和CA智慧卡一起獨立實現CA的全部功能，機頂盒裡不再直接進行CA處理。這樣一來，機頂盒就成了一個通用機，插上CI模塊後CA在該模塊裡運行，再發出指令讓機頂盒執行。通用CI模塊的做法非常有效，真正做到了機卡分離，廠商不再擔心機器做出來給誰用或如何用的問題，只須專心把機頂盒的成本降低，而營運商只要向CA廠家供應這樣的CI模塊就行了。這種通用CI被稱為DVB-CI標準(EN 50221《條件接收系統和其他數字視頻廣播(Digital Video Broadcasting，簡稱為DVB)解碼器應用的通用接口規範》)，是歐洲1995年提出的基於PC機內存卡國際聯合會(Personal Computer Memory Card International Association，簡稱為 PCMCIA) TYPE II 物理接口的 CA 機卡分離的標準協議，主要是在主機和模塊之間定義的一個標準接口。目前，我國針對機卡分離所制定的技術方案主要包括大卡方案、小卡方案。其中， 大卡方案包括基於PCMCIA接口的方案，此方案在機卡通信協議上直接借鑑歐洲的DVB-CI 標準，在此基礎上進行改進並增加一些自定義的擴展內容，即為基於DVB-CI標準的解CA數位電視接收卡，也就是CAM卡。圖1是根據相關技術中的CAM卡的結構示意圖，如圖1所示，在CAM卡上主要實現的功能有=PCMCIA接口和主機的通信、傳送CTransport Mream，簡稱為TS)流的解復用、在 IS07816接口上與智慧卡上進行數據的通信和TS流的解擾。但是，在相關技術中，CAM卡專用晶片壟斷在少數的國際和國內廠家且價格較貴， 造成CAM卡的售價比較高，這樣不利於CAM卡方案的推行。基於DVB-CI標準的，用於實現數位電視條件接收的功能。由專用的主控晶片加之輔助的外圍單元組成，
發明內容
本發明的主要目的是提供一種CAM卡的實現方案，以解決相關技術中由於CAM卡晶片被少數廠家壟斷、價格較高而導致CAM卡推廣受限的問題。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種CAM卡。根據本發明的CAM卡，包括FPGA，FPGA包括PCMCIA接口模塊、解復用模塊、解密模塊以及解擾模塊，其中，PCMCIA接口模塊，用於接收來自機頂盒的傳送TS流，以及將解擾模塊解擾後的數據發送至機頂盒；解復用模塊，用於在MCU的控制下對TS流進行解復用，並將解復用後的內容數據發送給解擾模塊，將解復用後的信息數據發送給解密模塊；解密模塊， 用於與插入CAM卡的CA智慧卡進行通信，完成信息數據的CA算法的解密，並獲取解密後得到的CW ；以及解擾模塊，用於根據來自解密模塊的CW對解復用後的內容數據進行解擾。
優選地，解復用模塊包括進入單元，用於將PCMCIA接口模塊接收到的TS流以數據包為單位發送給過濾單元進行過濾；過濾單元，用於將接收到的來自進入單元的TS包進行PID欄位過濾和節數據首部過濾；以及派送單元，用於將經過過濾單元的TS包的負載寫入預設的緩存地址中。 優選地，過濾單元還用於在TS包帶有自適應欄位時，根據自適應欄位首部的控制位提取間斷指示和PCR欄位。優選地，解密模塊還用於通過ISO 7816接口與CA智慧卡進行ECM和EMM的傳輸， 以獲取解密後得到的CW。優選地，MCU包含於一個單片機中，單片機的類型包括以下之一高級精簡指令系統處理器 ARM、C51、PLD、FPGA。優選地，MCU處於ARM中，ARM與FPGA之間採用並行總線進行數據通訊。優選地，MCU包含於FPGA，MCU包括快閃記憶體FLASH和靜態隨機存取存儲器SRAM。為了實現上述目的，根據本發明的另一方面，還提供了一種CAM卡的實現方法。根據本發明的CAM卡的實現方法，包括以下步驟CAM卡使用FPGA接收來自機頂盒的TS流，並對TS流進行解復用，其中，解復用後的數據包括內容數據和信息數據；FPGA 指示CAM卡與插入CAM卡的CA智慧卡進行通信，完成信息數據的CA算法的解密，並根據解密後得到的CW對解復用後的內容數據進行解擾；以及FPGA將解擾之後的數據發送至機頂
品.ο優選地，FPGA對TS流進行解復用包括FPGA將TS流以數據包為單位，進行PID欄位過濾和節數據首部過濾，並將過濾後的TS包的負載寫入預設的緩存地址中。優選地，FPGA指示CAM卡與插入CAM卡的條件接收CA智慧卡進行通信，完成信息數據的CA算法的解密包括FPGA通過IS07816接口與CA智慧卡進行授權控制信息ECM和授權管理信息EMM的傳輸，以獲取解密後得到的CW。根據本發明的技術方案，採用FPGA來實現CAM卡功能的方式，解決了相關技術中由於CAM卡晶片被少數廠家壟斷、價格較高而導致CAM卡推廣受限的問題，降低了研發成本，擴大了 CAM卡的應用範圍。
說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是根據相關技術中的CAM卡的結構示意圖；圖2是根據本發明實施例的CAM卡的結構框圖；圖3是根據本發明優選實施例的CAM卡的結構框圖；圖4是根據本發明優選實施例的CAM卡與機頂盒和CA智慧卡的示意圖；圖5是根據本發明優選實施例的CAM卡與機頂盒和CA智慧卡的詳細示意圖；圖6是根據本發明實施例的CAM卡的實現方法的流程圖7是根據本發明實施例一的採用FPGA實現CAM卡的示意圖；以及圖8是根據本發明實施例二的解復用模塊的示意圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。 根據本發明實施例，提供了一種CAM卡。圖2是根據本發明實施例的CAM卡的結構框圖，如圖2所示，該CAM卡20包括現場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array, 簡稱為FPGA)，FPGA 22包括PCMCIA接口模塊222、解復用模塊224、解密模塊226以及解擾模塊228，其中，PCMCIA接口模塊222，連接至解復用模塊2 和解擾模塊228，用於接收來自機頂盒的TS流，以及將解擾模塊2 解擾後的數據發送至機頂盒；解復用模塊224，耦合至解密模塊2 和解擾模塊228，用於在管理控制單元(Management Control Unit，簡稱為 MCU)的控制下對TS流進行解復用，並將解復用後的內容數據發送給解擾模塊228，將解復用後的信息數據發送給解密模塊226 ；解密模塊226，連接至解擾模塊228，用於與插入CAM 卡20的條件接收(Conditional Access，簡稱為CA)智慧卡進行通信，完成信息數據的CA 算法的解密，並獲取解密後得到的控制字(Control Word，簡稱為CW)；以及解擾模塊228， 用於根據來自解密模塊226的CW對解復用後的內容數據進行解擾。通過本發明實施例，採用FPGA來實現CAM卡功能的方式，解決了相關技術中由於 CAM卡晶片被少數廠家壟斷、價格較高而導致CAM卡推廣受限的問題，降低了研發成本，擴大了 CAM卡的應用範圍。需要說明的是，解密模塊226解出的CW是用於加擾節目的偽隨機加擾序列的解擾。圖3是根據本發明優選實施例的CAM卡的結構框圖，如圖3所示，解復用模塊2 包括進入單元2242，連接至PCMCIA接口模塊222，用於將PCMCIA接口模塊222接收到的TS流以數據包為單位發送給過濾單元2244進行過濾；過濾單元2244，連接至進入單元 2242，用於將接收到的來自進入單元2242的TS包進行PID欄位過濾和節數據首部過濾；以及派送單元2246，連接至過濾單元2244，用於將經過過濾單元2244的TS包的負載寫入預設的緩存地址中。該方法通過過濾單元2244和派送單元2246，實現了對TS流的解復用，提高了系統的有效性。優選地，過濾單元2244還用於在TS包帶有自適應欄位時，根據自適應欄位首部的控制位提取間斷指示和節目時鐘參考(Program Clock Reference，簡稱為PCR)欄位。該方法可以提高系統的處理能力。優選地，解密模塊2 還用於通過IS07816接口與CA智慧卡進行授權控制信息(Entitlement Control Message，簡稱為 ECM)和授權管理信息(Entitlement Manage Message，簡稱為EMM)的傳輸，以獲取解密後得到的CW。該方法實現簡單、可操作性強。優選地，MCU包含於一個單片機中，單片機的類型包括以下之一高級精簡指令系統處理器(Advanced RISC Machines，簡稱為ARM)、C51、PLD、FPGA。該方法實現簡單、可操作性強。優選地，MCU處於ARM中，ARM與FPGA 22之間採用並行總線進行數據通訊。
優選地，MCU包含於FPGA 22，MCU包括快閃記憶體(FLASH)和靜態隨機存取存儲器 (Static Random Access Memory，簡稱為 SRAM)。例如，將 MCU 內嵌在 FPGA22 中，這樣可以降低成本，提高系統的穩定性。圖4是根據本發明優選實施例的CAM卡與機頂盒和CA智慧卡的示意圖，圖5是根據本發明優選實施例的CAM卡與機頂盒和CA智慧卡的詳細示意圖，如圖4和5所示，在實施過程中，該機頂盒(即，主機)與CAM卡20和CA智慧卡的相互關係可以為CAM卡20通過DVB-CI標準接口與機頂盒相連，CA智慧卡可以通過CAM卡20的IS07816外部接口插入， 進行相關的CA算法解密操作。對應於上述CAM卡，本發明實施例還提供了一種條件接收模塊CAM卡的實現方法。 圖6是根據本發明實施例的CAM卡的實現方法的流程圖，如圖6所示，該方法包括以下步驟步驟S602，CAM卡使用FPGA接收來自機頂盒的TS流，並對TS流進行解復用，其中，解復用後的數據包括內容數據和信息數據(例如，關鍵字或key)；步驟S604，FPGA指示CAM卡與插入CAM卡的CA智慧卡進行通信，完成信息數據的 CA算法的解密，並根據解密後得到的CW對解復用後的內容數據進行解擾；以及步驟S606，FPGA將解擾之後的數據發送至機頂盒。通過上述步驟，採用FPGA來實現CAM卡功能的方式，解決了相關技術中由於CAM 卡晶片被少數廠家壟斷、價格較高而導致CAM卡推廣受限的問題，降低了研發成本，擴大了 CAM卡的應用範圍。優選地，在步驟S602中，FPGA可以將TS流以數據包為單位，進行PID欄位過濾和節數據首部過濾，並將過濾後的TS包的負載寫入預設的緩存地址中。優選地，在步驟S604中，FPGA指示CAM卡與插入CAM卡的條件接收CA智慧卡進行通信，完成信息數據的CA算法的解密包括FPGA通過IS07816接口與CA智慧卡進行授權控制信息ECM和授權管理信息EMM的傳輸，以獲取解密後得到的CW。下面結合優選實施例和附圖對上述實施例的實現過程進行詳細說明。實施例一本實施例提供了一種基於DVB-CI標準接口的數位電視的接入設備及其實現方法，採用FPGA可編程邏輯晶片，設計實現CAM卡的功能，降低了製造商的研發和生產成本， 並且增加了系統的靈活性，尤其在功能的升級方面。圖7是根據本發明實施例一的採用FPGA實現CAM卡的示意圖，如圖7所示，虛線內的部分為FPGA實現，主要包括解復用模塊、解密模塊、解擾模塊和PCMCIA接口模塊。本實施例遵循DVB-CI接口標準協議，基於FPGA和MCU架構，其中，FPGA用於實現硬體間的接口標準，MCU用於實現一些驅動和軟體通信控制。FPGA與MCU之間採用CPU並行總線進行數據通訊，CPU本身外掛一個FLASH存儲器(快閃記憶體)和SRAM存儲器，用於程序的存取和數據的緩存。例如，在實施過程中，可以採用256K字節的FLASH存儲器，進行程序的存儲，採用 256K字節的SRAM，作為數據暫存的空間。實施例二圖8是根據本發明實施例二的解復用模塊的示意圖，如圖8所示，解復用模塊可以包括如下模塊進入(digress)模塊，用於接收外部輸入的TS流，將TS包存入它內部的緩存中， 接收到一個完整的TS包後，將此包以8位的數據寬度輸出給後級的模塊作處理；標識碼傳輸包(Packet identifier，簡稱為PID)過濾模塊，用於根據預先配置好的PID控制寄存器的相應欄位對接收到的TS包中的PID欄位進行過濾，給出PID過濾的匹配結果；PID處理狀態信息指示模塊，用於產生指示當前處理到TS包的某個位置的狀態信息，供其它模塊根據當前的狀態來處理TS包；節過濾模塊，用於對節目特定信息包中的節數據首部進行過濾，通過節數據首部過濾的節數據將被發送到Memory中，否則丟棄此包；自適應欄位處理模塊，用於當發現TS包帶有自適應欄位時，根據自適應欄位首部的控制位，提取間斷指示和PCR欄位；數據派送(DisI^tch)模塊，用於根據PID過濾和節目特定信息(Program Specific Information,簡稱為PSI)過濾的結果，將通過過濾的TS包的負載寫入到預先設定的內存緩存(MemoryBuffer)地址中去，供後續的音視頻解碼器解碼或給CPU提取相關的控制信息進行下一步的設定。實施例三本實施例提供了一種基於FPGA+MCU的方式來實現CAM卡的方法，即，採用FPGA實現了 CAM卡全部功能，這樣就可以不再需要CAM卡專用晶片，避免了昂貴的晶片開發費用， 降低了 CAM卡的成本。同時，也打破了少數廠家對CAM卡產品的壟斷限制，使得CAM卡將來的升級具有較高的靈活性。如圖7所示，本實施例中的CAM卡(即，數位電視條件接收卡)可以包括以下模塊PCMCIA模塊用於完成與主機的數據通訊和命令通訊的功能，包括加擾TS流的輸入，解擾後的TS流的輸出，還包括一個命令通道，用於CAM卡與主機進行命令的交互；解復用模塊用於在MCU的控制下對TS流進行解復用；解密模塊用於使用FPGA邏輯設計IS07816接口，通過7816接口與智慧卡進行通訊，進行ECM、EMM的傳輸，在智慧卡裡，使用智慧卡的CPU完成CA算法的解密，解出控制字 CW，傳輸給解擾模塊；解擾模塊採用歐洲通用加密算法，用於根據CW的密鑰，對加擾的TS流進行解擾， 解擾完成後清流傳送給PCMCIA接口模塊。需要說明的是，由業務密鑰SK加密後的CW控制字包含在ECM中；由用戶個人分配密鑰PDK加密後的SK包含在EMM中。優選地，FPGA的驅動與軟體通信控制由CPU晶片(S卩，MCU)來實現，CPU晶片負責完成DVB-CI接口協議，以及各個系統的任務的管理和調度。在實施過程中，CPU可以為獨立的MCU晶片，例如，在FPGA外掛單獨的CPU，但不限於外掛CPU，也可以為嵌入在FPGA內部的CPU。優選地，可以使用ARM單片機作為CPU，但不限於此類的單片機CPU，也包括其他類型的CPU，例如，PLD, C51等。在實施過程中，可以採用包含ARM7內核的CPU進行軟體的運行，以完成對各個其他邏輯模塊的控制、數據傳輸以及任務管理。ARM與FPGA之間可以採用 CPU的並行總線進行通訊。優選地，ISO 7816接口也可以在FPGA上實現。綜上所述，本發明實施例提供了一種基於FPGA實現CAM卡功能的方法，可以應用於數位電視條件接收系統中進行解密解擾的接收卡，可以避免專用CAM卡晶片的使用，從而降低了 CAM卡的價格，並且在可升級方面有較高的靈活性。顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的硬體和軟體結合。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種條件接收模塊CAM卡，其特徵在於，包括現場可編程門陣列FPGA，所述FPGA包括PCMCIA接口模塊、解復用模塊、解密模塊以及解擾模塊，其中，所述PCMCIA接口模塊，用於接收來自機頂盒的傳送TS流，以及將所述解擾模塊解擾後的數據發送至所述機頂盒；所述解復用模塊，用於在管理控制單元MCU的控制下對所述TS流進行解復用，並將解復用後的內容數據發送給所述解擾模塊，將解復用後的信息數據發送給所述解密模塊；所述解密模塊，用於與插入所述CAM卡的條件接收CA智慧卡進行通信，完成所述信息數據的CA算法的解密，並獲取解密後得到的控制字CW ；以及所述解擾模塊，用於根據來自所述解密模塊的所述CW對解復用後的所述內容數據進行解擾。
2.根據權利要求1所述的CAM卡，其特徵在於，所述解復用模塊包括進入單元，用於將所述PCMCIA接口模塊接收到的所述TS流以數據包為單位發送給過濾單元進行過濾；所述過濾單元，用於將接收到的來自所述進入單元的TS包進行PID欄位過濾和節數據首部過濾；以及派送單元，用於將經過所述過濾單元的所述TS包的負載寫入預設的緩存地址中。
3.根據權利要求2所述的CAM卡，其特徵在於，所述過濾單元還用於在所述TS包帶有自適應欄位時，根據所述自適應欄位首部的控制位提取間斷指示和節目時鐘參考PCR欄位。
4.根據權利要求1所述的CAM卡，其特徵在於，所述解密模塊還用於通過ISO7816接口與所述CA智慧卡進行授權控制信息ECM和授權管理信息EMM的傳輸，以獲取解密後得到的所述CW。
5.根據權利要求1所述的CAM卡，其特徵在於，所述MCU包含於一個單片機中，所述單片機的類型包括以下之一高級精簡指令系統處理器ARM、C51、PLD、FPGA。
6.根據權利要求1所述的CAM卡，其特徵在於，所述MCU處於ARM中，所述ARM與所述 FPGA之間採用並行總線進行數據通訊。
7.根據權利要求1所述的CAM卡，其特徵在於，所述MCU包含於所述FPGA，所述MCU包括快閃記憶體FLASH和靜態隨機存取存儲器SRAM。
8.一種條件接收模塊CAM卡的實現方法，其特徵在於，包括以下步驟所述CAM卡使用現場可編程門陣列FPGA接收來自機頂盒的傳送TS流，並對所述TS流進行解復用，其中，所述解復用後的數據包括內容數據和信息數據；所述FPGA指示所述CAM卡與插入所述CAM卡的條件接收CA智慧卡進行通信，完成所述信息數據的CA算法的解密，並根據解密後得到的控制字CW對解復用後的內容數據進行解擾；以及所述FPGA將解擾之後的數據發送至所述機頂盒。
9.根據權利要求8所述的實現方法，其特徵在於，所述FPGA對所述TS流進行解復用包括所述FPGA將所述TS流以數據包為單位，進行PID欄位過濾和節數據首部過濾，並將過濾後的TS包的負載寫入預設的緩存地址中。
10.根據權利要求8所述的實現方法，其特徵在於，所述FPGA指示所述CAM卡與插入所述CAM卡的條件接收CA智慧卡進行通信，完成所述信息數據的CA算法的解密包括所述FPGA通過IS07816接口與所述CA智慧卡進行授權控制信息ECM和授權管理信息 EMM的傳輸，以獲取解密後得到的所述CW。
全文摘要
本發明公開了一種條件接收模塊(CAM)卡及其實現方法，該CAM卡包括FPGA，FPGA包括PCMCIA接口模塊、解復用模塊、解密模塊以及解擾模塊，其中，PCMCIA接口模塊，用於接收來自機頂盒的傳送TS流，以及將解擾模塊解擾後的數據發送至機頂盒；解復用模塊，用於在MCU的控制下對TS流進行解復用，並將解復用後的內容數據發送給解擾模塊，將解復用後的信息數據發送給解密模塊；解密模塊，用於與插入CAM卡的CA智慧卡進行通信，完成信息數據的CA算法的解密，並獲取解密後得到的CW；以及解擾模塊，用於根據來自解密模塊的CW對解復用後的內容數據進行解擾。通過本發明降低了研發成本，擴大了CAM卡的應用範圍。
文檔編號H04N21/418GK102227138SQ201110173828
公開日2011年10月26日 申請日期2011年6月24日 優先權日2011年6月24日
發明者徐福剛 申請人:北京數碼視訊科技股份有限公司