CN102227138A - 条件接收模块卡及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种条件接收模块(CAM)卡及其实现方法,该CAM卡包括FPGA,FPGA包括PCMCIA接口模块、解复用模块、解密模块以及解扰模块,其中,PCMCIA接口模块,用于接收来自机顶盒的传送TS流,以及将解扰模块解扰后的数据发送至机顶盒;解复用模块,用于在MCU的控制下对TS流进行解复用,并将解复用后的内容数据发送给解扰模块,将解复用后的信息数据发送给解密模块;解密模块,用于与***CAM卡的CA智能卡进行通信,完成信息数据的CA算法的解密,并获取解密后得到的CW;以及解扰模块,用于根据来自解密模块的CW对解复用后的内容数据进行解扰。通过本发明降低了研发成本,扩大了CAM卡的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域,尤其涉及一种条件接收模块(Conditional Access Module,简称为CAM)卡及其实现方法。
背景技术
欧洲各国为了防止少数机顶盒制造商和电视台垄断行业,抬高服务价格,提出了通用条件接收(Conditional Access,简称为CA)接口(Common Interface,简称为CI)的概念,即,把机顶盒里有关CA(即,只允许被授权的用户使用这一业务,未经授权的用户不能使用这一业务)的硬件和软件集成为一个独立的模块,用一个专用的集成电路和CA智能卡一起独立实现CA的全部功能,机顶盒里不再直接进行CA处理。
这样一来,机顶盒就成了一个通用机,插上CI模块后CA在该模块里运行,再发出指令让机顶盒执行。通用CI模块的做法非常有效,真正做到了机卡分离,厂商不再担心机器做出来给谁用或如何用的问题,只须专心把机顶盒的成本降低,而营运商只要向CA厂家供应这样的CI模块就行了。这种通用CI被称为DVB-CI标准(EN 50221《条件接收***和其他数字视频广播(Digital Video Broadcasting,简称为DVB)解码器应用的通用接口规范》),是欧洲1995年提出的基于PC机内存卡国际联合会(Personal Computer Memory Card International Association,简称为PCMCIA)TYPE II物理接口的CA机卡分离的标准协议,主要是在主机和模块之间定义的一个标准接口。
目前,我国针对机卡分离所制定的技术方案主要包括:大卡方案、小卡方案。其中,大卡方案包括基于PCMCIA接口的方案,此方案在机卡通信协议上直接借鉴欧洲的DVB-CI标准,在此基础上进行改进并增加一些自定义的扩展内容,即为基于DVB-CI标准的解CA数字电视接收卡,也就是CAM卡。
图1是根据相关技术中的CAM卡的结构示意图,如图1所示,在CAM卡上主要实现的功能有:PCMCIA接口和主机的通信、传送(Transport Stream,简称为TS)流的解复用、在ISO7816接口上与智能卡上进行数据的通信和TS流的解扰。
但是,在相关技术中,CAM卡专用芯片垄断在少数的国际和国内厂家且价格较贵,造成CAM卡的售价比较高,这样不利于CAM卡方案的推行。基于DVB-CI标准的,用于实现数字电视条件接收的功能。由专用的主控芯片加之辅助的***单元组成,
发明内容
本发明的主要目的是提供一种CAM卡的实现方案,以解决相关技术中由于CAM卡芯片被少数厂家垄断、价格较高而导致CAM卡推广受限的问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种CAM卡。
根据本发明的CAM卡,包括FPGA,FPGA包括PCMCIA接口模块、解复用模块、解密模块以及解扰模块,其中,PCMCIA接口模块,用于接收来自机顶盒的传送TS流,以及将解扰模块解扰后的数据发送至机顶盒;解复用模块,用于在MCU的控制下对TS流进行解复用,并将解复用后的内容数据发送给解扰模块,将解复用后的信息数据发送给解密模块;解密模块,用于与***CAM卡的CA智能卡进行通信,完成信息数据的CA算法的解密,并获取解密后得到的CW;以及解扰模块,用于根据来自解密模块的CW对解复用后的内容数据进行解扰。
优选地,解复用模块包括:进入单元,用于将PCMCIA接口模块接收到的TS流以数据包为单位发送给过滤单元进行过滤;过滤单元,用于将接收到的来自进入单元的TS包进行PID字段过滤和节数据首部过滤;以及派送单元,用于将经过过滤单元的TS包的负载写入预设的缓存地址中。
优选地,过滤单元还用于在TS包带有自适应字段时,根据自适应字段首部的控制位提取间断指示和PCR字段。
优选地,解密模块还用于通过ISO 7816接口与CA智能卡进行ECM和EMM的传输,以获取解密后得到的CW。
优选地,MCU包含于一个单片机中,单片机的类型包括以下之一:高级精简指令***处理器ARM、C51、PLD、FPGA。
优选地,MCU处于ARM中,ARM与FPGA之间采用并行总线进行数据通讯。
优选地,MCU包含于FPGA,MCU包括闪存FLASH和静态随机存取存储器SRAM。
为了实现上述目的,根据本发明的另一方面,还提供了一种CAM卡的实现方法。
根据本发明的CAM卡的实现方法,包括以下步骤:CAM卡使用FPGA接收来自机顶盒的TS流,并对TS流进行解复用,其中,解复用后的数据包括内容数据和信息数据;FPGA指示CAM卡与***CAM卡的CA智能卡进行通信,完成信息数据的CA算法的解密,并根据解密后得到的CW对解复用后的内容数据进行解扰;以及FPGA将解扰之后的数据发送至机顶盒。
优选地,FPGA对TS流进行解复用包括:FPGA将TS流以数据包为单位,进行PID字段过滤和节数据首部过滤,并将过滤后的TS包的负载写入预设的缓存地址中。
优选地,FPGA指示CAM卡与***CAM卡的条件接收CA智能卡进行通信,完成信息数据的CA算法的解密包括:FPGA通过ISO7816接口与CA智能卡进行授权控制信息ECM和授权管理信息EMM的传输,以获取解密后得到的CW。
根据本发明的技术方案,采用FPGA来实现CAM卡功能的方式,解决了相关技术中由于CAM卡芯片被少数厂家垄断、价格较高而导致CAM卡推广受限的问题,降低了研发成本,扩大了CAM卡的应用范围。
附图说明
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是根据相关技术中的CAM卡的结构示意图;
图2是根据本发明实施例的CAM卡的结构框图;
图3是根据本发明优选实施例的CAM卡的结构框图;
图4是根据本发明优选实施例的CAM卡与机顶盒和CA智能卡的示意图;
图5是根据本发明优选实施例的CAM卡与机顶盒和CA智能卡的详细示意图;
图6是根据本发明实施例的CAM卡的实现方法的流程图;
图7是根据本发明实施例一的采用FPGA实现CAM卡的示意图;以及
图8是根据本发明实施例二的解复用模块的示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据本发明实施例,提供了一种CAM卡。图2是根据本发明实施例的CAM卡的结构框图,如图2所示,该CAM卡20包括现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称为FPGA),FPGA 22包括PCMCIA接口模块222、解复用模块224、解密模块226以及解扰模块228,其中,PCMCIA接口模块222,连接至解复用模块224和解扰模块228,用于接收来自机顶盒的TS流,以及将解扰模块228解扰后的数据发送至机顶盒;解复用模块224,耦合至解密模块226和解扰模块228,用于在管理控制单元(Management Control Unit,简称为MCU)的控制下对TS流进行解复用,并将解复用后的内容数据发送给解扰模块228,将解复用后的信息数据发送给解密模块226;解密模块226,连接至解扰模块228,用于与***CAM卡20的条件接收(Conditional Access,简称为CA)智能卡进行通信,完成信息数据的CA算法的解密,并获取解密后得到的控制字(Control Word,简称为CW);以及解扰模块228,用于根据来自解密模块226的CW对解复用后的内容数据进行解扰。
通过本发明实施例,采用FPGA来实现CAM卡功能的方式,解决了相关技术中由于CAM卡芯片被少数厂家垄断、价格较高而导致CAM卡推广受限的问题,降低了研发成本,扩大了CAM卡的应用范围。
需要说明的是,解密模块226解出的CW是用于加扰节目的伪随机加扰序列的解扰。
图3是根据本发明优选实施例的CAM卡的结构框图,如图3所示,解复用模块224包括:进入单元2242,连接至PCMCIA接口模块222,用于将PCMCIA接口模块222接收到的TS流以数据包为单位发送给过滤单元2244进行过滤;过滤单元2244,连接至进入单元2242,用于将接收到的来自进入单元2242的TS包进行PID字段过滤和节数据首部过滤;以及派送单元2246,连接至过滤单元2244,用于将经过过滤单元2244的TS包的负载写入预设的缓存地址中。该方法通过过滤单元2244和派送单元2246,实现了对TS流的解复用,提高了***的有效性。
优选地,过滤单元2244还用于在TS包带有自适应字段时,根据自适应字段首部的控制位提取间断指示和节目时钟参考(Program Clock Reference,简称为PCR)字段。该方法可以提高***的处理能力。
优选地,解密模块226还用于通过ISO7816接口与CA智能卡进行授权控制信息(Entitlement Control Message,简称为ECM)和授权管理信息(Entitlement Manage Message,简称为EMM)的传输,以获取解密后得到的CW。该方法实现简单、可操作性强。
优选地,MCU包含于一个单片机中,单片机的类型包括以下之一:高级精简指令***处理器(Advanced RISC Machines,简称为ARM)、C51、PLD、FPGA。该方法实现简单、可操作性强。
优选地,MCU处于ARM中,ARM与FPGA 22之间采用并行总线进行数据通讯。
优选地,MCU包含于FPGA 22,MCU包括闪存(FLASH)和静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,简称为SRAM)。例如,将MCU内嵌在FPGA22中,这样可以降低成本,提高***的稳定性。
图4是根据本发明优选实施例的CAM卡与机顶盒和CA智能卡的示意图,图5是根据本发明优选实施例的CAM卡与机顶盒和CA智能卡的详细示意图,如图4和5所示,在实施过程中,该机顶盒(即,主机)与CAM卡20和CA智能卡的相互关系可以为:CAM卡20通过DVB-CI标准接口与机顶盒相连,CA智能卡可以通过CAM卡20的ISO7816外部接口***,进行相关的CA算法解密操作。
对应于上述CAM卡,本发明实施例还提供了一种条件接收模块CAM卡的实现方法。图6是根据本发明实施例的CAM卡的实现方法的流程图,如图6所示,该方法包括以下步骤:
步骤S602,CAM卡使用FPGA接收来自机顶盒的TS流,并对TS流进行解复用,其中,解复用后的数据包括内容数据和信息数据(例如,关键字或key);
步骤S604,FPGA指示CAM卡与***CAM卡的CA智能卡进行通信,完成信息数据的CA算法的解密,并根据解密后得到的CW对解复用后的内容数据进行解扰;以及
步骤S606,FPGA将解扰之后的数据发送至机顶盒。
通过上述步骤,采用FPGA来实现CAM卡功能的方式,解决了相关技术中由于CAM卡芯片被少数厂家垄断、价格较高而导致CAM卡推广受限的问题,降低了研发成本,扩大了CAM卡的应用范围。
优选地,在步骤S602中,FPGA可以将TS流以数据包为单位,进行PID字段过滤和节数据首部过滤,并将过滤后的TS包的负载写入预设的缓存地址中。
优选地,在步骤S604中,FPGA指示CAM卡与***CAM卡的条件接收CA智能卡进行通信,完成信息数据的CA算法的解密包括:FPGA通过ISO7816接口与CA智能卡进行授权控制信息ECM和授权管理信息EMM的传输,以获取解密后得到的CW。
下面结合优选实施例和附图对上述实施例的实现过程进行详细说明。
实施例一
本实施例提供了一种基于DVB-CI标准接口的数字电视的接入设备及其实现方法,采用FPGA可编程逻辑芯片,设计实现CAM卡的功能,降低了制造商的研发和生产成本,并且增加了***的灵活性,尤其在功能的升级方面。
图7是根据本发明实施例一的采用FPGA实现CAM卡的示意图,如图7所示,虚线内的部分为FPGA实现,主要包括:解复用模块、解密模块、解扰模块和PCMCIA接口模块。
本实施例遵循DVB-CI接口标准协议,基于FPGA和MCU架构,其中,FPGA用于实现硬件间的接口标准,MCU用于实现一些驱动和软件通信控制。FPGA与MCU之间采用CPU并行总线进行数据通讯,CPU本身外挂一个FLASH存储器(闪存)和SRAM存储器,用于程序的存取和数据的缓存。
例如,在实施过程中,可以采用256K字节的FLASH存储器,进行程序的存储,采用256K字节的SRAM,作为数据暂存的空间。
实施例二
图8是根据本发明实施例二的解复用模块的示意图,如图8所示,解复用模块可以包括如下模块:
进入(Ingress)模块,用于接收外部输入的TS流,将TS包存入它内部的缓存中,接收到一个完整的TS包后,将此包以8位的数据宽度输出给后级的模块作处理;
标识码传输包(Packet identifier,简称为PID)过滤模块,用于根据预先配置好的PID控制寄存器的相应字段对接收到的TS包中的PID字段进行过滤,给出PID过滤的匹配结果;
PID处理状态信息指示模块,用于产生指示当前处理到TS包的某个位置的状态信息,供其它模块根据当前的状态来处理TS包;
节过滤模块,用于对节目特定信息包中的节数据首部进行过滤,通过节数据首部过滤的节数据将被发送到Memory中,否则丢弃此包;
自适应字段处理模块,用于当发现TS包带有自适应字段时,根据自适应字段首部的控制位,提取间断指示和PCR字段;
数据派送(DisPatch)模块,用于根据PID过滤和节目特定信息(Program Specific Information,简称为PSI)过滤的结果,将通过过滤的TS包的负载写入到预先设定的内存缓存(MemoryBuffer)地址中去,供后续的音视频解码器解码或给CPU提取相关的控制信息进行下一步的设定。
实施例三
本实施例提供了一种基于FPGA+MCU的方式来实现CAM卡的方法,即,采用FPGA实现了CAM卡全部功能,这样就可以不再需要CAM卡专用芯片,避免了昂贵的芯片开发费用,降低了CAM卡的成本。同时,也打破了少数厂家对CAM卡产品的垄断限制,使得CAM卡将来的升级具有较高的灵活性。
如图7所示,本实施例中的CAM卡(即,数字电视条件接收卡)可以包括以下模块:
PCMCIA模块:用于完成与主机的数据通讯和命令通讯的功能,包括加扰TS流的输入,解扰后的TS流的输出,还包括一个命令通道,用于CAM卡与主机进行命令的交互;
解复用模块:用于在MCU的控制下对TS流进行解复用;
解密模块:用于使用FPGA逻辑设计ISO7816接口,通过7816接口与智能卡进行通讯,进行ECM、EMM的传输,在智能卡里,使用智能卡的CPU完成CA算法的解密,解出控制字CW,传输给解扰模块;
解扰模块:采用欧洲通用加密算法,用于根据CW的密钥,对加扰的TS流进行解扰,解扰完成后清流传送给PCMCIA接口模块。
需要说明的是,由业务密钥SK加密后的CW控制字包含在ECM中;由用户个人分配密钥PDK加密后的SK包含在EMM中。
优选地,FPGA的驱动与软件通信控制由CPU芯片(即,MCU)来实现,CPU芯片负责完成DVB-CI接口协议,以及各个***的任务的管理和调度。在实施过程中,CPU可以为独立的MCU芯片,例如,在FPGA外挂单独的CPU,但不限于外挂CPU,也可以为嵌入在FPGA内部的CPU。
优选地,可以使用ARM单片机作为CPU,但不限于此类的单片机CPU,也包括其他类型的CPU,例如,PLD,C51等。在实施过程中,可以采用包含ARM7内核的CPU进行软件的运行,以完成对各个其他逻辑模块的控制、数据传输以及任务管理。ARM与FPGA之间可以采用CPU的并行总线进行通讯。
优选地,ISO 7816接口也可以在FPGA上实现。
综上所述,本发明实施例提供了一种基于FPGA实现CAM卡功能的方法,可以应用于数字电视条件接收***中进行解密解扰的接收卡,可以避免专用CAM卡芯片的使用,从而降低了CAM卡的价格,并且在可升级方面有较高的灵活性。
显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种条件接收模块CAM卡,其特征在于,包括现场可编程门阵列FPGA,所述FPGA包括PCMCIA接口模块、解复用模块、解密模块以及解扰模块,其中,
所述PCMCIA接口模块,用于接收来自机顶盒的传送TS流,以及将所述解扰模块解扰后的数据发送至所述机顶盒;
所述解复用模块,用于在管理控制单元MCU的控制下对所述TS流进行解复用,并将解复用后的内容数据发送给所述解扰模块,将解复用后的信息数据发送给所述解密模块;
所述解密模块,用于与***所述CAM卡的条件接收CA智能卡进行通信,完成所述信息数据的CA算法的解密,并获取解密后得到的控制字CW;以及
所述解扰模块,用于根据来自所述解密模块的所述CW对解复用后的所述内容数据进行解扰。
2.根据权利要求1所述的CAM卡,其特征在于,所述解复用模块包括:
进入单元,用于将所述PCMCIA接口模块接收到的所述TS流以数据包为单位发送给过滤单元进行过滤;
所述过滤单元,用于将接收到的来自所述进入单元的TS包进行PID字段过滤和节数据首部过滤;以及
派送单元,用于将经过所述过滤单元的所述TS包的负载写入预设的缓存地址中。
3.根据权利要求2所述的CAM卡,其特征在于,所述过滤单元还用于在所述TS包带有自适应字段时,根据所述自适应字段首部的控制位提取间断指示和节目时钟参考PCR字段。
4.根据权利要求1所述的CAM卡,其特征在于,所述解密模块还用于通过ISO 7816接口与所述CA智能卡进行授权控制信息ECM和授权管理信息EMM的传输,以获取解密后得到的所述CW。
5.根据权利要求1所述的CAM卡,其特征在于,所述MCU包含于一个单片机中,所述单片机的类型包括以下之一:高级精简指令***处理器ARM、C51、PLD、FPGA。
6.根据权利要求1所述的CAM卡,其特征在于,所述MCU处于ARM中,所述ARM与所述FPGA之间采用并行总线进行数据通讯。
7.根据权利要求1所述的CAM卡,其特征在于,所述MCU包含于所述FPGA,所述MCU包括闪存FLASH和静态随机存取存储器SRAM。
8.一种条件接收模块CAM卡的实现方法,其特征在于,包括以下步骤:
所述CAM卡使用现场可编程门阵列FPGA接收来自机顶盒的传送TS流,并对所述TS流进行解复用,其中,所述解复用后的数据包括内容数据和信息数据;
所述FPGA指示所述CAM卡与***所述CAM卡的条件接收CA智能卡进行通信,完成所述信息数据的CA算法的解密,并根据解密后得到的控制字CW对解复用后的内容数据进行解扰;以及
所述FPGA将解扰之后的数据发送至所述机顶盒。
9.根据权利要求8所述的实现方法,其特征在于,所述FPGA对所述TS流进行解复用包括:
所述FPGA将所述TS流以数据包为单位,进行PID字段过滤和节数据首部过滤,并将过滤后的TS包的负载写入预设的缓存地址中。
10.根据权利要求8所述的实现方法,其特征在于,所述FPGA指示所述CAM卡与***所述CAM卡的条件接收CA智能卡进行通信,完成所述信息数据的CA算法的解密包括:
所述FPGA通过ISO7816接口与所述CA智能卡进行授权控制信息ECM和授权管理信息EMM的传输,以获取解密后得到的所述CW。
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