文章編號
基於ｄｓｐ的兩路ｄｖｂ條件接收
系統的設計與實現術
於輝，敖發良，石濤
（桂林電子科技大學資訊與通訊學院，廣西桂林５４１００４）
實用設計
【摘要】簡要介紹了機頂盒和條件接收系統的工作原理，針對如何在家庭中實現多台電視接收不同節目訊號，提出了一種基於ｓｔｉ５５１８雙解碼數碼電視機頂盒的設計。系統採用ｔｄａ８００４作為智慧卡與通訊的介面晶元，ｄｓｐ通過緩衝串
口與ｓｔｉ５５１８交換資料。實現了基於晶元的２路數碼電視條件接收系統的核心演算法。
【關鍵詞】機頂盒；條件接收中圖分類號
【文獻標識碼】ａ
１引言２機頂盒條件接收基本原理
資料統計顯示，截至２００９年底中國有線數碼電視用
國內有線數碼電視採用ｄｖｂ—ｃ作為行業標準．以
戶已超過６ ５００萬戶。隨著人們生活水平的提高，家庭中
ｍｐｅｇ一２作為音**編碼方式。為保證收費電視可被合有２台及以上電視的現象極為普遍。然而當今推廣的機
法使用者正常收看，數碼電視傳輸時通常採用對傳輸流頂盒產品只能支援１臺電視訊號的接收，並已成為當前（ｔｓ）進行加擾的條件接收系統。因此解擾模組的實現是阻礙數碼電視推廣的重大因素之一。人們要求新一代數
機頂盒中的一項關鍵技術。數碼電視條件接收系統包括
字機頂盒具有類似「路由」的功能，可以同時支援家庭中３層結構［２１：１）利用控制字（ｃｗ）對原始電視訊號（影象、多台電視接收不同節目的訊號。因此，對於雙解碼甚至
聲音和資料）進行加擾，得到加擾後的電視訊號。ｃｗ通多解碼機頂盒的研發勢在必行。文獻『１１提出了一種多顯
常為６４ｂｉｔ，它在５～２０ｓ內變化可調［３１。２）利用業務金鑰示數碼電視機頂盒的設計方案，已獲國家智財權局的
（ｓｋ）對ｃｗ加密成為授權控制訊號（ｅｃｍ），其中還包括專利授權。
節目**、時間、內容分類和節目**等節目資訊。ｃｗ在過去的近２０年裡，ｄｓｐ處理器的效能得到很大改
由於資料量大，變化比較快，通常使用對稱金鑰演算法加解善，軟體和開發工具也得到相應發展，**大幅下降．應
密，如ｄｅｓ演算法。３）利用分配金鑰（ｐｄｋ）對ｓｋ進行加
用也越來越廣泛。本設計的重點就是要把２路數碼電視信密，形成授權管理資訊（ｅｍｍ）資料報，包括位址、使用者授號的解擾演算法應用於以晶元為核心權資訊、使用者付費情況等。由於ｓｋ變化週期比較長，通的單板硬體環境。
在增加一定硬體開銷的前提下．快速提
常為１個月，一般採用ｒｓａ演算法加密。
高解擾演算法。ｄｓｐ晶元同時為２塊解碼模組實現解擾運ｅｃｍ．ｅｍｍ和加擾的音**訊號復用在一起傳送到算，滿足系統要求，實現了雙解碼機頂盒。
接收端。接收端根據智慧卡提供的資訊在ｔｓ流中過濾出屬於自己的ｅｍｍ和對應節目的ｅｃｍ資料報後，利用固
國家自然科學**專案
４０ｌ，ｆｏｒｍａｔ
…ｉｏ．ｕｆ蚴：
化在智慧卡中的ｐｄｋ依次解密出ｓｋ和ｃｗ，最後通過ｓｔｉ５５１８晶元中供解擾電路使用提供了解擾器還原出標準的ｍｐｅｇ一２音**訊號供解碼電路３個多通道緩衝串列埠和ｍｃｂｓｐ２。進行解碼後輸出聲音和影象訊號。
ｍｃｂｓｐ與外設的資料交換，通過ｄｘ引腳傳送，ｒｘ引腳
３ 雙解碼機頂盒硬體平台設計
接收。通訊的時鐘與幀訊號由及ｆｓｒ引腳來控制［５１。ｄｓｐ通過向外圍介面本設計方案中採用兩塊ｓｔ公司的單片信源解碼器傳送資料；通過接收外圍晶元傳送來晶元實現標清數碼電視解碼。
該晶元主要由高
的資料。
頻調諧器、ｑａｍ解調器、硬體ｔｓ流解復用器、ｍｐｇｅ一２音**解碼器、條件接收模組、儲存器模組、紅外遙控接收模組和各種介面電路組成。
ｓｔｉ５５１８有線數碼電視雙解碼機頂盒的硬體平台如圖１所示。工作過程如下：２路高頻調諧器接收來自有線
電視網路的射頻訊號，２路訊號分別經過ｑａｍ解調完成
通道解碼，從載波中解調出含有音**和其他資料的ｍｐｅｇ一２格式的傳輸流，２片ｓｔｉ５５１８晶元內部的解復用器根據所選擇的頻道在傳輸流中提取相應的音**資料圖２基於條件接收系統硬體設計
流（ｅｓ包）和一些控制資料報。ｅｓ包即可以被送往各自
硬體系統主要包括以下４個模組：
內部對應的音**解碼器解碼，經軟硬體解碼後輸出至１）電源管理模組晶元的電源分電視顯示終端。從圖１中可以看出，雙解碼機頂盒中最關
為ｃｐｕ核心電源和ｉ／ｏ電源
鍵的技術是２路數字電視訊號條件接收系統的實現，即而實際常用的電源都是５ ｖ．所以必須採用合適的電源轉通過ｄｓｐ晶元與智慧型卡片的介面電路實現對使用者金鑰
換晶元，本系統選用ｔｉ公司的電壓調節器（ｐｄｋ）的讀取，同時計算出２路電視訊號的解擾金鑰為電源適配。
ｃｗ１和ｃｗ２．並實時傳送至２塊ｓｔｉ５５１８解碼晶元中。
２）外部儲存器模組。採用了可工作在３－３ｖ的ｆｌａｓｈ
晶元作為外部程式儲存器來實現ｄｓｐ的並行自舉載入，其儲存容量為它有ａ０一
音訊輸出１
**輸出１
ａ１７共１８個位址引腳和ｄｑ０～ｄｑ１５共ｌ６條資料引腳，連線時只需將這些位址與資料引腳連至對應的位址和資料引腳即可。將的讀寫
音訊輸出２狀態訊號引腳ｒ／直接接到的寫使能**輸出２
引腳ｗ ．並在反相後接到讀使能引腳麵，即可實現對ｆｌａｓｈ的讀寫控制。同時將
圖１基於ｓｔｉ５５１８雙解碼機頂盒硬體平台
的外部儲存器選通訊號麗麗麗引腳接到的片選訊號面
。這樣當需要外部儲存器
４ 基於的解擾系統
進行操作時麗麗訊號有效就可選中ｆｌａｓｈ。
４．１硬體設計
３）智慧卡介面模組。ｉｃ卡介面需要外接乙個ｉｃ卡基於的双解擾系統的硬體設計結構
介面晶元才能與ｄｓｐ晶元進行通訊。本設計採用了如圖２所示。除了採用作為主控晶元外，ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ｔｄａ８００４晶元。
ｔｄａ８００４是一種ｉｃ卡接還有專用的電源晶元、ｆｌａｓｈ晶元及智慧卡介面晶元。系口晶元．該晶元可以提供乙個低成本的非同步智慧卡模擬統啟動後。ｄｓｐ通過與智慧卡的介面電路讀取固化在卡介面。
ｔｄａ８００４的
引腳與ｄｓｐ晶元的外部中斷訊號
片中的ｐｄｋ．同時實時接收來自２片ｓｔｉ５５１８解碼晶元
引腳相連．用於在智慧卡插入時向ｄｓｐ發出中斷；由ｄｓｐ的ｅｃｍ資訊和ｅｍｍ資訊，利用記憶體中讀取到的ｐｄｋ運
晶元的通用輸出引腳ｘｆ控制ｔｄａ８００４的供電使能引行解密演算法後得到ｃｗ１與ｃｗ２．並反饋到各自的
腳：通過ｉ／ｏｕｃ引腳將資料送入ｄｓｐ的ｂｄｒ０引腳，實現
．ｊｉｉ～
種功能（包括ｃａ功能）是通過裝入相應的應用軟體來實現的．應用軟體與機頂盒硬體的銜接是通過底層的硬體
圈由此可見，雖然軟硬體分離的無卡ｃａ模式提高了對機頂盒硬體（包括ｃｐｕ運算能力、儲存空間等）的要求，但與智慧卡ｃａ相比，軟硬體分離不僅從根本上解決了智慧卡盜版和ｃｗ共享的問題，而且擺脫了機頂盒硬
驅動和作業系統來完成的，只要能夠統一應用軟體和底層軟體間的適配層協議，就可以實現機頂盒硬體的標準
化，此時的機頂盒類似於一台計算機．機頂盒製造商可以生產不帶任何應用軟體的裸機頂盒，而運營商只要將其選定的應用軟體**到使用者的機頂盒中即可展開服務．從而實現了「硬體通用，軟體**」的軟硬體分離模式［３１。
在軟硬分離模式下，ｃａ可以作為其中乙個應用軟體安裝到機頂盒中執行，由於沒有智慧卡，因此分配給使用者
件對ｃａｓ的束縛．增加了ｃａｓ的靈活性，為機頂盒製造商、ｃａ廠商和運營商都提供了最大的自由度。所以軟硬
件分離模式將會成為未來機頂盒發展的主流。
４ 小結
目前，國內的數碼電視運營商在數碼電視轉換和運營的過程中，仍在不斷進行探索和實踐，其中ｃａｓ的建設關係到數碼電視運營商的長遠利益，通過對ｃａｓ安全性分析可以看出，現在國內普遍使用的智慧卡ｃａｓ存在著安全隱患．而軟硬體分離的無卡ｃａ模式是目前解決這些安全隱患的最佳方法，隨著數碼電視的普及．該模式必然成為ｃａｓ的發展趨勢。
的ｐｄｋ可以儲存在機頂盒的儲存器（如ｆｌａｓｈ）中，而且
可以和機頂盒的硬體識別符號（如ｃｐｕ、主晶元、儲存器等都有自己的識別符號）作關聯以保證其唯一性，當機頂盒收
到前端發來的ｅｃｍ和ｅｍｍ時，便可以在自己的ｃｐｕ中
通過執行ｃａ程式進行解密和解擾工作，得到ｃｗ後再對資料流進行解碼，由於這些都是在ｃｐｕ中完成的，因此也就不存在ｃｗ被截獲的可能。ｃａ軟體還可以隨時通
過從碼流中**的方式進行**公升級，假如黑客截獲到
參考文獻：
【ｌ】陳文全，付國映，趙利，等．數碼電視條件接收系統的安全性研究［ｊ］．
電視技術
【２］陳峰，周軍．數碼電視條件接收系統中的安全性分析『ｊ１．中國有線
電視了碼流中的ｃａ資訊，也只能得到被加密的目標碼．即使
黑客有足夠的人力、財力，也要花很長時間才可能破譯該ｃａ演算法。而由於ｃａ演算法可以每天都發生變動，因此黑客的破解工作也就失去了意義。當然，黑客也可能會採取像破解複製智慧卡一樣的方式複製機頂盒．但使用者的ｐｄｋ是和機頂盒的硬體識別符號作了關聯，每台機頂盒的
【３］呂品．從「機卡分離」到「軟硬分離」——開放的機頂盒與ｃａ［ｊ］．電
視技術ｃｐｕ、主晶元、ｆｌａｓｈ等都有自己唯一的識別符號，如果要複製它們，其所付出的成本和時間要遠高於複製智慧卡。
責任編輯：許盈收稿日期：２伽【９—１２—１７
（上接第４２頁）
斷響應原則進行２路訊號控制字的解密，從而完成多路數碼電視解擾系統的關鍵部分。
叩［３］鄭雯，翟希山，王志廣，等．數碼電視原理、傳輸與接收【ｍ】．北京：人
５ 小結
隨著數碼電視技術在我國各地的推廣與普及，機頂
民郵電出版社．２００６．
【４］陳穎琪，**華，王旭，等．單片式ｄｖｂ—ｃ／ｓ機頂盒的設計與實現
【ｊｊ．電視技術
【５］彭啟琮，李玉柏，管慶．ｄｓｐ技術的發展與應用［ｍ］．北京：高等教育
出版社．２ｏｏ７．
盒產業存在廣闊的市場，各大公司相繼投入大量資源開發新一代產品，希望可以在競爭中佔據有利地位。本設計中的產品成本低。可以同時為家庭中２臺電視機提供不
【６］楊曉雲．現代密碼學【ｍ】．西安：西安電子科技大學出版社，２００９．［７］張萍．機頂盒中智慧型**信的實現叨．電子應用技術
同的訊號接收，滿足人們的需求，加之廣電部門出台相應
管理措施，必然有著非常巨大的市場價值。
作者簡介：
參考文獻：
【１】敖發良．多顯示數碼電視機頂盒：中國
２８．於輝（１９８４一），碩士生．主研數字通訊技術；
敖發良（１９４４一），教授。研究方向為數字通訊、光通訊網路；石
濤（１９８４一ｊ。碩士生。主研數字通訊技術。
盈收稿日期
責任編輯：許
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