機頂盒中智能卡通信的實(shí)現

文章出處：http://psychicreadingswithdeb.com 作者：張 萍   人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年09月22日

    在利用數字機頂盒收看數字電視節目時(shí),為了滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需要,保證每個(gè)用戶(hù)的利益,需要采用條件接收系統管理用戶(hù)的權限并確保用戶(hù)的正常收看。而在機頂盒中,通常使用智能卡技術(shù)實(shí)現條件接收。 

　　智能卡有自己的微處理器、存儲器和一個(gè)與機頂盒通信的接口。采用智能卡實(shí)現條件接收的優(yōu)勢在于:它具有高度的安全性和保密性,主要用于存儲用戶(hù)的私人密鑰、控制授權、保密算法等信息,可以保證整個(gè)數字電視系統的安全。 

　　本文主要討論智能卡與機頂盒之間的通信。機頂盒中的主芯片一般都提供與智能卡通信的接口,利用相應的硬件和通信協(xié)議,就可以實(shí)現它們之間的正常通信。在本文中,機頂盒芯片采用ST公司的Sti5516。由于Sti5516提供的智能卡接口需要外接一個(gè)接口芯片才能與智能卡通信,所以還采用了Philips公司的TDA8004T芯片。整個(gè)硬件框圖如圖1 所示。 

1 Sti5516的智能卡接口 

　　Sti5516支持智能卡接口——異步收發(fā)控制器(UART),用于實(shí)現Sti5516與二個(gè)智能卡控制器的通信。異步收發(fā)控制器支持全雙工異步通信,接收器與發(fā)送器使用相同的數據格式和波特率。數據的傳輸和接收可以是雙BUFFER,也可以是16位FIFO。通信過(guò)程中奇偶校驗位、數據位、停止位都是可編程的。同時(shí),在傳輸和接收中的錯誤覺(jué)察增強了數據傳輸的穩定性,UART與智能卡的握手協(xié)議確保了數據傳輸的安全性。Sti5516有一個(gè)智能卡時(shí)鐘產(chǎn)生器,提供給智能卡一個(gè)時(shí)鐘信號。智能卡使用這個(gè)時(shí)鐘驅動(dòng)智能卡與UART之間的通信。這個(gè)時(shí)鐘也用于智能卡CPU時(shí)鐘。智能卡接口操作要求卡的時(shí)鐘可以調整,這樣波特率可以改變,時(shí)鐘的調整可以根據ISO7816標準。Sti5516提供的智能卡接口支持T=0、T=1協(xié)議。 

2 TDA8004T介紹 

　　TDA8004T提供了一個(gè)低成本的異步智能卡接口,可用于電子付費、讀卡器、付費電視等。它可以取代智能卡與微控制器之間的一些外部元器件,提供微控制器與智能卡之間穩定、低噪音并符合ISO-7816 標準的通信接口[1]。其原理結構圖如圖2所示。 

3 通信協(xié)議 

　　在Sti5516與智能卡的通信過(guò)程中,本文采用了T=0協(xié)議。 

　　T=0協(xié)議是異步半雙工字節傳輸協(xié)議[2],即協(xié)議所處理的最小單位是單個(gè)字節。通信命令總是由接口設備啟動(dòng),以命令報頭通知卡做什么,并且允許在卡發(fā)出的過(guò)程字節的控制下傳輸數據字節。命令報頭由連續的5個(gè)字節組成,這5個(gè)字節指定為CLA、INS、P1、P2、P3。其中CLA為指令類(lèi)別,INS為指令類(lèi)別中的指令代碼,P1、P2為一個(gè)完成指令代碼的參考符號(例如地址),P3由一個(gè)可變長(cháng)度的條件體組成。條件體包括命令數據域長(cháng)度字節Lc、命令數據域和響應返回的最大長(cháng)度字節Le。根據不同的命令,條件體的組成也不相同。 

　　這樣,在一個(gè)5字節命令報頭傳輸后,接口設備等待一個(gè)或者兩個(gè)過(guò)程字節。過(guò)程字節的值將指明接口設備請求的動(dòng)作。如果過(guò)程字節的值與INS字節相同,表示接口設備向卡發(fā)送或者從卡接收所有數據;如果與INS字節的補碼相同,表示接口設備向卡發(fā)送或者從卡接收下一個(gè)字節;如果為0x60,表示延長(cháng)等待時(shí)間;如果為0x61,表示接口設備等待第二個(gè)過(guò)程字節,并根據第二個(gè)過(guò)程字節發(fā)送命令取回數據;如果為0x6c,表示接口設備等待第二個(gè)過(guò)程字節,并根據第二個(gè)過(guò)程字節重發(fā)上一條命令。如果過(guò)程字節是0x90、0x00,表示通信成功完成[2～3]。 

4 通信的實(shí)現 

　　在實(shí)際通信過(guò)程中,本文將工作頻率定為3.57MHz,保證數據傳輸的波特率為9600bps。數據格式采用帶奇偶校驗的8個(gè)數據位和2個(gè)停止位,如圖3所示。 

　　在機頂盒與智能卡發(fā)送數據和接收數據的過(guò)程中,使用了Sti5516智能卡接口UART的驅動(dòng)。因此在進(jìn)行通信之前首先要對UART初始化。初始化之后,進(jìn)行卡的復位應答,如果應答正確才能與卡通信。 

　　根據T=0協(xié)議的定義,機頂盒與智能卡通信的流程圖如圖4所示。

5 調試經(jīng)驗 

　　(1) 在寫(xiě)智能卡接口UART的驅動(dòng)時(shí),必須按照T=0協(xié)議標準配置工作頻率、數據傳輸波特率和數據格式; 

　　(2) 在確?？ǖ膹臀粦鹫_后,才能進(jìn)行卡與機頂盒的通信; 

　　(3) 命令報頭的傳送一般是有一定的先后順序的,在測試過(guò)程中,需要按照順序發(fā)送命令報頭,才能正常接收數據; 

圖4 

　　(4) 判斷過(guò)程字節和條件體形式時(shí),一定要按圖4所描述的,考慮仔細、全面,以免通信錯誤。 

　　由于目前大多數智能卡支持T=0協(xié)議,所以本文主要介紹了基于T=0協(xié)議的機頂盒與智能卡之間的通信。在此基礎上,以后可以實(shí)現基于T=1協(xié)議的通信,以便支持更多的智能卡。