高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(hù)技術(shù)接收端的研究與設(shè)計(jì)

在Aksv更新信號(hào)獲得確認(rèn)后，HDCP控制器根據(jù)HDCP發(fā)送端的KSV值使用56位二進(jìn)制的加法來(lái)計(jì)算Km’值。
在一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)進(jìn)行20次56位的加法操作可能會(huì)產(chǎn)生不能接受的延遲。為了解決這個(gè)問(wèn)題在此提出兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)該操作。方法一：采用流水線結(jié)構(gòu)，在每個(gè)周期里完成一次56位的加法操作，然后在20個(gè)周期里完成Km’的最終計(jì)算；方法二：使用節(jié)約加法器來(lái)壓縮從2～20的算子，然后執(zhí)行最終的加法操作。方法二比方法一具有更高的可執(zhí)行性，但是需要占用更多的資源；方法一相對(duì)能節(jié)約更多的資源但是延時(shí)大。
根據(jù)HDCP協(xié)議的要求HDCP接收端必須在100 ms內(nèi)完成Km’、Kb’、M0’、R0’值的計(jì)算并把有效的R0’值傳給HDCP的發(fā)送端，該過(guò)程是在HDCP發(fā)送端的讀操作到HDCP發(fā)送端完成把Aksv寫(xiě)到視頻接收端的操作之后進(jìn)行，這就意味著延遲在這不是問(wèn)題，所以在此選擇方法一來(lái)進(jìn)行計(jì)算Km’值。
接收端授權(quán)狀態(tài)機(jī)是控制器模塊的核心部分。其他所有的狀態(tài)機(jī)操作指令都是由這個(gè)狀態(tài)機(jī)發(fā)出的。
授權(quán)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是以Aksv完成接收為標(biāo)志，當(dāng)HDCP發(fā)送端完成把Aksv寫(xiě)到HDCP接收端寄存器0x14位置時(shí)，控制寄存器模塊將產(chǎn)生這個(gè)標(biāo)志信號(hào)。
2．3 控制器寄存器
當(dāng)HDCP接收端是第一連接器件時(shí)，控制寄存器根據(jù)HDCP協(xié)議中定義的，除了0x20～0x30，0x43地址位，這些是HDCP中繼器的控制寄存器；當(dāng)HDCP接收端是第二連接器件時(shí)，僅僅是控制寄存器的子集才允許進(jìn)入的。I2C接口子模塊會(huì)發(fā)出一個(gè)從HDMI接收端接口連接到第一還是第二的指示信號(hào)。
所有的寄存器只有一個(gè)能進(jìn)行寫(xiě)操作的源信號(hào)。源信號(hào)可能來(lái)自3個(gè)地方：HDCP發(fā)送端，HDMI接口以及HDCP接收端。HDCP發(fā)送端能夠往寄存器中的0x10地址中寫(xiě)入Aksv，0x15地址中寫(xiě)入Ainfo，0x18地址中寫(xiě)入An；HDCP接收端能夠往寄存器中的0x08地址中寫(xiě)入Ri，在0x0A地址中寫(xiě)入pj；HDMI能夠往寄存器中的0x00地址中寫(xiě)入Bksv，0x40地址中寫(xiě)入Bcpas，0x41地址中寫(xiě)入Bstatus。寫(xiě)操作的時(shí)鐘信號(hào)不是系統(tǒng)時(shí)鐘而是像素時(shí)鐘。當(dāng)最后一位Aksv寫(xiě)入到寄存器的時(shí)候Aksv，Ainfo寄存器復(fù)位到零，用復(fù)寫(xiě)寄存器機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2．4 I2C從機(jī)接口
Philips開(kāi)始開(kāi)發(fā)總線用來(lái)在器件內(nèi)部和電視設(shè)備進(jìn)行通信。HDCP里面定義I2C作為控制通道接口。有3種操作模式：讀(read)、寫(xiě)(write)和短讀(short read)。讀與短讀之間的區(qū)別是看讀取數(shù)據(jù)過(guò)程是在Start(S)還是Repeated Start(RS)條件下初始化的。在短讀模式中，在實(shí)際的讀操作前不需要寫(xiě)入寄存器的偏移地址。
在此HDCP接收端里面必須有一個(gè)能夠支持I2C總線的邏輯器件。I2C與第一連接器件的8位的二進(jìn)制的地址是0111 010x；或者是16進(jìn)制的0x74作為I2C地址，讀寫(xiě)位置零。與第二連接器件的地址是0x76。I2C從機(jī)接口邏輯在決定與控制寄存器的哪部分連接根據(jù)HDCP發(fā)送端指示的從機(jī)地址來(lái)確定。這個(gè)子模塊需注意以下幾點(diǎn)：
(1)僅有4個(gè)寄存器支持該寫(xiě)操作即Aksv、Ainfo、An、dbg。
(2)必須有一個(gè)寫(xiě)操作先于Aksv到來(lái)。
(3)第一連接器件、第二連接器件與HDCP連接的端口不一樣。
(4)地址自動(dòng)增加必須由I2C接口實(shí)現(xiàn)。
(5)ksv FIFO讀操作行為地址的增加不同于其他地址增加方法。
(6)授權(quán)觸發(fā)條件：寄存器更新Aksv、Ainfo、An值，最后寫(xiě)入到寄存器中的0x14地址中用以觸發(fā)HDCP接收端的授權(quán)認(rèn)證序列。
在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員一直在尋求一種速度更快，面積更小的電路，以在提高可執(zhí)行性的同時(shí)能減少成本。目前物理層的設(shè)計(jì)是解決這一問(wèn)題的重要手段。用全定制設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)I2C從機(jī)接口可以達(dá)到減少芯片的面積和功耗。所有的邏輯門(mén)和時(shí)序元素，如鎖存器、D觸發(fā)器是使用靜態(tài)的方式來(lái)提高電路的可靠性。最常見(jiàn)的方式就是使用主從結(jié)構(gòu)的D觸發(fā)器設(shè)計(jì)I2C從機(jī)接口。

3 結(jié)束語(yǔ)
討論了HDCP接收端的結(jié)構(gòu)，分析了具體的實(shí)現(xiàn)方法。其中包括I2C從機(jī)接口、控制寄存器、接收端控制器、加密機(jī)等子模塊的設(shè)計(jì)。此HDCP接收端根據(jù)HDCP協(xié)議設(shè)計(jì)，符合HDCP協(xié)議的要求。