數(shù)字電視條件接收系統(tǒng)(CAS)結(jié)構(gòu)及硬件體系

　　最后，我們從芯片的最大使用效率和簡化邏輯控制的方面出發(fā)，決定采用ARM7TDMI自身的本地總線。使用ARM7的本地總線有幾個優(yōu)勢：ARM7的本地總線狀態(tài)相對簡單，不需要進(jìn)行相對復(fù)雜的AMBA總線協(xié)議驗證;對模塊的接口功能要求低，接口電路非常簡單;減少了流水線長度，在一個最高時鐘由IP硬核固定了的SoC芯片中，流水減少就意味著芯片的代碼執(zhí)行效率的提高。同時，對于ARM7總線上的雙邊沿時鐘問題進(jìn)行嚴(yán)格的約束和驗證，確保了芯片后期設(shè)計的正確性。

　　2. 帶有軟件冗余的內(nèi)部SRAM

　　ARM7TDMI是一款沒有內(nèi)部高速緩存的CPU核，對于慢速的SRAM、FLASH存儲器的只能空閑等待。即使采用了高速的外部SRAM，由于數(shù)據(jù)接口寬度和芯片與芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，也不能有效地用到高速CPU的全部性能;同時，大容量的高速SRAM價格昂貴，將會大大增加CAM系統(tǒng)的成本。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和成本方面考慮，我們決定在SM1658中嵌入一個256KB容量的SRAM，此SRAM容量可以滿足相當(dāng)部分CAM系統(tǒng)的應(yīng)用需求。同時，我們的芯片也支持各種外部高速和低速SRAM，對于一些SRAM需求非常大的系統(tǒng)也可以滿足要求。

　　SM1658內(nèi)部實現(xiàn)的SRAM具有非常高的性能，可以以單時鐘周期完成ARM的各種指令的操作，也就是當(dāng)CPU在內(nèi)部SRAM中進(jìn)行取指或存取數(shù)據(jù)時不需要任何等待。我們在芯片生產(chǎn)出來后用對芯片內(nèi)部的SRAM進(jìn)行了CPU性能的基準(zhǔn)測試，即使在非常高的頻率下面，芯片也能獲得與ARM7TDMI的IP核的理論計算值相同的水準(zhǔn)，后面有測試的數(shù)據(jù)表格。

　　內(nèi)嵌SRAM的最大問題是，對于芯片的成品率會產(chǎn)生影響。我們在電路功能設(shè)計、底層軟件設(shè)計和應(yīng)用系統(tǒng)上采取了一些有效的預(yù)防措施，大大減少系統(tǒng)對于有缺陷的SRAM的依賴性。這樣，芯片的成品率可以大幅度提高。這樣也就從系統(tǒng)角度降低了芯片的整體成本。

　　3. 可動態(tài)調(diào)整的時鐘電路

　　在SM1658芯片的時鐘設(shè)計中，我們還集成了一個可軟件配置的時鐘管理電路，稱之為動態(tài)時鐘電路。我們通過軟件對芯片的時鐘處理模塊進(jìn)行編程，既可以讓芯片的工作時鐘頻率隨著需要不斷變化，降低芯片在輕任務(wù)負(fù)載下的功耗，又可以適應(yīng)多種外部時鐘源的輸入，增加CAM系統(tǒng)在產(chǎn)品開發(fā)中的適應(yīng)能力。

4. 高度靈活的智能卡接口

　　在SM1658的功能中，還包括一個高度靈活的智能卡接口。它是為了保證CA公司可以通過智能卡對用戶收看節(jié)目進(jìn)行授權(quán)和管理。

　　一般來講，國際上大多數(shù)智能卡接口都是按照ISO7816標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)互連互通的。在很多的SoC芯片設(shè)計中，大家都采用了一個外部的智能卡接口芯片，例如TDA8004就是一個比較常用的智能卡接口芯片。但是采用一個外接的芯片，其系統(tǒng)的可靠性會降低而成本會比較高，我們希望設(shè)計一個成本和性能最優(yōu)的系統(tǒng)，通過電路設(shè)計完全省略掉此外部接口芯片。

　　首先，我們在此接口模塊的設(shè)計中，按照ISO7816的標(biāo)準(zhǔn)，將全部的狀態(tài)和控制方式都完成。比如，針對A類、B類智能卡卡的不同電源電氣指標(biāo)要求的設(shè)計;針對T0通訊協(xié)議與其他通訊協(xié)議不同的錯誤處理的設(shè)計;還有針對某些私有的智能卡的特殊協(xié)議要求等。這些都可以通過在芯片的驅(qū)動軟件上進(jìn)行配置，配合少量的簡單外部器件來完成。其次，針對智能卡接口要求的ESD要求和不同使用環(huán)境中的差別，我們設(shè)計了不同的外部電路來配合芯片的內(nèi)部控制。同時，我們對芯片的各個接口管腳的邏輯特性進(jìn)行了不同條件下的獨立配置，可以最大程度地減小對外部電路的要求。

　　圖3：智能卡模塊系統(tǒng)軟件功能框圖。