UCPS協(xié)議與HDMI的驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　如圖3所示，在進(jìn)行設(shè)備認(rèn)證的過程中，在發(fā)送端，所有的UCPS認(rèn)證工作，加密的啟動(dòng)，都是由SHC3201內(nèi)部的MCU發(fā)起，固件直接固化到SHC3201內(nèi)部ROM中。在接收系統(tǒng)中的FPGA板上也有一個(gè)MCU.在這兩個(gè)MCU將用來完成UCPS的認(rèn)證消息交互工作，加解密的控制。另外在發(fā)送系統(tǒng)和接收系統(tǒng)也各有一個(gè)MCU,用來作為整個(gè)系統(tǒng)的主控，包括HDMI接收器和SHC3201的初始化，驅(qū)動(dòng)HDMI接收器和SHC3201正常工作。需要說明的是，在此套方案中，發(fā)送端的SHC3201內(nèi)部MCU通過DDC直接與接收端的FPGA板內(nèi)的MCU通信。在接收端FPGA板上的RAM掛接在DDC總線上，發(fā)送端SHC3201內(nèi)部MCU通過DDC訪問它，而接收端FPGA中的MCU通過并行總線直接訪問它。在此RAM中按照UCPS協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)定如下寄存器。

　　在接收端FPGA板上增加兩個(gè)寄存器，可命名為：HDMI_TX_STATUS和HDMI_RX_STATUS.增加一個(gè)數(shù)據(jù)緩存器，緩存器大小為32字節(jié)。增加的寄存器和緩存器都要掛接在DDC總線上，讓發(fā)射端SHC3201可以通過DDC進(jìn)行讀寫操作，同時(shí)接收端FPGA內(nèi)部的MCU也可讀寫即可。

　　圖4

　　Bit0:HDMI發(fā)射端通過DDC讀完數(shù)據(jù)標(biāo)志

　　Bit1:HDMI發(fā)射端通過DDC寫完數(shù)據(jù)標(biāo)志

　　Bit2:HDMI忙/閑標(biāo)識(shí)HDMI發(fā)射端是否正在寫DDC總線

　　上圖在接收端定義寄存器和通信標(biāo)志位，發(fā)射端可讀寫，接收端只能讀

　　圖5

　　Bit0:HDMI接收端通過DDC讀完數(shù)據(jù)標(biāo)志

　　Bit1:HDMI接收端通過DDC寫完數(shù)據(jù)標(biāo)志

　　Bit2:HDMI忙/閑標(biāo)識(shí)HDMI接收端是否正在寫數(shù)據(jù)到緩存器

　　上圖在接收端定義寄存器和通信標(biāo)志位，接收端可讀寫，發(fā)射端只能讀。

　　HDMI發(fā)射端SHC3201固件設(shè)計(jì)方法

　　1）發(fā)射端主控器通過DDC寫接收端HDMI_TX_STATUS為0x1;

　　2）發(fā)射端主控器通過DDC輪詢接收端的兩個(gè)標(biāo)志寄存器；

　　3）如果發(fā)射端要發(fā)送數(shù)據(jù)或消息到接收端，先查看HDMI_RX_STATUS為0x1,則開始準(zhǔn)備發(fā)送。否則到第八步；

　　4）發(fā)射端寫HDMI_TX_STATUS為0x04;

　　5）發(fā)射端將數(shù)據(jù)或消息通過DDC寫入接收端的緩存器中；

　　6）發(fā)射端寫HDMI_TX_STATUS為0x02;

　　7）發(fā)射端通過DDC開始輪詢HDMI_RX_STATUS值，如為0x1,則表示接收端已將數(shù)據(jù)取出，回到第1步；

　　8）發(fā)射端接收數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)HDMI_RX_STATUS值為0x02時(shí)，表示HDMI接收端已將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好了，發(fā)射端寫HDMI_TX_STATUS為0X04,并開始通過DDC讀取接收端緩存器中的數(shù)據(jù)。返回第一步。

　　6 HDMI接收端軟件設(shè)計(jì)方法：

　　1）接收端寫HDMI_RX_STATUS為0x1;

　　2）接收端主控器通過輪詢接收端的兩個(gè)標(biāo)志寄存器；

　　3）如果接收端要發(fā)送數(shù)據(jù)或消息到發(fā)射端，先查看HDMI_TX_STATUS的值為0x1時(shí)，則開始準(zhǔn)備發(fā)送；否則到第八步；

　　4）接收端寫HDMI_RX_STATUS為0x04;

　　5）接收端將數(shù)據(jù)或消息寫入接收端的緩存器中；

　　6）接收端寫HDMI_RX_STATUS的值為0x02;

　　7）接收端開始輪詢HDMI_TX_STATUS值，如為1,則表示發(fā)射端已將數(shù)據(jù)取出，回到第一步；

　　8）接收端接收數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)HDMI_TX_STATUS值為0x2時(shí)，表示HDMI發(fā)射端已經(jīng)通過DDC把數(shù)據(jù)寫入了接收端的緩存器。接收端開始讀取緩存器的數(shù)據(jù)，讀完后返回第一步。

　　本文小結(jié)

　　SHC3201是第一顆帶有UCPS功能的HDMI發(fā)送器，因?yàn)楝F(xiàn)沒有相應(yīng)的帶有UCPS功能的HDMI接收器，為了驗(yàn)證和測(cè)試UCPS完整功能，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室采用了上述方法。通過這個(gè)方法，在沒有帶UCPS功能的HDMI接收器的環(huán)境下，我們成功地實(shí)現(xiàn)了UCPS協(xié)議驗(yàn)證?？梢詫?shí)現(xiàn)UCPS的設(shè)備認(rèn)證，UCSP加密和解密的功能測(cè)試。并作為一個(gè)完成系統(tǒng)通過相關(guān)部門驗(yàn)收。在此系統(tǒng)中，我們通過軟硬的方法，成功驗(yàn)證了UCPS協(xié)議所需要的設(shè)備認(rèn)證功能，發(fā)送與接收通信機(jī)制功能，UCPS實(shí)時(shí)加密和實(shí)時(shí)解密功能。同時(shí)因?yàn)楝F(xiàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織還沒有開發(fā)出相應(yīng)的IMU模塊，所以與IMU相關(guān)的認(rèn)證功能暫時(shí)沒有驗(yàn)證。

　　另外要說明的是在這套驗(yàn)證系統(tǒng)中，接收端用的是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的HDMI接收器作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)無法實(shí)時(shí)傳送UCPS加密信令（HDMI接收器不能識(shí)別此信令）。為了避免在加密狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，HDMI發(fā)送端和HDMI接收端不同步，我們定義在消隱期間，不發(fā)送任何有效數(shù)據(jù)，包括音頻或者視頻。而音頻數(shù)據(jù)是穿插在消隱期間發(fā)送的，目前這種方法，不能傳音頻數(shù)據(jù)。發(fā)送端和接收端的加解密狀態(tài)同步，雙方是通過DDC通道，通過傳遞消息來完成的。