UCPS協(xié)議與HDMI的驗證系統設計與實(shí)現

　中國首部具有自主知識產(chǎn)權的數字接口內容保護行業(yè)標準--《數字接口內容保護系統技術(shù)規范》（簡(jiǎn)稱(chēng)UCPS標準），已由國家工業(yè)和信息化部頒布，并于2010年3月1日正式實(shí)施。UCPS標準是中國消費電子行業(yè)第一個(gè)自主知識產(chǎn)權的內容保護標準，也是第一個(gè)以企業(yè)為主導的自主技術(shù)標準。本文介紹全球首款支持UCPS標準、符合HDMI1.3標準的發(fā)送器SHC3201,并探討UCPS協(xié)議與HDMI的驗證系統的設計與實(shí)現。

　　由于目前還沒(méi)有帶UCPS功能的HDMI接收器，為了驗證UCPS標準的可行性，同時(shí)驗證SHC3201的UCPS功能，我們通過(guò)一種特殊的方法來(lái)完成這個(gè)實(shí)驗。在發(fā)送端采用SHC3201作為UCPS發(fā)送器。而在接收端，采用一個(gè)標準的不帶UCPS功能的HDMI接收器和一塊FPGA板和一塊SHC3201發(fā)送器共同完成。其中標準的HDMI接收器用來(lái)接收HDMI線(xiàn)上的數據，將HDMI線(xiàn)上高速的TMDS差分信號轉換為普通視頻數據；FPGA板主要實(shí)現UCPS實(shí)時(shí)解密，同時(shí)在FPGA內部有一個(gè)MCU,用來(lái)完成與UCPS設備認證和消息交互；SHC3201用來(lái)發(fā)送視頻數據到DTV顯示。同時(shí)在發(fā)送端和接收端都有一個(gè)MCU作為主控，用來(lái)控制整個(gè)系統的正常工作。

　　UCPS工作原理

　　識別管理單元（簡(jiǎn)稱(chēng)為IMU）為一個(gè)獨立的軟件或者是硬件模塊，承擔內部認證、IMU間雙向認證、信息收集以及系統完整性維護的功能。IMU與HDMI硬件接口通過(guò)I2C通道連接。發(fā)送端IMU與接收端IMU通過(guò)HDMI接口的DDC通道進(jìn)行數據交互。IMU模塊由UCPS組織統一開(kāi)發(fā)后提供給接口芯片廠(chǎng)商。

　　圖1所示，系統上電后，IMU首先與設備接口進(jìn)行認證，之后是設備接口間的認證，最后是IMU的之間的認證。以上三種認證通過(guò)后，發(fā)送端開(kāi)始對被保護的內容進(jìn)行加密并發(fā)送，而接收端則開(kāi)始接收并解密還原被保護內容。

　　圖1:UCPS內容流向示意圖。

　　圖2是UCPS在HDMI系統中的具體通信示意圖。IMU與設備間的通信認證是通過(guò)I2C接口，設備間的通信認證是通過(guò)HDMI接口上DDC總線(xiàn)完成，兩個(gè)IMU的通信認證則需要通過(guò)I2C和DDC兩個(gè)接口完成。

　　圖2:UCPS HDMI通信架構示意圖。

　　UCPS協(xié)議主要包括以下內容：

　　1） 設備認證：包括IMU與設備接口間的認證，設備接口間的認證和IMU之間的認證。

　　2） 協(xié)議消息交互機制：整個(gè)設備的認證，通過(guò)一套完整的消息機制完成。

　　3） 密鑰機制和安全傳輸：包括密鑰激活和對受保護內容加密傳輸。

　　4） 系統信息收集和完整性維護：包括公鑰吊銷(xiāo)，IMU有效性驗證與更新。

　　2SHC3201芯片功能介紹：

　　SHC3201是全球首款支持UCPS標準、符合HDMI1.3標準的發(fā)送器。SHC3201HDMI發(fā)送器主要功能特征包括

　　1） 支持UCPS1.0和HDCP1.2;

　　2） 225MHzHDMIv1.3支持36bits深色（DeepColor）應用；

　　3） 在80MHz時(shí)功耗僅100mW左右，非常適用便攜式多媒體終端；

　　4） 待機功耗極低（小于30μA）；

　　5） 顯示數據通道（DDC）支持；

　　6） 支持S/PDIF和8通道I2S音頻記錄格式并且以192kHz速率發(fā)送立體聲或7.1通道環(huán)繞聲。