UCPS協(xié)議與HDMI的驗證系統設計與實(shí)現

　　如圖3所示，在進(jìn)行設備認證的過(guò)程中，在發(fā)送端，所有的UCPS認證工作，加密的啟動(dòng)，都是由SHC3201內部的MCU發(fā)起，固件直接固化到SHC3201內部ROM中。在接收系統中的FPGA板上也有一個(gè)MCU.在這兩個(gè)MCU將用來(lái)完成UCPS的認證消息交互工作，加解密的控制。另外在發(fā)送系統和接收系統也各有一個(gè)MCU,用來(lái)作為整個(gè)系統的主控，包括HDMI接收器和SHC3201的初始化，驅動(dòng)HDMI接收器和SHC3201正常工作。需要說(shuō)明的是，在此套方案中，發(fā)送端的SHC3201內部MCU通過(guò)DDC直接與接收端的FPGA板內的MCU通信。在接收端FPGA板上的RAM掛接在DDC總線(xiàn)上，發(fā)送端SHC3201內部MCU通過(guò)DDC訪(fǎng)問(wèn)它，而接收端FPGA中的MCU通過(guò)并行總線(xiàn)直接訪(fǎng)問(wèn)它。在此RAM中按照UCPS協(xié)議標準定如下寄存器。

　　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)數據緩存器，緩存器大小為32字節。增加的寄存器和緩存器都要掛接在DDC總線(xiàn)上，讓發(fā)射端SHC3201可以通過(guò)DDC進(jìn)行讀寫(xiě)操作，同時(shí)接收端FPGA內部的MCU也可讀寫(xiě)即可。

　　圖4

　　Bit0:HDMI發(fā)射端通過(guò)DDC讀完數據標志

　　Bit1:HDMI發(fā)射端通過(guò)DDC寫(xiě)完數據標志

　　Bit2:HDMI忙/閑標識HDMI發(fā)射端是否正在寫(xiě)DDC總線(xiàn)

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

　　圖5

　　Bit0:HDMI接收端通過(guò)DDC讀完數據標志

　　Bit1:HDMI接收端通過(guò)DDC寫(xiě)完數據標志

　　Bit2:HDMI忙/閑標識HDMI接收端是否正在寫(xiě)數據到緩存器

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

　　HDMI發(fā)射端SHC3201固件設計方法

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

　　2）發(fā)射端主控器通過(guò)DDC輪詢(xún)接收端的兩個(gè)標志寄存器；

　　3）如果發(fā)射端要發(fā)送數據或消息到接收端，先查看HDMI_RX_STATUS為0x1,則開(kāi)始準備發(fā)送。否則到第八步；

　　4）發(fā)射端寫(xiě)HDMI_TX_STATUS為0x04;

　　5）發(fā)射端將數據或消息通過(guò)DDC寫(xiě)入接收端的緩存器中；

　　6）發(fā)射端寫(xiě)HDMI_TX_STATUS為0x02;

　　7）發(fā)射端通過(guò)DDC開(kāi)始輪詢(xún)HDMI_RX_STATUS值，如為0x1,則表示接收端已將數據取出，回到第1步；

　　8）發(fā)射端接收數據，當發(fā)現HDMI_RX_STATUS值為0x02時(shí)，表示HDMI接收端已將數據準備好了，發(fā)射端寫(xiě)HDMI_TX_STATUS為0X04,并開(kāi)始通過(guò)DDC讀取接收端緩存器中的數據。返回第一步。

　　6 HDMI接收端軟件設計方法：

　　1）接收端寫(xiě)HDMI_RX_STATUS為0x1;

　　2）接收端主控器通過(guò)輪詢(xún)接收端的兩個(gè)標志寄存器；

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

　　4）接收端寫(xiě)HDMI_RX_STATUS為0x04;

　　5）接收端將數據或消息寫(xiě)入接收端的緩存器中；

　　6）接收端寫(xiě)HDMI_RX_STATUS的值為0x02;

　　7）接收端開(kāi)始輪詢(xún)HDMI_TX_STATUS值，如為1,則表示發(fā)射端已將數據取出，回到第一步；

　　8）接收端接收數據，當發(fā)現HDMI_TX_STATUS值為0x2時(shí)，表示HDMI發(fā)射端已經(jīng)通過(guò)DDC把數據寫(xiě)入了接收端的緩存器。接收端開(kāi)始讀取緩存器的數據，讀完后返回第一步。

　　本文小結

　　SHC3201是第一顆帶有UCPS功能的HDMI發(fā)送器，因為現沒(méi)有相應的帶有UCPS功能的HDMI接收器，為了驗證和測試UCPS完整功能，我們在實(shí)驗室采用了上述方法。通過(guò)這個(gè)方法，在沒(méi)有帶UCPS功能的HDMI接收器的環(huán)境下，我們成功地實(shí)現了UCPS協(xié)議驗證?？梢詫?shí)現UCPS的設備認證，UCSP加密和解密的功能測試。并作為一個(gè)完成系統通過(guò)相關(guān)部門(mén)驗收。在此系統中，我們通過(guò)軟硬的方法，成功驗證了UCPS協(xié)議所需要的設備認證功能，發(fā)送與接收通信機制功能，UCPS實(shí)時(shí)加密和實(shí)時(shí)解密功能。同時(shí)因為現相關(guān)標準組織還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出相應的IMU模塊，所以與IMU相關(guān)的認證功能暫時(shí)沒(méi)有驗證。

　　另外要說(shuō)明的是在這套驗證系統中，接收端用的是一個(gè)標準的HDMI接收器作為數據轉換，系統無(wú)法實(shí)時(shí)傳送UCPS加密信令（HDMI接收器不能識別此信令）。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)送任何有效數據，包括音頻或者視頻。而音頻數據是穿插在消隱期間發(fā)送的，目前這種方法，不能傳音頻數據。發(fā)送端和接收端的加解密狀態(tài)同步，雙方是通過(guò)DDC通道，通過(guò)傳遞消息來(lái)完成的。