專利名稱：機(jī)頂盒智能卡通信電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)頂盒中的主芯片與智能卡通信的接口技術(shù)，主要是指 一種用分立器件組成的機(jī)頂盒智能卡通信電路。
背景技術(shù)：
在利用數(shù)字機(jī)頂盒收看數(shù)字電視節(jié)目時(shí)，為了滿足不同用戶的需要，保 證每個(gè)用戶的利益，需要采用條件接收系統(tǒng)管理用戶的權(quán)限并確保用戶的正 常收看。而在機(jī)頂盒中，通常使用智能卡技術(shù)實(shí)現(xiàn)條件接收。智能卡有自己 的微處理器、存儲(chǔ)器和一個(gè)與機(jī)頂盒通信的接口。采用智能卡實(shí)現(xiàn)條件接收
的優(yōu)勢在于:它具有高度的安全性和保密性，主要用于存儲(chǔ)用戶的私人密鑰、 控制授權(quán)、保密算法等信息，可以保證整個(gè)數(shù)字電視系統(tǒng)的安全。但，智能 卡同時(shí)存在成本高、可靠性低、傳輸不穩(wěn)定等缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種機(jī)頂盒智能卡通信電路，通過種用分立器 件組成的通信接口電路來替換智能卡，較好地克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這種電路包括邏輯器件(U10)，該UIO
腳2經(jīng)上拉電阻(R71)、電阻(R72)接三極管(Ql) ， Q1發(fā)射極經(jīng)電阻R69 接高電平智能卡檢測口； U10腳4經(jīng)電阻(R73)接智能卡復(fù)位口； U10腳6 經(jīng)上拉電阻(R70)、電阻(R75)接智能卡時(shí)鐘口； U10腳12、 10分別經(jīng)上拉 電阻(R142、 R141)、電阻(R143、 R144)接智能卡信號(hào)線；其中R73、 R75、 R143、 R144分別跨接在二極管(D23)與(D24) 、 (D21)與(D22) 、 (D4) 與(D5) 、 (D2)與(D3)之間；U10腳l、 3、 5、 13、 11分別為智能卡激 活口、系統(tǒng)復(fù)位口、取樣時(shí)鐘口、輔助信號(hào)口。
該技術(shù)方案還包括
所述電路還包括三極管(Q12)，該Q12基極經(jīng)電阻(R153)接高電平 智能卡檢測口，其集電極經(jīng)電阻(R152、 R151)接低電平智能卡檢測口。
所述U10包括74LVC07或74HC07 (CMOS)或74LS17。
本實(shí)用新型具有的有益效果針對傳統(tǒng)智能卡接口需要外接一個(gè)接口芯 片才能與智能卡通信所存在的不足，本分立器件組成的轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)了成 本低、可靠性高、穩(wěn)定傳輸?shù)男Ч?br>

圖1是IC卡的激活時(shí)序圖。
圖2是IC卡的釋放時(shí)序圖。
圖3是本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖4是圖3的U10 (74LVC07)輸入輸出特性圖。
圖5是圖3的74LVC07管腳排列圖。
圖6是圖3的數(shù)據(jù)格式圖。
圖7是機(jī)頂盒與智能卡通信的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明
如圖所示，IC卡(Integrated Circuit Card,集成電路卡)是繼磁卡之 后出現(xiàn)的又一種新型信息工具。IC卡在有些國家和地區(qū)也稱智能卡(smart card)、智慧卡(intelligent card)、微電路卡(microcircuit card)或微芯 片卡等。它是將一個(gè)微電子芯片嵌入符合ISO 7816標(biāo)準(zhǔn)的卡基中，做成卡片 形式；已經(jīng)十分廣泛地應(yīng)用于包括金融、交通、社保等很多領(lǐng)域。
IC卡讀寫器是IC卡與應(yīng)用系統(tǒng)間的橋梁，在ISO國際標(biāo)準(zhǔn)中稱之為接口
設(shè)備工FD (Interface Device) 。 IFD內(nèi)的CPU通過一個(gè)接口電路與IC卡相連 并進(jìn)行通信。
1，接觸式IC卡接口技術(shù)原理
IC卡讀寫器要能讀寫符合IS07816標(biāo)準(zhǔn)的IC卡。IC卡接口電路作為IC 卡與IFD內(nèi)的CPU進(jìn)行通信的唯一通道，為保證通信和數(shù)據(jù)交換的安全與可 靠，其產(chǎn)生的電信號(hào)必須滿足下面的特定要求。
1. 1完成IC卡插入與退出的識(shí)別操作
IC卡接口電路對IC卡插入與退出的識(shí)別，即卡的激活和釋放,有很嚴(yán)格 的時(shí)序要求。如果不能滿足相應(yīng)的要求,IC卡就不能正常進(jìn)行操作;嚴(yán)重時(shí)將 損壞IC卡或IC卡讀寫器。
(l)激活過程(見圖1)
為啟動(dòng)對卡的操作，接口電路應(yīng)按圖1所示順序激活電路 RST處于L狀態(tài)；
根據(jù)所選擇卡的類型，對VCC加電A類或B類，正常操作條件下VCC 的電特性見圖1;
VPP上升為空閑狀態(tài)；
接口電路的I/0應(yīng)置于接收狀態(tài)；
向IC卡的CLK提供時(shí)鐘信號(hào)(A類卡1 5腿z， B類卡1 4MHz)。
如圖1所示，在t' a時(shí)間對IC卡的CLK加時(shí)鐘信號(hào)。I/O線路應(yīng)在時(shí)鐘 信號(hào)加于CLK的200個(gè)時(shí)鐘周期(ta)內(nèi)被置于高阻狀態(tài)Z(ta時(shí)間在t' a 之后)。時(shí)鐘加于CLK后，保持RST為狀態(tài)L至少400周期(tb)使卡復(fù)位(tb 在t， a之后)。在時(shí)間t' b，RST被置于狀態(tài)H。 1/0上的應(yīng)答應(yīng)在RST上信 號(hào)上升沿之后的400 40 OOO個(gè)時(shí)鐘周期(tc)內(nèi)開始(tc在t， b之后)。在RST處于狀態(tài)H的情況下，如果應(yīng)答信號(hào)在40 000個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)仍未 開始，RST上的信號(hào)將返回到狀態(tài)L，且IC卡接口電路按照圖2所示對IC卡 產(chǎn)生釋放。
(2)釋放過程(見圖2)
當(dāng)信息交換結(jié)束或失敗時(shí)(例如，無卡響應(yīng)或卡被移出)，接口電路應(yīng)按 圖2所示時(shí)序釋放電路
RST應(yīng)置為狀態(tài)L;
CLK應(yīng)置為狀態(tài)L(除非時(shí)鐘已在狀態(tài)L上停止)；
VPP應(yīng)釋放(如果它己被激活)；
1/0應(yīng)置為狀態(tài)A(在td時(shí)間內(nèi)沒有具體定義)；
VCC應(yīng)釋放。
本技術(shù)的機(jī)頂盒芯片采用STM5105。由于STM5105提供的智能卡接口需 要外接一個(gè)接口模塊才能與智能卡通信。 一般會(huì)用一個(gè)接口芯片來完成此通 信，但接口芯片較昂貴，會(huì)提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本。本技術(shù)用一個(gè)常用，便宜 的邏輯器件74LVC07外加一些外圍電阻，三極管等器件組成的電路來實(shí)現(xiàn)。 整個(gè)硬件如圖3所示。
STM5105支持智能卡接口
STM5105支持智能卡接口——異步收發(fā)控制器(UART)，用于實(shí)現(xiàn)STM5105 與二個(gè)智能卡控制器的通信。異步收發(fā)控制器支持全雙工異步通信，接收器 與發(fā)送器使用相同的數(shù)據(jù)格式和波特率。數(shù)據(jù)的傳輸和接收可以是雙BUFFER 也可以是16位FIF0。通信過程中奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位都是可編程 的。同時(shí)，在傳輸和接收中的錯(cuò)誤覺察增強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，UART與智能 卡的握手協(xié)議確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?br> STM5105有一個(gè)智能卡時(shí)鐘產(chǎn)生器，提供給智能卡一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。智能卡 使用這個(gè)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)智能卡與UART之間的通信。這個(gè)時(shí)鐘也用于智能卡CPU 時(shí)鐘。智能卡接口操作要求卡的時(shí)鐘可以調(diào)整，這樣波特率可以改變，時(shí)鐘的 調(diào)整可以根據(jù)IS07816標(biāo)準(zhǔn)。STM5105提供的智能卡接口支持T二0、T二1協(xié)議。
74LVC07的介紹
74LVC07為六高壓輸出緩沖器/驅(qū)動(dòng)器。緩沖器的輸出與輸入信號(hào)同相位 (如圖4)它用于改變輸入輸出電平以及提高電路的驅(qū)動(dòng)能力。圖5是集電 極開路輸出同相驅(qū)動(dòng)器74LS07管腳排列圖。該器件的輸出管耐壓為30V，吸 收電流可達(dá)40mA左右。與之兼容的器件有74HC07(CM0S)、 74LS17。其中 圖4中H為高電位；L低電位；Z高阻抗開態(tài)。
通信協(xié)議
在Sti5516與智能卡的通信過程中，本文采用了 T=0協(xié)議。 T二O協(xié)議是異步半雙工字節(jié)傳輸協(xié)議[2],即協(xié)議所處理的最小單位是單 個(gè)字節(jié)。通信命令總是由接口設(shè)備啟動(dòng)，以命令報(bào)頭通知卡做什么，并且允許 在卡發(fā)出的過程字節(jié)的控制下傳輸數(shù)據(jù)字節(jié)。命令報(bào)頭由連續(xù)的5個(gè)字節(jié)組 成，這5個(gè)字節(jié)指定為CLA、 INS、 Pl、 P2、 P3。其中CLA為指令類別，INS為 指令類別中的指令代碼，P1、 P2為一個(gè)完成指令代碼的參考符號(hào)(例如地 址)，P3由一個(gè)可變長度的條件體組成。條件體包括命令數(shù)據(jù)域長度字節(jié)Lc、 命令數(shù)據(jù)域和響應(yīng)返回的最大長度字節(jié)Le。根據(jù)不同的命令，條件體的組成 也不相同。
這樣，在一個(gè)5字節(jié)命令報(bào)頭傳輸后，接口設(shè)備等待一個(gè)或者兩個(gè)過程字 節(jié)。過程字節(jié)的值將指明接口設(shè)備請求的動(dòng)作。如果過程字節(jié)的值與INS字 節(jié)相同，表示接口設(shè)備向卡發(fā)送或者從卡接收所有數(shù)據(jù);如果與INS字節(jié)的補(bǔ) 碼相同，表示接口設(shè)備向卡發(fā)送或者從卡接收下一個(gè)字節(jié);如果為0x60,表示延長等待時(shí)間；如果為0x61，表示接口設(shè)備等待第二個(gè)過程字節(jié)，并根據(jù)第二 個(gè)過程字節(jié)發(fā)送命令取回?cái)?shù)據(jù);如果為0x6c,表示接口設(shè)備等待第二個(gè)過程 字節(jié)，并根據(jù)第二個(gè)過程字節(jié)重發(fā)上一條命令。如果過程字節(jié)是0x90、 0x00, 表示通信成功完成[2 3]。
通信的實(shí)現(xiàn)
在實(shí)際通信過程中，本文將工作頻率定為3. 57MHz，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ?率為9600bps。數(shù)據(jù)格式采用帶奇偶校驗(yàn)的8個(gè)數(shù)據(jù)位和2個(gè)停止位，如圖6 所示。
在機(jī)頂盒與智能卡發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的過程中，使用了 Sti5516智能 卡接口 UART的驅(qū)動(dòng)。因此在進(jìn)行通信之前首先要對UART初始化。初始化之 后，進(jìn)行卡的復(fù)位應(yīng)答,如果應(yīng)答正確才能與卡通信。
根據(jù)T=0協(xié)議的定義,機(jī)頂盒與智能卡通信的流程圖如圖7所示。
以PNX8300主芯片的機(jī)頂盒為例，在智能卡(smart card)模塊中，輸出 腳端口分別為
PNX-SMC-DATA:數(shù)據(jù)I/O 口
PNX-SMC-C4/PNX-SMC-C8:輔助信號(hào)線
PNX-SCO-CCK:取樣時(shí)鐘口
PNX-SCO-CMDVCC:智能卡(smart card)激活口
PNX-SCO-RST:系統(tǒng)復(fù)位口
PNX-SCO-OFF:智能卡(smart card)檢測口，低電平有效。 智能卡(smart card)卡座的端口為 SMC-PRES:智能卡(smart card)檢測口，高電平有效。 如圖所示，當(dāng)智能卡插入卡座，SMC-PRES信號(hào)第一時(shí)間會(huì)去檢測智能卡 是否存在。如有效，SMC-PRES信號(hào)會(huì)置于高電平，這時(shí)候Q12會(huì)處于導(dǎo)通狀
態(tài)，PNX-SCO-OFF信號(hào)處了低電平狀態(tài)，CPU確認(rèn)為卡存在而進(jìn)行下一歩讀 卡的操作。
SMC-DA/SMC-RST/SMC-CLK/SMC-C4/SMC-8等信號(hào)通過74LVC07加上外圍 一些處理電路同相位的輸出。
權(quán)利要求1.一種機(jī)頂盒智能卡通信電路，其特征是所述電路包括邏輯器件(U10)，該U10腳2經(jīng)上拉電阻(R71)、電阻(R72)接三極管(Q1)，Q1發(fā)射極經(jīng)電阻R69接高電平智能卡檢測口；U10腳4經(jīng)電阻(R73)接智能卡復(fù)位口；U10腳6經(jīng)上拉電阻(R70)、電阻(R75)接智能卡時(shí)鐘口；U10腳12、10分別經(jīng)上拉電阻(R142、R141)、電阻(R143、R144)接智能卡信號(hào)線；其中R73、R75、R143、R144分別跨接在二極管(D23)與(D24)、(D21)與(D22)、(D4)與(D5)、(D2)與(D3)之間；U10腳1、3、5、13、11分別為智能卡激活口、系統(tǒng)復(fù)位口、取樣時(shí)鐘口、輔助信號(hào)口。
2. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)頂盒智能卡通信電路，其特征是所述電路還 包括三極管(Q12)，該Q12基極經(jīng)電阻(R153)接高電平智能卡檢測口， 其集電極經(jīng)電阻(R152、 R151)接低電平智能卡檢測口。
3. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)頂盒智能卡通信電路，其特征是所述U10包 括74LVC07或7朋C07 (CMOS)或74LS17。
專利摘要一種機(jī)頂盒智能卡通信電路，包括邏輯器件(U10)，該U10腳2經(jīng)上拉電阻(R71)、電阻(R72)接三極管(Q1)，Q1發(fā)射極經(jīng)電阻R69接高電平智能卡檢測口；U10腳4經(jīng)電阻(R73)接智能卡復(fù)位口；U10腳6經(jīng)上拉電阻(R70)、電阻(R75)接智能卡時(shí)鐘口；U10腳12、10分別經(jīng)上拉電阻(R142、R141)、電阻(R143、R144)接智能卡信號(hào)線；其中R73、R75、R143、R144分別跨接在二極管(D23)與(D24)、(D21)與(D22)、(D4)與(D5)、(D2)與(D3)之間；U10腳1、3、5、13、11分別為智能卡激活口、系統(tǒng)復(fù)位口、取樣時(shí)鐘口、輔助信號(hào)口。
文檔編號(hào)H04N5/00GK201063703SQ20072012110
公開日2008年5月21日 申請日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者段高飛, 陳柱濤 申請人:深圳鍵橋通訊技術(shù)股份有限公司