UTI机卡分离接口芯片UTIi201及其应用
2010-12-18 10:48:54
来源：《半导体器件应用》2009年10月刊
1 UTI 机卡分离
相比较于模拟电视，数字电视能够给广大用户带来更加丰富多样的节目和服务。但是在广播电视数字化的过程中，存在着大量的亟待解决的技术问题，其中差异化问题尤为突出。在中国广播电视数字化的过程中，各省市运营商可以自行决定采用何种硬件平台、条件接收系统、电子节目指南、数据广播系统等，这就造成了目前的数字电视接收终端（比如机顶盒）不通用的问题。由于地区的差异化，北京的机顶盒在上海是不能正常使用的，所以目前的机顶盒只能由运营商垂直发售给老百姓。当机顶盒过渡到数字电视一体机的时候，如果不能有效地解决这些差异化的问题，将造成数字电视一体机无法进入水平市场销售，这将严重影响整个数字电视产业的发展。
为了有效解决这些差异化问题，由清华大学牵头，国内各大电视机厂家、机顶盒厂家、CA厂家组成了UTI联盟并制定了UTI机卡分离标准。UTI标准规定了数字电视接收设备与条件接收模块的通用传送接口，允许数字电视接收机和多媒体设备通过UTI设备适应不同的广播电视网络，也允许运营商在同一个广播系统中使用不同的UTI设备，实现不同的条件接收解扰认证功能，这样可以增加运营商的选择能力以及开展增值业务的能力。
UTI标准以USB作为物理层接口，在物理层之上定义了两个逻辑接口：MPEG-2 传送流接口和命令数据接口。传送流接口用于传输TS流，通过USB将原始TS流送到设备，设备处理完后返回到主机并进行后续处理；命令数据接口用于传送主机和设备之间的控制信息及其它非TS流数据。UTI主机和设备之间的关系如图1所示。
其中，MPEG-2 传送流接口包括物理层、链路层和应用层；命令数据接口则是一个五层的接口协议，其层次结构如图2所示。
高性能的 UTIi201 芯片
UTIi201芯片是北京数字太和完全自主研发的UTI接口芯片。UTIi201内部包含USB OTG 控制器、UTMI L3收发器、TS流输入输出处理单元、MPEG Section过滤、DVB-CSA解扰、ISO-7816 智能卡接口等，其功能结构如图3所示。
UTIi201的主要特点如下。
(1)USB接口具有强大的数据传输能力。
UTIi201的USB接口完全兼容USB2.0标准和USB2.0 OTG标准，支持USB高速（480Mbps）、全速（12Mbps）、低速（1.5Mbps）传输。UTIi201内部集成了USB OTG控制器和收发器，支持７个USB端点和8K字节的USB FIFO。UTIi201内部的“TS转USB”模块可以自动地将TS报文打包成USB报文，也可以自动从USB报文中提取TS报文并对其重新进行TS报文同步。“TS转USB”模块解决了用突发传输模式的USB总线传输实时、连续的TS数据的问题。此外，由于USB的高带宽特性，使得UTIi201有能力解决目前数字电视应用推广中广泛存在的各种差异化问题。
(2)功能丰富的TS处理功能。
UTIi201的TSI接口支持各种格式的TS输入：串行、并行、上升沿触发模式、下降沿触发模式等。通过配置，TSI接口可以支持两组串行TS流同时输入。相应地，TSO接口也支持串行、并行、上升沿触发模式、下降沿触发模式等。UTIi201内部集成了32路MPEG2 Section过滤器，可以从TS报文中过滤section数据，并通过外部CPU接口传输给外部CPU。UTIi201内部还集成了DVB-CSA解扰算法。此外，UTIi201还有灵活的TS PID过滤功能。
(3)多模式的外部CPU接口。
UTIi201与外部CPU连接的ExBus接口支持：16位分离、16位复用、8位分离、8位复用等接口模式，其可以与市面上存在的各种CPU互连。此外，ExBus还支持DMA传输，从而增加了其数据传输能力。
(4)功能强大的SMC接口。
UTIi201的SMC接口完全兼容ISO-7816标准。在数字电视领域，各个条件接收系统厂商的智能卡都是基于ISO-7816标准，但是在此基础上各个厂商往往又有自己的一些特殊规定。UTIi201的SMC可以很好地兼容这些厂商的特殊规定。
(5)经济的电源管理。
UTIi201芯片内部集成了电源管理单元，支持USB睡眠、唤醒等操作。在睡眠模式下，芯片内部的时钟、锁相环、外部晶振都可以完全停止；发生USB唤醒等事件的时候，芯片可以自动打开晶振、锁相环和内部时钟，使得系统可以延续睡眠前的状态继续工作。芯片内核电压1.8V，I/O接口电压3.3V。
(6)UTIi201完全兼容UTI机卡分离标准。
UTIi201可以应用在UTI主机端（即数字电视一体机或机顶盒），用于提供UTI主机接口。UTIi201也可以应用在UTI设备端，一方面提供UTI设备接口，另一方面MPEG section过滤、DVB-CSA解扰、智能卡接口等模块可以完成数字电视的条件接收功能，从而实现数字电视的条件接收机卡分离。为了缩短客户的设计时间，增强其产品开发能力，UTIi201提供了完善成熟的驱动程序和应用软件接口，能够快速有效地帮助客户完成整机产品设计开发。
数字电视一体机和机顶盒应用
UTIi201在数字电视一体机和机顶盒中的应用方案如图4所示。在这个方案中，UTIi201提供UTI主机接口。加扰的TS流从TSI接口进入UTIi201芯片，接着打包成USB报文通过USB接口传输到UTI设备端；同时在UTI设备端经过处理的TS流也通过USB接口返回到UTI主机端，UTIi201芯片自动从USB报文中提取数据并重新同步还原成TS报文，最后从TSO接口输出给MPEG解码器。
因此，只要在数字电视一体机和机顶盒中植入UTIi201芯片，这就成为一款支持UTI机卡分离标准的数字电视接收机。对于在数字电视一体机和机顶盒厂商，数字电视的差异化问题都可以在外接的UTI设备中解决，这就使得在数字电视一体机和机顶盒可以进入水平销售市场。对于运营商来说，就可以通过发行不同的UTI卡来推广各种各样的增值应用。对于最终用户老百姓来说，可以在商场里挑选自己喜欢的数字电视机或机顶盒，还可以根据自己的需要从运营商那里选购自己需要的服务。
4 数字电视条件接收卡应用
图5是基于UTIi201芯片的UTI条件接收卡应用方案，这是为了解决数字电视条件接收的差异化问题。加扰的TS流通过USB接口进入条件接收卡，在UTIi201中进行解扰，解扰后的数据再通过USB接口传回到UTI主机端。为了解扰TS，必须得到TS的加扰密钥。UTIi201内部的section filter可以从TS报文中过滤出EMM、ECM等信息，接着将这些信息通过SMC接口传给CA厂商提供的智能卡中，然后再从智能卡中读出TS加扰密钥，最后将密钥送给DVB-CSA模块以实现对TS流的解扰。
5 数字电视接收盒应用
图6是基于UTIi201芯片一款数字电视接收盒。图中
相比较于模拟电视，数字电视能够给广大用户带来更加丰富多样的节目和服务。但是在广播电视数字化的过程中，存在着大量的亟待解决的技术问题，其中差异化问题尤为突出。在中国广播电视数字化的过程中，各省市运营商可以自行决定采用何种硬件平台、条件接收系统、电子节目指南、数据广播系统等，这就造成了目前的数字电视接收终端（比如机顶盒）不通用的问题。由于地区的差异化，北京的机顶盒在上海是不能正常使用的，所以目前的机顶盒只能由运营商垂直发售给老百姓。当机顶盒过渡到数字电视一体机的时候，如果不能有效地解决这些差异化的问题，将造成数字电视一体机无法进入水平市场销售，这将严重影响整个数字电视产业的发展。
为了有效解决这些差异化问题，由清华大学牵头，国内各大电视机厂家、机顶盒厂家、CA厂家组成了UTI联盟并制定了UTI机卡分离标准。UTI标准规定了数字电视接收设备与条件接收模块的通用传送接口，允许数字电视接收机和多媒体设备通过UTI设备适应不同的广播电视网络，也允许运营商在同一个广播系统中使用不同的UTI设备，实现不同的条件接收解扰认证功能，这样可以增加运营商的选择能力以及开展增值业务的能力。
UTI标准以USB作为物理层接口，在物理层之上定义了两个逻辑接口：MPEG-2 传送流接口和命令数据接口。传送流接口用于传输TS流，通过USB将原始TS流送到设备，设备处理完后返回到主机并进行后续处理；命令数据接口用于传送主机和设备之间的控制信息及其它非TS流数据。UTI主机和设备之间的关系如图1所示。
其中，MPEG-2 传送流接口包括物理层、链路层和应用层；命令数据接口则是一个五层的接口协议，其层次结构如图2所示。
高性能的 UTIi201 芯片
UTIi201芯片是北京数字太和完全自主研发的UTI接口芯片。UTIi201内部包含USB OTG 控制器、UTMI L3收发器、TS流输入输出处理单元、MPEG Section过滤、DVB-CSA解扰、ISO-7816 智能卡接口等，其功能结构如图3所示。
UTIi201的主要特点如下。
(1)USB接口具有强大的数据传输能力。
UTIi201的USB接口完全兼容USB2.0标准和USB2.0 OTG标准，支持USB高速（480Mbps）、全速（12Mbps）、低速（1.5Mbps）传输。UTIi201内部集成了USB OTG控制器和收发器，支持７个USB端点和8K字节的USB FIFO。UTIi201内部的“TS转USB”模块可以自动地将TS报文打包成USB报文，也可以自动从USB报文中提取TS报文并对其重新进行TS报文同步。“TS转USB”模块解决了用突发传输模式的USB总线传输实时、连续的TS数据的问题。此外，由于USB的高带宽特性，使得UTIi201有能力解决目前数字电视应用推广中广泛存在的各种差异化问题。
(2)功能丰富的TS处理功能。
UTIi201的TSI接口支持各种格式的TS输入：串行、并行、上升沿触发模式、下降沿触发模式等。通过配置，TSI接口可以支持两组串行TS流同时输入。相应地，TSO接口也支持串行、并行、上升沿触发模式、下降沿触发模式等。UTIi201内部集成了32路MPEG2 Section过滤器，可以从TS报文中过滤section数据，并通过外部CPU接口传输给外部CPU。UTIi201内部还集成了DVB-CSA解扰算法。此外，UTIi201还有灵活的TS PID过滤功能。
(3)多模式的外部CPU接口。
UTIi201与外部CPU连接的ExBus接口支持：16位分离、16位复用、8位分离、8位复用等接口模式，其可以与市面上存在的各种CPU互连。此外，ExBus还支持DMA传输，从而增加了其数据传输能力。
(4)功能强大的SMC接口。
UTIi201的SMC接口完全兼容ISO-7816标准。在数字电视领域，各个条件接收系统厂商的智能卡都是基于ISO-7816标准，但是在此基础上各个厂商往往又有自己的一些特殊规定。UTIi201的SMC可以很好地兼容这些厂商的特殊规定。
(5)经济的电源管理。
UTIi201芯片内部集成了电源管理单元，支持USB睡眠、唤醒等操作。在睡眠模式下，芯片内部的时钟、锁相环、外部晶振都可以完全停止；发生USB唤醒等事件的时候，芯片可以自动打开晶振、锁相环和内部时钟，使得系统可以延续睡眠前的状态继续工作。芯片内核电压1.8V，I/O接口电压3.3V。
(6)UTIi201完全兼容UTI机卡分离标准。
UTIi201可以应用在UTI主机端（即数字电视一体机或机顶盒），用于提供UTI主机接口。UTIi201也可以应用在UTI设备端，一方面提供UTI设备接口，另一方面MPEG section过滤、DVB-CSA解扰、智能卡接口等模块可以完成数字电视的条件接收功能，从而实现数字电视的条件接收机卡分离。为了缩短客户的设计时间，增强其产品开发能力，UTIi201提供了完善成熟的驱动程序和应用软件接口，能够快速有效地帮助客户完成整机产品设计开发。
数字电视一体机和机顶盒应用
UTIi201在数字电视一体机和机顶盒中的应用方案如图4所示。在这个方案中，UTIi201提供UTI主机接口。加扰的TS流从TSI接口进入UTIi201芯片，接着打包成USB报文通过USB接口传输到UTI设备端；同时在UTI设备端经过处理的TS流也通过USB接口返回到UTI主机端，UTIi201芯片自动从USB报文中提取数据并重新同步还原成TS报文，最后从TSO接口输出给MPEG解码器。
因此，只要在数字电视一体机和机顶盒中植入UTIi201芯片，这就成为一款支持UTI机卡分离标准的数字电视接收机。对于在数字电视一体机和机顶盒厂商，数字电视的差异化问题都可以在外接的UTI设备中解决，这就使得在数字电视一体机和机顶盒可以进入水平销售市场。对于运营商来说，就可以通过发行不同的UTI卡来推广各种各样的增值应用。对于最终用户老百姓来说，可以在商场里挑选自己喜欢的数字电视机或机顶盒，还可以根据自己的需要从运营商那里选购自己需要的服务。
4 数字电视条件接收卡应用
图5是基于UTIi201芯片的UTI条件接收卡应用方案，这是为了解决数字电视条件接收的差异化问题。加扰的TS流通过USB接口进入条件接收卡，在UTIi201中进行解扰，解扰后的数据再通过USB接口传回到UTI主机端。为了解扰TS，必须得到TS的加扰密钥。UTIi201内部的section filter可以从TS报文中过滤出EMM、ECM等信息，接着将这些信息通过SMC接口传给CA厂商提供的智能卡中，然后再从智能卡中读出TS加扰密钥，最后将密钥送给DVB-CSA模块以实现对TS流的解扰。
5 数字电视接收盒应用
图6是基于UTIi201芯片一款数字电视接收盒。图中
本文为哔哥哔特资讯原创文章，未经允许和授权，不得转载，否则将严格追究法律责任；
暂无评论