机顶盒中智能卡通信技术的实现
在利用数字机顶盒收看数字电视节目时，为了满足不同用户的需要，保证每个用户的利益，需要采用条件接收系统管理用户的权限并确保用户的正常收看。而在机顶盒中，通常使用智能卡技术实现条件接收。
智能卡有自己的微处理器、存储器和一个与机顶盒通信的接口。采用智能卡实现条件接收的优势在于:它具有高度的安全性和保密性，主要用于存储用户的私人密钥、控制授权、保密算法等信息，可以保证整个数字电视系统的安全。
本文主要讨论智能卡与机顶盒之间的通信。机顶盒中的主芯片一般都提供与智能卡通信的接口，利用相应的硬件和通信协议，就可以实现它们之间的正常通信。在本文中，机顶盒芯片采用ST公司的Sti5516。由于Sti5516提供的智能卡接口需要外接一个接口芯片才能与智能卡通信，所以还采用了Philips公司的TDA8004T芯片。整个硬件框图如图1 所示。
图1 机顶盒与智能卡通信的硬件框图
1 Sti5516的智能卡接口
Sti5516支持智能卡接口——异步收发控制器(UART)，用于实现Sti5516与二个智能卡控制器的通信。异步收发控制器支持全双工异步通信，接收器与发送器使用相同的数据格式和波特率。数据的传输和接收可以是双BUFFER，也可以是16位FIFO。通信过程中奇偶校验位、数据位、停止位都是可编程的。同时，在传输和接收中的错误觉察增强了数据传输的稳定性，UART与智能卡的握手协议确保了数据传输的安全性。Sti5516有一个智能卡时钟产生器，提供给智能卡一个时钟信号。智能卡使用这个时钟驱动智能卡与UART之间的通信。这个时钟也用于智能卡CPU时钟。智能卡接口操作要求卡的时钟可以调整，这样波特率可以改变，时钟的调整可以根据ISO7816标准。Sti5516提供的智能卡接口支持T=0、T=1协议。
2 TDA8004T介绍
TDA8004T提供了一个低成本的异步智能卡接口，可用于电子付费、读卡器、付费电视等。它可以取代智能卡与微控制器之间的一些外部元器件，提供微控制器与智能卡之间稳定、低噪音并符合ISO-7816 标准的通信接口[1]。其原理结构图如图2所示。
图2 TDA8004原理结构图
3 通信协议
在Sti5516与智能卡的通信过程中，本文采用了T=0协议。
T=0协议是异步半双工字节传输协议[2]，即协议所处理的最小单位是单个字节。通信命令总是由接口设备启动，以命令报头通知卡做什么，并且允许在卡发出的过程字节的控制下传输数据字节。命令报头由连续的5个字节组成，这5个字节指定为CLA、INS、P1、P2、P3。其中CLA为指令类别，INS为指令类别中的指令代码，P1、P2为一个完成指令代码的参考符号(例如地址)，P3由一个可变长度的条件体组成。条件体包括命令数据域长度字节Lc、命令数据域和响应
