专利名称：机顶盒智能卡通信电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机顶盒中的主芯片与智能卡通信的接口技术，主要是指 一种用分立器件组成的机顶盒智能卡通信电路。
背景技术：
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。但，智能 卡同时存在成本高、可靠性低、传输不稳定等缺陷。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种机顶盒智能卡通信电路，通过种用分立器 件组成的通信接口电路来替换智能卡，较好地克服了现有技术存在的不足。
实现本实用新型的技术方案是这种电路包括逻辑器件(U10)，该UIO
脚2经上拉电阻(R71)、电阻(R72)接三极管(Ql) ， Q1发射极经电阻R69 接高电平智能卡检测口； U10脚4经电阻(R73)接智能卡复位口； U10脚6 经上拉电阻(R70)、电阻(R75)接智能卡时钟口； U10脚12、 10分别经上拉 电阻(R142、 R141)、电阻(R143、 R144)接智能卡信号线；其中R73、 R75、 R143、 R144分别跨接在二极管(D23)与(D24) 、 (D21)与(D22) 、 (D4) 与(D5) 、 (D2)与(D3)之间；U10脚l、 3、 5、 13、 11分别为智能卡激 活口、系统复位口、取样时钟口、辅助信号口。
该技术方案还包括
所述电路还包括三极管(Q12)，该Q12基极经电阻(R153)接高电平 智能卡检测口，其集电极经电阻(R152、 R151)接低电平智能卡检测口。
所述U10包括74LVC07或74HC07 (CMOS)或74LS17。
本实用新型具有的有益效果针对传统智能卡接口需要外接一个接口芯 片才能与智能卡通信所存在的不足，本分立器件组成的转换电路，实现了成 本低、可靠性高、稳定传输的效果。
图1是IC卡的激活时序图。
图2是IC卡的释放时序图。
图3是本实用新型的电路原理图。
图4是图3的U10 (74LVC07)输入输出特性图。
图5是图3的74LVC07管脚排列图。
图6是图3的数据格式图。
图7是机顶盒与智能卡通信的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明
如图所示，IC卡(Integrated Circuit Card,集成电路卡)是继磁卡之 后出现的又一种新型信息工具。IC卡在有些国家和地区也称智能卡(smart card)、智慧卡(intelligent card)、微电路卡(microcircuit card)或微芯 片卡等。它是将一个微电子芯片嵌入符合ISO 7816标准的卡基中，做成卡片 形式；已经十分广泛地应用于包括金融、交通、社保等很多领域。
IC卡读写器是IC卡与应用系统间的桥梁，在ISO国际标准中称之为接口
设备工FD (Interface Device) 。 IFD内的CPU通过一个接口电路与IC卡相连 并进行通信。
1，接触式IC卡接口技术原理
IC卡读写器要能读写符合IS07816标准的IC卡。IC卡接口电路作为IC 卡与IFD内的CPU进行通信的唯一通道，为保证通信和数据交换的安全与可 靠，其产生的电信号必须满足下面的特定要求。
1. 1完成IC卡插入与退出的识别操作
IC卡接口电路对IC卡插入与退出的识别，即卡的激活和释放,有很严格 的时序要求。如果不能满足相应的要求,IC卡就不能正常进行操作;严重时将 损坏IC卡或IC卡读写器。
(l)激活过程(见图1)
为启动对卡的操作，接口电路应按图1所示顺序激活电路 RST处于L状态；
根据所选择卡的类型，对VCC加电A类或B类，正常操作条件下VCC 的电特性见图1;
VPP上升为空闲状态；
接口电路的I/0应置于接收状态；
向IC卡的CLK提供时钟信号(A类卡1 5腿z， B类卡1 4MHz)。
如图1所示，在t' a时间对IC卡的CLK加时钟信号。I/O线路应在时钟 信号加于CLK的200个时钟周期(ta)内被置于高阻状态Z(ta时间在t' a 之后)。时钟加于CLK后，保持RST为状态L至少400周期(tb)使卡复位(tb 在t， a之后)。在时间t' b，RST被置于状态H。 1/0上的应答应在RST上信 号上升沿之后的400 40 OOO个时钟周期(tc)内开始(tc在t， b之后)。在RST处于状态H的情况下，如果应答信号在40 000个时钟周期内仍未 开始，RST上的信号将返回到状态L，且IC卡接口电路按照图2所示对IC卡 产生释放。
(2)释放过程(见图2)
当信息交换结束或失败时(例如，无卡响应或卡被移出)，接口电路应按 图2所示时序释放电路
RST应置为状态L;
CLK应置为状态L(除非时钟已在状态L上停止)；
VPP应释放(如果它己被激活)；
1/0应置为状态A(在td时间内没有具体定义)；
VCC应释放。
本技术的机顶盒芯片采用STM5105。由于STM5105提供的智能卡接口需 要外接一个接口模块才能与智能卡通信。 一般会用一个接口芯片来完成此通 信，但接口芯片较昂贵，会提高产品的设计成本。本技术用一个常用，便宜 的逻辑器件74LVC07外加一些外围电阻，三极管等器件组成的电路来实现。 整个硬件如图3所示。
STM5105支持智能卡接口
STM5105支持智能卡接口——异步收发控制器(UART)，用于实现STM5105 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FIF0。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。
STM5105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IS07816标准。STM5105提供的智能卡接口支持T二0、T二1协议。
74LVC07的介绍
74LVC07为六高压输出缓冲器/驱动器。缓冲器的输出与输入信号同相位 (如图4)它用于改变输入输出电平以及提高电路的驱动能力。图5是集电 极开路输出同相驱动器74LS07管脚排列图。该器件的输出管耐压为30V，吸 收电流可达40mA左右。与之兼容的器件有74HC07(CM0S)、 74LS17。其中 图4中H为高电位；L低电位；Z高阻抗开态。
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二O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、 Pl、 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、 命令数据域和响应返回的最大长度字节Le。根据不同的命令，条件体的组成 也不相同。
这样，在一个5字节命令报头传输后，接口设备等待一个或者两个过程字 节。过程字节的值将指明接口设备请求的动作。如果过程字节的值与INS字 节相同，表示接口设备向卡发送或者从卡接收所有数据;如果与INS字节的补 码相同，表示接口设备向卡发送或者从卡接收下一个字节;如果为0x60,表示延长等待时间；如果为0x61，表示接口设备等待第二个过程字节，并根据第二 个过程字节发送命令取回数据;如果为0x6c,表示接口设备等待第二个过程 字节，并根据第二个过程字节重发上一条命令。如果过程字节是0x90、 0x00, 表示通信成功完成[2 3]。
通信的实现
在实际通信过程中，本文将工作频率定为3. 57MHz，保证数据传输的波特 率为9600bps。数据格式采用带奇偶校验的8个数据位和2个停止位，如图6 所示。
在机顶盒与智能卡发送数据和接收数据的过程中，使用了 Sti5516智能 卡接口 UART的驱动。因此在进行通信之前首先要对UART初始化。初始化之 后，进行卡的复位应答,如果应答正确才能与卡通信。
根据T=0协议的定义,机顶盒与智能卡通信的流程图如图7所示。
以PNX8300主芯片的机顶盒为例，在智能卡(smart card)模块中，输出 脚端口分别为
PNX-SMC-DATA:数据I/O 口
PNX-SMC-C4/PNX-SMC-C8:辅助信号线
PNX-SCO-CCK:取样时钟口
PNX-SCO-CMDVCC:智能卡(smart card)激活口
PNX-SCO-RST:系统复位口
PNX-SCO-OFF:智能卡(smart card)检测口，低电平有效。 智能卡(smart card)卡座的端口为 SMC-PRES:智能卡(smart card)检测口，高电平有效。 如图所示，当智能卡插入卡座，SMC-PRES信号第一时间会去检测智能卡 是否存在。如有效，SMC-PRES信号会置于高电平，这时候Q12会处于导通状
态，PNX-SCO-OFF信号处了低电平状态，CPU确认为卡存在而进行下一歩读 卡的操作。
SMC-DA/SMC-RST/SMC-CLK/SMC-C4/SMC-8等信号通过74LVC07加上外围 一些处理电路同相位的输出。
权利要求1.一种机顶盒智能卡通信电路，其特征是所述电路包括逻辑器件(U10)，该U10脚2经上拉电阻(R71)、电阻(R72)接三极管(Q1)，Q1发射极经电阻R69接高电平智能卡检测口；U10脚4经电阻(R73)接智能卡复位口；U10脚6经上拉电阻(R70)、电阻(R75)接智能卡时钟口；U10脚12、10分别经上拉电阻(R142、R141)、电阻(R143、R144)接智能卡信号线；其中R73、R75、R143、R144分别跨接在二极管(D23)与(D24)、(D21)与(D22)、(D4)与(D5)、(D2)与(D3)之间；U10脚1、3、5、13、11分别为智能卡激活口、系统复位口、取样时钟口、辅助信号口。
2. 如权利要求1所述的机顶盒智能卡通信电路，其特征是所述电路还 包括三极管(Q12)，该Q12基极经电阻(R153)接高电平智能卡检测口， 其集电极经电阻(R152、 R151)接低电平智能卡检测口。
3. 如权利要求1所述的机顶盒智能卡通信电路，其特征是所述U10包 括74LVC07或7朋C07 (CMOS)或74LS17。
专利摘要一种机顶盒智能卡通信电路，包括逻辑器件(U10)，该U10脚2经上拉电阻(R71)、电阻(R72)接三极管(Q1)，Q1发射极经电阻R69接高电平智能卡检测口；U10脚4经电阻(R73)接智能卡复位口；U10脚6经上拉电阻(R70)、电阻(R75)接智能卡时钟口；U10脚12、10分别经上拉电阻(R142、R141)、电阻(R143、R144)接智能卡信号线；其中R73、R75、R143、R144分别跨接在二极管(D23)与(D24)、(D21)与(D22)、(D4)与(D5)、(D2)与(D3)之间；U10脚1、3、5、13、11分别为智能卡激活口、系统复位口、取样时钟口、辅助信号口。
文档编号H04N5/00GK201063703SQ20072012110
公开日2008年5月21日 申请日期2007年6月26日 优先权日2007年6月26日
发明者段高飞, 陈柱涛 申请人:深圳键桥通讯技术股份有限公司