專(zhuān)利名稱：一種通用串行數(shù)據(jù)雙向傳輸接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通用串行數(shù)據(jù)雙向傳輸接口(簡(jiǎn)稱UTI，Universal Transfer Interface)，尤其涉及與數(shù)字電視相關(guān)的設(shè)備與外部業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊之間的定義、通訊協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸和處理的接口。
背景技術(shù)：
串行數(shù)據(jù)雙向傳輸接口已有許多類(lèi)型，目前性能較優(yōu)且應(yīng)用較廣的是USB2.0。USB端口已成為所有PC的標(biāo)準(zhǔn)配置，并出現(xiàn)了許多USB設(shè)備包括可移動(dòng)設(shè)備等。USB接口主要有如下幾個(gè)特點(diǎn)·易于擴(kuò)充多個(gè)外圍設(shè)備；·成本低，支持高速480Mbps、中速12Mbps、低速1.5Mbps數(shù)據(jù)傳輸模式；·對(duì)音頻和視頻等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸充分支持；·協(xié)議靈活，綜合了同步和異步數(shù)據(jù)傳輸；·兼容不同類(lèi)型設(shè)備，即插即用；·提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，多種用途；·其物理接口適用于不通過(guò)電纜直接插接USB便攜外設(shè)。
USB體系結(jié)構(gòu)支持4種最基本類(lèi)型的數(shù)據(jù)傳送①控制傳送主要用于在連接時(shí)刻配置一個(gè)端口；②批量數(shù)據(jù)傳送批量數(shù)據(jù)集中傳輸，有錯(cuò)誤檢測(cè)和重發(fā)，占用帶寬可變；③中斷數(shù)據(jù)傳送用于實(shí)時(shí)但可靠的數(shù)據(jù)傳送，如回顯或反饋?lái)憫?yīng)；④同步數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)傳送，可容忍偶爾錯(cuò)誤盡管從原理上說(shuō)USB2.0可以傳輸任何數(shù)據(jù)，但是由于其特定的接口定義和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，在一些數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中不太合適或很不方便。USB2.0有3種固定總線帶寬，對(duì)于雙向同步實(shí)時(shí)傳輸，它需要用2個(gè)管道分別作為輸入、輸出，雖然在每幀可傳輸固定字節(jié)數(shù)的數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)并不是以其實(shí)際的固定速率來(lái)傳輸，而是以共享總線固有速率如480Mbps突發(fā)傳輸，這對(duì)要求恒定勻速傳輸來(lái)說(shuō)不合適，至少需要增加緩沖來(lái)平滑數(shù)據(jù)速率，并且增加了源數(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)或鎖相的難度；USB2.0接口采用輸入、輸出事務(wù)和表頭以及固定速率幀結(jié)構(gòu)和同步、標(biāo)識(shí)字段定義等方式，如果用以封裝傳輸要求特定同步傳輸數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流，則非但不能兼容之，反而由于數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)不匹配，使傳輸效率下降。例如，在數(shù)字視頻、音頻傳輸中常用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2(Motion PictureExperts Group)中傳輸流(TS，Transport Stream)的包結(jié)構(gòu)、同步、節(jié)目標(biāo)識(shí)(PID)及調(diào)整域(Adaptation Field)字段定義都很完備，同時(shí)MPEG-2 TS要求以平穩(wěn)速率來(lái)傳輸處理，所以直接用USB2.0協(xié)議來(lái)傳輸MPEG-2 TS數(shù)據(jù)流不是一種好的方法。
MPEG-2 TS數(shù)據(jù)傳輸也有幾種常用接口，如同步并行接口(SPI)和異步串行接口(ASI)。SPI包括包同步、數(shù)據(jù)有效、時(shí)鐘和8位數(shù)據(jù)，SPI在外部連接是多采用低電壓差分信號(hào)(LVDS)對(duì)驅(qū)動(dòng)，物理接口為DB25。這種接口連接復(fù)雜且占用空間較大，但接口協(xié)議簡(jiǎn)單；ASI是采用PECL驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)，物理接口為BNC同軸連接，基準(zhǔn)時(shí)鐘為27MHz，其速率可達(dá)270Mbps，接收端時(shí)鐘需要與發(fā)送端鎖相。這兩種接口都是只能單向傳輸?shù)?，如果要雙向同時(shí)傳輸，必須再增加一個(gè)反向接口；并且它們主要作為T(mén)S傳輸?shù)膶?zhuān)用接口，對(duì)于其它非TS結(jié)構(gòu)的尤其是異步數(shù)據(jù)如控制命令等信息的傳送，也不合適。
歐洲標(biāo)準(zhǔn)(EN50221)公共接口(CI，Common Interface)和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(SCTE DVS295)主機(jī)配置點(diǎn)HOST-POD(Point ofDeployment)接口，都采用PCMCIA(Personal Computer MemoryCard International Association，個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡國(guó)際協(xié)會(huì))或稱PC卡接口來(lái)傳輸TS數(shù)據(jù)，其與TS輸入、輸出有關(guān)的信號(hào)定義與SPI類(lèi)似，相當(dāng)于二個(gè)分別作輸入和輸出的SPI，此外CI和HOST-POD都有控制命令的8bit異步I/O接口，可與TS傳輸同時(shí)進(jìn)行，以便于接口連接的兩端之間的互相通訊和互操作。這對(duì)于許多與MPEG-2 TS有關(guān)的業(yè)務(wù)處理如數(shù)字電視有條件接收等是非常需要的。但是采用PCMCIA接口雙向傳輸TS及相互通訊，接口關(guān)系復(fù)雜、物理接口成本較高、傳輸速率相對(duì)不是很高，并且這兩種接口都是為特定業(yè)務(wù)應(yīng)用專(zhuān)門(mén)規(guī)定的，沒(méi)有通用性，不能連接特定業(yè)務(wù)以外的其它設(shè)備。
總之，對(duì)于某些需要一種連接簡(jiǎn)便、成本較低的通用接口進(jìn)行MPEG-2 TS高速雙向傳輸、并且也能夠進(jìn)行其它通用數(shù)據(jù)或命令通訊的應(yīng)用，上述幾種接口都不能令人滿意，都有這樣那樣的缺陷。
為了適應(yīng)日益增長(zhǎng)的MPEG-2 TS相關(guān)業(yè)務(wù)尤其是數(shù)字電視的發(fā)展和未來(lái)新的數(shù)字設(shè)備要求具備通用數(shù)據(jù)通信接口的趨勢(shì)，需要一種既能夠兼容某種通用接口功能、又能夠滿足MPEG-2 TS實(shí)時(shí)應(yīng)用的接口和接口協(xié)議。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服前述幾種接口的缺陷、同時(shí)符合數(shù)據(jù)通信接口通用性和MPEG-2 TS業(yè)務(wù)專(zhuān)用性要求的通用數(shù)據(jù)傳輸接口，即本發(fā)明的接口一方面與現(xiàn)有某些常用通用接口兼容，以便連接多種類(lèi)型的外設(shè)、便于功能擴(kuò)展和多樣化，另一方面它又比較適于MPEG-2 TS業(yè)務(wù)處理的特點(diǎn)。基于連接簡(jiǎn)便、成本較低、應(yīng)用廣泛等原則，確定USB2.0為本發(fā)明兼容的通用接口。
本發(fā)明為一種用于雙向串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌?以下簡(jiǎn)稱UTI，Universal Transport Interface)，包括設(shè)備端和外接模塊端及其支持兩者連接的協(xié)議。設(shè)備端至少包括一個(gè)與USB機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范兼容的物理接口，一個(gè)接口協(xié)議識(shí)別轉(zhuǎn)換單元，一個(gè)USB數(shù)據(jù)協(xié)議處理單元和一個(gè)MPEG TS傳輸流協(xié)議處理單元。接口協(xié)議識(shí)別轉(zhuǎn)換單元的一端連接到設(shè)備端的UTI物理接口，另一端分別連接上述另二個(gè)單元，如圖3所示。
所說(shuō)的設(shè)備端通常是其宿主機(jī)的一部分，宿主機(jī)泛指數(shù)據(jù)和/或多媒體處理和/或顯示等設(shè)備，如電視接收機(jī)、機(jī)頂盒、計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、多媒體服務(wù)器等設(shè)備。
按本發(fā)明接口的外接模塊端包括至少一個(gè)與USB機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范兼容的、與設(shè)備端UTI物理接口相匹配的UTI物理接口，和一個(gè)符合USB和或TS數(shù)據(jù)流規(guī)范的數(shù)據(jù)處理和/或存儲(chǔ)單元，如圖4所示。
設(shè)備端和外接模塊端連接的物理接口推薦使用USB Series″A″插座和插頭，如圖5、圖6所示(詳見(jiàn)Universal Serial BusSpecification Revision 2.0，Chapter 6-Mechanical)，設(shè)備端用Series″A″插座，外接模塊端用Series″A″插頭。
UTI物理接口的信號(hào)定義和電氣特性可以有二種，一種沿用USB2.0規(guī)范，除電源和地線外，數(shù)據(jù)為雙向差分對(duì)信號(hào)D+和D-，如圖1所示(詳見(jiàn)Universal Serial Bus Specification Revision2.0，Chapter 7-Electrical)；另一種為自定義，電源和地線與USB相同，數(shù)據(jù)為相互獨(dú)立的一個(gè)輸入PECL信號(hào)Din和一個(gè)輸出PECL信號(hào)Dout，如圖2所示，這種電氣接口更適合TS雙向傳輸。
這二種電氣接口可以單獨(dú)使用，也可以混合使用。單獨(dú)使用時(shí)，USB電氣接口適合獨(dú)立的USB數(shù)據(jù)流或包含TS數(shù)據(jù)流的USB數(shù)據(jù)流的傳輸，自定義(UTI)電氣接口適合獨(dú)立TS數(shù)據(jù)流或包含USB數(shù)據(jù)流的TS數(shù)據(jù)流的傳輸。
混合使用時(shí)，設(shè)備端中識(shí)別轉(zhuǎn)換單元能夠識(shí)別外接模塊端是哪種電氣接口，可以采用機(jī)械結(jié)構(gòu)方法，即在設(shè)備端UTI接口插座內(nèi)增加一個(gè)觸點(diǎn)或開(kāi)關(guān)裝置，但必須保證普通USB插頭能正常插入而不會(huì)接觸到此觸點(diǎn)或開(kāi)關(guān)裝置；在專(zhuān)用的TS數(shù)據(jù)流外接模塊端的接口插頭內(nèi)也增加一個(gè)與之相匹配的觸點(diǎn)或能壓合開(kāi)關(guān)裝置的銷(xiāo)子，并使之不能插入普通USB插座，而只能插入此混合方式的設(shè)備端UTI物理接口中。這樣，當(dāng)專(zhuān)用的TS數(shù)據(jù)流外接模塊端插入時(shí)，設(shè)備端UTI物理接口由觸點(diǎn)或開(kāi)關(guān)的接合，就可以判定其為T(mén)S數(shù)據(jù)流外接模塊，當(dāng)其拔出時(shí)，觸點(diǎn)或開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，恢復(fù)缺省狀態(tài)即USB電氣接口?；蛘撸O(shè)備端接口插座內(nèi)的開(kāi)關(guān)裝置保證普通USB插座插入時(shí)能夠使開(kāi)關(guān)結(jié)合，其拔出時(shí)開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，恢復(fù)缺省狀態(tài)為自定義UTI電氣接口，專(zhuān)用的TS數(shù)據(jù)流外接模塊端的接口插頭插入時(shí)接觸不到開(kāi)關(guān)。
混合使用時(shí)，設(shè)備端UTI物理接口識(shí)別方式也可以采用電氣識(shí)別的方法，即其缺省為自定義電氣接口，同過(guò)數(shù)據(jù)握手交換來(lái)判定，如握手成功為自定義UTI電氣接口，否則為USB2.0電氣接口，其識(shí)別方法流程的一個(gè)實(shí)施例如圖7和圖8所示。
在確定電氣接口后，設(shè)備端中識(shí)別轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)議識(shí)別和轉(zhuǎn)換。
對(duì)于USB電氣接口，基本采用USB2.0協(xié)議層，USB數(shù)據(jù)當(dāng)然可以正常傳輸和處理。在USB2.0高速模式下，采用同步傳輸類(lèi)型來(lái)傳輸TS數(shù)據(jù)。這時(shí)，MPEG-2 TS被分割裝載到USB2.0數(shù)據(jù)信息包中，但TS包不能斷裂，數(shù)據(jù)信息包中包含的每個(gè)TS包必須是完整的，數(shù)據(jù)信息包的字節(jié)數(shù)是TS包長(zhǎng)即188的整數(shù)倍，也即N×188×8bits(＜8192)，其一個(gè)實(shí)施例如圖9所示。在發(fā)送TS時(shí)，TS包轉(zhuǎn)載到USB2.0數(shù)據(jù)信息包中，可與一般USB數(shù)據(jù)包復(fù)用后送至USB2.0收發(fā)器，而從收發(fā)器接收的數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)USB協(xié)議處理后獲得USB數(shù)據(jù)信息包，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，能夠檢測(cè)到TS特征的作為T(mén)S輸入，否則為一般USB數(shù)據(jù)。實(shí)施例如圖10。此外，也可以在USB2.0設(shè)備構(gòu)建(Device Framework)中增加TS為一種特定類(lèi)型(Class)。
對(duì)于自定義UTI電氣接口，首先采用MPEG-2 TS協(xié)議傳輸，TS數(shù)據(jù)當(dāng)然可以正常輸入和輸出。USB數(shù)據(jù)所有包被分割后作為T(mén)S的凈荷(Payload)被分散打包到TS包中，實(shí)施例如圖11所示。包含USB數(shù)據(jù)的TS包的PID采用MPEG-2的保留定義作為其特定標(biāo)識(shí)，這樣USB數(shù)據(jù)打成TS包后可與一般MPEG-2 TS數(shù)據(jù)復(fù)用輸出到Dout，而從Din輸入的數(shù)據(jù)通過(guò)檢測(cè)有USB數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)的特定PID的TS包，提取其凈荷并即得到USB數(shù)據(jù)，實(shí)施例如圖12所示。
按本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，接口協(xié)議識(shí)別轉(zhuǎn)換單元上的所說(shuō)另一端還連接一個(gè)控制信息處理單元，如圖3。該控制信息用于實(shí)現(xiàn)外接模塊端與設(shè)備端和/或設(shè)備端宿主機(jī)間的互操作，該控制信息包含在TS數(shù)據(jù)流或USB數(shù)據(jù)流中。所說(shuō)的互操作包括但不限于外接模塊的即插即用，資源管理與分配，信息顯示的格式及方式的定義，通訊速率設(shè)定等控制功能。控制信息是設(shè)備端與外接模塊端通訊的異步數(shù)據(jù)。USB數(shù)據(jù)流傳輸異步數(shù)據(jù)，可以采用USB2.0控制傳輸或中斷傳輸類(lèi)型來(lái)進(jìn)行控制信息的傳輸，這時(shí)控制信息作為USB傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息包。對(duì)于同步傳輸?shù)腡S數(shù)據(jù)流，控制信息采用MPEG-2 DSM-CC協(xié)議，作為私有數(shù)據(jù)的一種類(lèi)型，被復(fù)用到TS數(shù)據(jù)流中。另一種方法是把控制信息作為T(mén)S數(shù)據(jù)流中的空包插入或替換原來(lái)的空包，并且在載有控制信息的“空包”P(pán)ID之后加入控制信息的標(biāo)識(shí)，這樣既不影響正常TS數(shù)據(jù)處理和不改變TS凈載荷的傳輸速率，又能夠傳輸和提取控制信息，具體方法見(jiàn)圖20。
設(shè)備端的MPEG-2 TS是從本地存儲(chǔ)設(shè)備或外連網(wǎng)絡(luò)中獲得的，可以包括經(jīng)過(guò)或未經(jīng)數(shù)字電視有條件接收(ConditionalAccess，CA)系統(tǒng)加擾加密的數(shù)據(jù)流、用戶授權(quán)管理信息EMM(Entitlement Management Messages)、授權(quán)控制信息ECM(Entitlement Control Messages)、電子節(jié)目指南EPG(Electronic Program Guide)和軟件加載等信息。這些信息都作為同步高速TS數(shù)據(jù)由設(shè)備端向外接模塊發(fā)送，經(jīng)過(guò)外接模塊處理后的TS數(shù)據(jù)再實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)送回給設(shè)備端，設(shè)備端可對(duì)處理后的TS進(jìn)行存儲(chǔ)或處理，包括MPEG-2 TS解碼輸出等。外接模塊端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和/或處理單元包括CA系統(tǒng)解擾解密處理、PSI/SI解析、EMM、ECM提取和解密，算法加載和選擇、密鑰和用戶信息管理等處理功能。
外接模塊與設(shè)備端和/或設(shè)備端宿主機(jī)之間的控制信息用于外接模塊與二者的通訊和互操作，包括外接模塊的即插即用，資源管理與分配，信息顯示的格式及方式的定義、媒體信息管理。即插即用以設(shè)備管理方式實(shí)現(xiàn)，規(guī)定設(shè)備信息、狀態(tài)信息和控制命令等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
媒體信息管理需要根據(jù)媒體類(lèi)型和相應(yīng)數(shù)據(jù)或文件格式來(lái)處理，包括版權(quán)信息、數(shù)據(jù)版權(quán)保護(hù)(防拷貝)功能等。
上述外接模塊與設(shè)備端和/或設(shè)備端宿主機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸和處理的功能構(gòu)成和相互關(guān)系如圖17所示，其中設(shè)備端的宿主機(jī)以數(shù)字電視接收機(jī)為例，外接模塊以條件接收模塊為例。
外接模塊端的數(shù)據(jù)處理和/或存儲(chǔ)單元包括音頻、視頻或其它數(shù)據(jù)的TS數(shù)據(jù)流存儲(chǔ)、處理和播放等功能，如圖14所示。存儲(chǔ)方式為硬盤(pán)或光盤(pán)或其它非易失存儲(chǔ)器如FLASH等。媒體數(shù)據(jù)處理和播放則可由模塊內(nèi)的處理器軟件或?qū)Ｓ糜布?lái)完成。
外接模塊端還可以包括一個(gè)或多個(gè)用于連接其它設(shè)備的物理接口及相應(yīng)的接口協(xié)議處理單元，包括以太網(wǎng)、PSTN、Cablemodern、XDSL、無(wú)線局域網(wǎng)(IEEE802.11X)、地面/有線/衛(wèi)星數(shù)字電視射頻接口等，和/或通用數(shù)據(jù)接口如USB、IEEE1394、RS232-C、PCMCIA、PCI、ASI、SPI、SM、CF、SmartCard(ISO7816)、紅外遙控器接口，和/或數(shù)字/模擬音視頻接口等，如圖13所示。
外接模塊具有支持帶有回傳信道的CA系統(tǒng)操作的功能，即外接模塊需要返回到業(yè)務(wù)服務(wù)商的有關(guān)授權(quán)認(rèn)證信息可以通過(guò)控制信息通道送給設(shè)備端，再由設(shè)備端返回通道送給服務(wù)商，外接模塊也可以自帶返回通道將授權(quán)認(rèn)證信息送給服務(wù)商，實(shí)施例如圖15所示。


圖1.為一個(gè)USB電氣接口的圖示圖2.為一個(gè)自定義電氣接口的圖示圖3.為一個(gè)設(shè)備端接口構(gòu)成的圖示圖4.為一個(gè)外接模塊端接口構(gòu)成的圖示圖5.為一個(gè)USB A類(lèi)插頭機(jī)械機(jī)構(gòu)的圖示圖6.為一個(gè)USB A類(lèi)插座機(jī)械機(jī)構(gòu)的圖示圖7.為一個(gè)設(shè)備端電氣接口識(shí)別方法的圖示圖8.為一個(gè)TS外接模塊端電氣接口識(shí)別初始化操作的圖示圖9.為一個(gè)MPEG-2 TS裝載入U(xiǎn)SB2.0數(shù)據(jù)信息包結(jié)構(gòu)的圖示圖10.為一個(gè)MPEG-2 TS數(shù)據(jù)用USB協(xié)議傳輸?shù)膱D示圖11.為一個(gè)USB數(shù)據(jù)封裝在MPEG-2 TS包中結(jié)構(gòu)的圖示圖12.為一個(gè)USB數(shù)據(jù)用MPEG-2 TS協(xié)議傳輸?shù)膱D示圖13.為一個(gè)外接模塊具有其它通信接口及協(xié)議的圖示圖14.為一個(gè)外接模塊功能為T(mén)S數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、播放的圖示圖15.為一個(gè)外接模塊支持具有回傳通道CA系統(tǒng)的圖示圖16.為一個(gè)外接獨(dú)立CA模塊基本結(jié)構(gòu)的圖示圖17.為一個(gè)具有UTI的數(shù)字電視接收機(jī)及外接獨(dú)立CA模塊內(nèi)功能單元的圖示圖18.為一個(gè)TS數(shù)據(jù)并/串轉(zhuǎn)換的圖示圖19.為一個(gè)TS數(shù)據(jù)串/并轉(zhuǎn)換的圖示圖20.為一個(gè)控制信息插入TS流及檢測(cè)方法的圖示圖21.為一個(gè)具有UTI的數(shù)字電視接收機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的圖示圖22.為一個(gè)數(shù)字媒體錄放機(jī)實(shí)現(xiàn)方案原理框圖具體實(shí)施方案實(shí)施例1具有UTI接口的數(shù)字電視接收機(jī)機(jī)卡分離及獨(dú)立條件接收模塊方案以具有UTI接口的數(shù)字電視接收機(jī)機(jī)卡分離及獨(dú)立條件接收模塊方案為第一個(gè)實(shí)施例來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明。
具有本發(fā)明通用串行數(shù)據(jù)雙向傳輸接口(UTI)的有條件接收數(shù)字電視接收機(jī)包括UTI物理接口、TS/USB協(xié)議處理、控制信息處理、TS數(shù)據(jù)流輸入輸出處理、TS解碼及AUDIO、VIDEOS輸出等單元；獨(dú)立CA模塊包括TS解復(fù)用、數(shù)據(jù)解密、解擾、智能卡接口、控制信息處理等單元，如圖21所示。獨(dú)立CA模塊對(duì)輸入TS進(jìn)行解復(fù)用，根據(jù)用戶命令選擇節(jié)目并解析碼流，得到相關(guān)的PSI及EMM和ECM，并用智能卡中的用戶密鑰依次解密EMM和ECM得到CW，然后用CW對(duì)所選擇的節(jié)目數(shù)據(jù)進(jìn)行解擾運(yùn)算。解密和解擾運(yùn)算的算法及記賬模式和一些資源信息如顯示格式等都可以通過(guò)控制信息來(lái)更新。
設(shè)備端UTI物理接口為混合方式，采用電氣識(shí)別的方法，即其缺省為自定義電氣接口，同過(guò)數(shù)據(jù)握手交換來(lái)判定，如約定識(shí)別位串為某個(gè)32位數(shù)(如0xb81fff55)，由設(shè)備端在Dout連續(xù)多次(如3～5次)發(fā)出，自定義電氣接口的TS外接模塊端在連續(xù)多次(如3～5次)在Dout收到此識(shí)別位串后初始化，并在Din連續(xù)多次(如3～5次)發(fā)出關(guān)聯(lián)位串(如0x47e000aa)，設(shè)備端在連續(xù)多次(如3～5次)在Din得到此關(guān)聯(lián)位串，則認(rèn)定外接模塊端為自定義電氣接口，識(shí)別結(jié)束，進(jìn)入自定義電氣接口正常工作狀態(tài)。如果設(shè)備端未能連續(xù)多次(如3～5次)在Din得到此關(guān)聯(lián)位串，則認(rèn)定外接模塊端為USB電氣接口，并使設(shè)備端也切換為USB電氣接口，識(shí)別結(jié)束，進(jìn)入U(xiǎn)SB電氣接口正常工作狀態(tài)。這個(gè)識(shí)別過(guò)程如圖7、圖8所示。
雙向串行TS數(shù)據(jù)還要轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，如圖18、圖19所示，其中BCLK為本地字節(jié)時(shí)鐘，在輸出時(shí)并/串轉(zhuǎn)換時(shí)串行時(shí)鐘應(yīng)為BCLK的8或10倍頻(10倍頻還須8B/10B變換)，在輸入時(shí)串/并轉(zhuǎn)換時(shí)應(yīng)采用BCLK的8或10倍頻(10倍頻還須8B/10B變換)與從串行數(shù)據(jù)中提取恢復(fù)的時(shí)鐘鎖相來(lái)產(chǎn)生串行時(shí)鐘。
控制信息處理采用空包替換的方法將控制信息插入到TS數(shù)據(jù)流中，對(duì)于MPEG-2解碼或數(shù)據(jù)解擾處理等，TS空包(PID為1FFF)總是被過(guò)濾掉，因此不會(huì)受影響，而控制信息處理則可檢測(cè)所有空包，將其中有控制信息的標(biāo)識(shí)的空包記錄并提取其有效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來(lái)，即獲得控制信息數(shù)據(jù)，供接收機(jī)和CA模塊的CPU根據(jù)控制信息協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的操作。具體方法見(jiàn)圖20。
控制信息協(xié)議與條件接收相關(guān)的操作參考EN50221(DVB-CI)中命令接口的應(yīng)用層相關(guān)協(xié)議內(nèi)容。
控制信息中有關(guān)媒體數(shù)據(jù)管理如播放方式、交互操作等采用MPEG-2 DSM-CC協(xié)議，即

其中控制信息DSM-CC協(xié)議的control()和ack()字段重新定義為Control{Control_ID；Control_Lenghth；
Control_Datas；}Ack{ACk_ID；CMD_Lenghth；CMD_Datas；}獨(dú)立CA模塊的即插即用信息定義為如下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)備更新信息Device_Info{Device_DI；Device_Type；Vendor_ID；Service_ID；Service_Type；Resource_Type；}當(dāng)外接模塊插入U(xiǎn)TI接口時(shí)，由接收機(jī)主機(jī)自動(dòng)檢測(cè)；當(dāng)外接模塊取出時(shí)，由主機(jī)自動(dòng)刪除。
設(shè)備狀態(tài)信息格式Decice_Statu {Statu_ID；Statu_Lenghth；Statu_Datas}設(shè)備控制命令格式Decice_Command{CMD_ID；CMD_Lenghth；CMD_Datas}對(duì)于條件接收，為保證兼容性，資源管理可采用與DVB-CI兼容的方式，包括用戶信息、顯示、和操作信息等。資源信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下
<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[resource_identifier(){ resource_id_type if(resource_id_type?。?)}resource_classresource_typeresource_version } else}private_resource_definerprivate_resource_identity }}]]></pre>數(shù)字電視接收機(jī)中的TS I/O處理主要是把信道接收解調(diào)或本地存儲(chǔ)的TS數(shù)據(jù)流送給MPEG-2解碼器或外部CA模塊，未加擾或經(jīng)CA模塊解擾后的數(shù)據(jù)由MPEG-2解碼器處理并輸出視頻、音頻信號(hào)，加擾數(shù)據(jù)或其它MPEG-2解碼器不能處理的數(shù)據(jù)送給外部CA模塊處理。
CPU除了對(duì)MPEG-2解碼等系統(tǒng)運(yùn)行的管理外，還負(fù)責(zé)對(duì)控制信息協(xié)議的處理及相關(guān)的操作等。
獨(dú)立CA模塊包括UTI接口、TS解復(fù)用、PSI/SI解析、EMM、ECM解密、數(shù)據(jù)解擾單元、智能卡接口等。如圖16。
其中①UTI接口采用電氣識(shí)別的自定義電氣接口②PSI/SI提取和TS解復(fù)用通過(guò)數(shù)據(jù)過(guò)濾器(FILTER)完成；③EMM、ECM用CAS解密算法解密；④數(shù)據(jù)解擾可以執(zhí)行公用算法，也可以執(zhí)行CAS特定算法；⑤智能卡只存儲(chǔ)用戶個(gè)人資料、用戶分配密鑰和賬單等。
解密算法處理和智能卡接口管理由模塊內(nèi)的CPU負(fù)責(zé)，此CPU還負(fù)責(zé)與接收機(jī)內(nèi)CPU之間的控制信息協(xié)議處理及相應(yīng)的操作等?？刂菩畔⒃赥S數(shù)據(jù)流中的傳輸及TS數(shù)據(jù)并串轉(zhuǎn)換等的方法與接收機(jī)端類(lèi)似。
實(shí)施方案2 便攜式數(shù)字媒體錄放機(jī)以便攜式數(shù)字媒體錄放機(jī)為第二個(gè)實(shí)施例來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明。
具有本發(fā)明通用串行數(shù)據(jù)雙向傳輸接口UTI的便攜式數(shù)字媒體錄放機(jī)包括UTI物理接口、TS流協(xié)議轉(zhuǎn)換處理單元、數(shù)字媒體硬盤(pán)、CPU控制單元、CSS媒體流加密模塊及人機(jī)接口等部分組成，如圖22。便攜式數(shù)字媒體錄放機(jī)作為本方面的外接模塊通過(guò)UTI物理接口與宿主機(jī)(數(shù)字電視接收機(jī)或機(jī)頂盒或計(jì)算機(jī))中的設(shè)備端相連接。待存儲(chǔ)的數(shù)字TS媒體流(可包括Mpeg-2、Mpeg-4、MP3等格式的數(shù)字音視頻和其它格式的數(shù)據(jù)的TS流)經(jīng)過(guò)UTI接口至TS流協(xié)議轉(zhuǎn)換處理單元，經(jīng)過(guò)CSS加密(防盜版)后，轉(zhuǎn)換成IDE硬盤(pán)接口數(shù)據(jù)格式，按節(jié)目和時(shí)間順序存入數(shù)字媒體硬盤(pán)。反之，待重放的上述數(shù)字TS媒體流，按節(jié)目表和時(shí)間順序檢索后通過(guò)TS流協(xié)議轉(zhuǎn)換處理單元將IDE格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回UTI格式的TS碼流包，傳送回設(shè)備端，由設(shè)備端的接口協(xié)議轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成宿主機(jī)接收的格式播放。控制CPU用于處理與設(shè)備端和宿主機(jī)間的控制信息，如節(jié)目定位、時(shí)間統(tǒng)計(jì)、檢索、加注和快/慢進(jìn)退控制等信息?？刂艭PU還與人機(jī)接口相連接，人機(jī)接口包括各種開(kāi)關(guān)(諸如存儲(chǔ)、播放、快慢進(jìn)退、檢索、電源、加鎖等)和紅外遙控傳感器、各種指示燈等。
權(quán)利要求
1.一種通用串行數(shù)據(jù)雙向傳輸接口(UTI)，包括設(shè)備端和外接模塊端及其支持兩者連接的協(xié)議，設(shè)備端至少包括一個(gè)與USB機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范兼容的物理接口、一個(gè)接口協(xié)議識(shí)別轉(zhuǎn)換單元、一個(gè)USB數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議處理單元、一個(gè)MPEG TS傳輸流協(xié)議處理單元；接口協(xié)議識(shí)別轉(zhuǎn)換單元的一端連接到物理接口，另一端分別連接到上述USB數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議處理單元和MPEG TS傳輸流協(xié)議處理單元。
2.按權(quán)利要求1的接口，其特征在于，外接模塊端至少包括一個(gè)與USB機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范兼容的、與設(shè)備端UTI物理接口相匹配的UTI物理接口，和符合USB和/或TS數(shù)據(jù)流規(guī)范的數(shù)據(jù)處理和/或存儲(chǔ)單元。
3.按權(quán)利要求2的接口，其特征在于，設(shè)備端中的接口協(xié)議識(shí)別轉(zhuǎn)換單元所處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為USB數(shù)據(jù)流或TS數(shù)據(jù)流，或包含TS數(shù)據(jù)流的USB數(shù)據(jù)流，或包含USB數(shù)據(jù)流的TS數(shù)據(jù)流，或同時(shí)包含相互獨(dú)立的USB-和TS數(shù)據(jù)流，該單元對(duì)這些數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別和轉(zhuǎn)換，并支持帶電即插即用。
4.按權(quán)利要求2的接口，其特征在于，所說(shuō)的接口協(xié)議識(shí)別轉(zhuǎn)換單元上的另一端還連接一個(gè)控制信息處理單元，該控制信息用于實(shí)現(xiàn)外接模塊端與設(shè)備端和/或設(shè)備端的宿主機(jī)間的互操作，該控制信息包含在TS數(shù)據(jù)流或USB數(shù)據(jù)流中。
5.按權(quán)利要求4的接口，設(shè)備端的MPEG TS傳輸流包括經(jīng)過(guò)或未經(jīng)過(guò)CA系統(tǒng)加擾加密編碼的數(shù)據(jù)流、EMM、ECM、EPG和LOADER等信息。
6.按權(quán)利要求4的接口，其特征在于，所說(shuō)的互操作包括外接模塊的即插即用、資源管理與分配、信息顯示的格式及方式的定義、通訊速率的設(shè)定、媒體信息的管理等。
7.按權(quán)利要求2或4的接口，其特征在于，外接模塊端的數(shù)據(jù)處理和/或存儲(chǔ)單元包括CA系統(tǒng)解擾解密處理、PSI/SI解析、EMM、ECM提取和解密、算法加載和選擇、密鑰和用戶信息管理等處理功能。
8.按權(quán)利要求2或4的接口，其特征在于，外接模塊端的數(shù)據(jù)處理和/或存儲(chǔ)單元包括音頻、視頻或其它數(shù)據(jù)的TS數(shù)據(jù)流處理、存儲(chǔ)和播放等功能。
9.按權(quán)利要求2或4的接口，其特征在于，外接模塊端還包括一個(gè)或多個(gè)用于連接其它設(shè)備的物理接口及相應(yīng)的接口協(xié)議處理單元。
10.按權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于，所說(shuō)的物理接口包括以太網(wǎng)、PSTN、Cable modern、XDSL、無(wú)線局域網(wǎng)(IEEE802.11)、地面/有線/衛(wèi)星數(shù)字電視射頻接口、USB、IEEE1394、RS232-C、PCMCIA、PCI、ASI、SPI、SM、CF、SmartCard(ISO7816)、紅外遙控器接口和數(shù)字/模擬音視頻接口等。
11.按權(quán)利要求7的接口，其特征在于，外接模塊具有支持帶有回傳信道的CA系統(tǒng)操作的功能。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種通用串行數(shù)據(jù)雙向傳輸接口(UTI)，包括設(shè)備端口和外接模塊端及其支持兩者連接的協(xié)議。設(shè)備端至少包括一個(gè)與USB機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范兼容的物理接口，一個(gè)接口協(xié)議識(shí)別轉(zhuǎn)換單元，一個(gè)USB數(shù)據(jù)協(xié)議處理單元，一個(gè)MPEG TS傳輸流協(xié)議處理單元；設(shè)備端識(shí)別轉(zhuǎn)換單元一端連接到物理接口，另一端分別連接到其余2個(gè)單元。外接模塊端至少包括一個(gè)與USB機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范兼容的、與設(shè)備端UTI物理接口相匹配的UTI物理接口和符合USB和/或TS數(shù)據(jù)流規(guī)范的數(shù)據(jù)處理和/或存儲(chǔ)單元。
文檔編號(hào)H04N5/00GK1581868SQ0314409
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2003年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月3日
發(fā)明者王興軍, 薛永林 申請(qǐng)人:清華大學(xué)