本发明公开一种集成条件接收模块处理多转发器节目的系统及方法，系统包括高频头、FPGA、控制器、智能卡以及调制器，高频头的输出端连接FPGA的输入端，FPGA与控制器连接，控制器与智能卡连接，FPGA的输出端连接调制器；控制器用于分析授权控制信息、授权管理信息的节目标识符值，并将有效的数据送给智能卡完成授权和获取控制字，将节目的控制字实时送给FPGA，FPGA用于对视音频数据解扰；使用一块集成CAM板卡，外加4个转发器和三张智能卡，可以同时完成4个转发器上高达56套加密节目的解密解扰，增加数字转发一体机的处理能力，以及大幅减小一体机解密部分占用的体积。
1.一种集成条件接收模块处理多转发器节目的系统，其特征在于，包括高频头、FPGA、控制器、智能卡以及调制器，高频头的输出端连接FPGA的输入端，FPGA与控制器连接，控制器与智能卡连接，FPGA的输出端连接调制器；控制器用于分析授权控制信息、授权管理信息的节目标识符，并将有效的数据发送给智能卡完成授权和获取控制字，将节目的控制字实时发送给FPGA，FPGA用于对视音频数据解扰；三张智能卡同时解密多转发器节目，控制器首先分析智能卡插槽的智能卡类型，分析原始传输流中与智能卡加密系统对应的授权管理信息，将有效授权管理信息数据以特定格式发送给智能卡，完成对智能卡的授权；同时分析传输流得到哪些节目标识符数据被加扰处理过，并分析出该节目标识符对应的授权控制信息数据流的节目标识符，接收授权控制信息数据并将授权控制信息中有效数据发送给智能卡，接收智能卡回送的控制字，并将控制字实时发送给FPGA。
2.根据权利要求1所述的集成条件接收模块处理多转发器节目的系统，其特征在于，高频头的输入端连接卫星接收天线，高频头用于接收高频信号和解调出视频信息。
3.根据权利要求1所述的集成条件接收模块处理多转发器节目的系统，其特征在于，控制器采用STM32系列单片机，高频头设置4个。
4.根据权利要求3所述的集成条件接收模块处理多转发器节目的系统，其特征在于，FPGA接收4个高频头输出的4路传输流；
FPGA分析传输流内容，对节目标识符包放行和过滤，同时将加密信息相关传输流包转发给单片机；
FPGA接收单片机发送的控制字，根据内部节目标识符查找表和控制字查找表将控制字送入FGPA通用解扰器模块，对加扰视音频数据进行解扰；
FPGA的表插入模块接收单片机发送过来的PSI数据包放入缓存中，并将PSI数据包插入到传输流中，完成传输流节目表信息的重构。
5.基于权利要求1‑4任一项所述系统的集成条件接收模块处理多转发器节目的方法，其特征在于，具体过程如下：系统初始化，接收配置数据；
根据频点符号率参数配置电子调谐器，使其输出数字电视基带信号传输流，并读取归一化信号质量；
初始化智能卡，读取ATR，识别出有几张智能卡并且记录智能卡的条件接收系统标识；
分析各个通道的节目是否加密及获取加密节目对应的授权控制信息，并获取授权管理信息的节目标识符值；
放行所有节目标识符，每隔10毫秒向FGPA插入一个PSI包，发送出未加密和未加扰节目。
6.根据权利要求5所述的集成条件接收模块处理多转发器节目的方法，其特征在于，单片机首先通过SPI接口发送命令设置节目标识符查找表中0x0000的参数为3，接收节目关联表数据；
再进行拼接分析处理，得到本通道内各节目映射表的节目标识符和对应的业务描述符；
以同样方式获取各个节目映射表，分析节目映射表中是否含有与智能卡条件接收系统匹配的加密描述子，获取对应授权控制信息的节目标识符；并设置FPGA的节目标识符查找表中加密节目的音视频节目标识符和对应授权控制信息的节目标识符数值，分析CAT表，得到授权管理信息的节目标识符值。
7.根据权利要求5所述的集成条件接收模块处理多转发器节目的方法，其特征在于，FPGA基于CSA通用解扰算法来解扰加扰数据，具体如下：FPGA接收高频头输出的传输流；
分析传输流内容，对节目标识符包放行和过滤，同时将加密信息相关的传输流包转发给单片机；
FPGA接收单片机发送的控制字，根据内部节目标识符查找表和控制字查找表将控制字送入通用解扰器模块，完成视音频数据的解扰；
FPGA的表插入模块接收单片机发送过来的PSI数据包放入缓存中，并将PSI数据包插入到传输流中，完成传输流节目表信息的重构。
8.根据权利要求5所述的集成条件接收模块处理多转发器节目的方法，其特征在于，对于存储和管理原始授权控制信息和授权管理信息数据时，采用两级存储来存储和管理原始授权控制信息、授权管理信息数据；第一级存储采用直接内存访问方式接收FPGA发送的所有188字节传输流包格式的授权控制信息、授权管理信息数据，并且在有效数据后添加一字节内容来指明该数据属于哪个通道，将重复的数据丢弃，在需要发送给智能卡处理的有效数据尾部添加标识，指明该授权控制信息属于哪个通道，解密得到的控制字将填入FPGA中控制字查找表的哪个部分，以及是否解密对应SID的视频和音频；然后将处理过的有效授权控制信息数据放入第二级存储，等待发送给智能卡；由于智能卡串行计算控制字，只有在处理一个授权控制信息数据得到控制字后才可以处理下一个授权控制信息。
一种集成条件接收模块处理多转发器节目的系统及方法
技术领域
[0001] 本发明属于有线电视TS流播出技术领域，具体涉及一种集成条件接收模块处理多转发器节目的系统及方法。
背景技术
[0002] 条件接收系统(CAS)是数字电视的关键技术之一，是运营商实现对广播服务实施接入控制的重要手段，确保只有支付费用的用户才可以收看所选择的电视节目。一个完整的条件接收系统由加解扰系统、加解密系统、用户管理系统和用户授权系统组成。
[0003] 数字广播系统中使用的数字电视转发一体机，将数字电视卫星上多个转发器上DVB‑S/DVB‑S2数字电视节目转换成QAM调制方式，转发到有线电视网，方便后端用户收看，其中需要转发4个卫星转发器上的付费电视节目。对加密节目进行解密解扰可以采用CA厂商提供的CAM，技术成熟但是一个CAM只能处理一个转发器上的节目，系统需要使用4个CAM来处理4个转发器上节目的解密解扰。使用4个CAM有体积大、成本高的缺点，使用一块集成板卡同时处理4个转发器上的节目，可以带来低成本和减小系统体积的好处。
发明内容
[0004] 为解决上述问题本发明提供一种集成条件接收模块处理多转发器节目的系统及方法，使用一块集成CAM板卡，DVB集成CAM由单片机和FPGA协同工作，两者分别完成解密和解扰，同时完成4个转发器上所有加密节目的解密解扰，增加数字转发一体机的处理能力，以及大幅减小一体机解密部分占用的体积，实现同时处理多个转发器上多个付费节目的功能。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种集成条件接收模块处理多转发器节目的系统，包括高频头、FPGA、控制器、智能卡以及调制器，高频头的输出端连接FPGA的输入端，FPGA与控制器连接，控制器与智能卡连接，FPGA的输出端连接调制器；控制器用于分析授权控制信息、授权管理信息的节目标识符值，并将有效的数据送给智能卡完成授权和获取控制字，将节目的控制字实时送给FPGA，FPGA用于对视音频数据解扰。
[0006] 控制器首先分析智能卡插槽的智能卡类型，分析原始传输流中与智能卡加密系统对应的授权管理信息，将有效授权管理信息数据以特定格式送给智能卡，完成对智能卡的授权；同时分析传输流得到哪些节目标识符数据被加扰处理过，并分析出该节目标识符对应的授权控制信息数据流的节目标识符，接收授权控制信息数据并将授权控制信息中有效数据送给智能卡，接收智能卡回送的控制字，并将控制字实时送给FPGA。
[0007] 高频头的输入端连接卫星接收天线，高频头用于接收高频信号和解调出视频信息。
[0008] 控制器采用STM32系列单片机，高频头设置4个，智能卡为3张。
[0009] FPGA接收4个高频头输出的4路传输流；
[0010] FPGA分析传输流内容，对节目标识符包放行和过滤，同时将加密信息相关传输流包转发给单片机；
[0011] FPGA接收单片机发送的控制字，根据内部节目标识符查找表和控制字查找表将控制字送入FGPA通用解扰器模块，对加扰视音频数据进行解扰；
[0012] FPGA的表插入模块接收单片机发送过来的PSI数据包放入缓存中，并将PSI数据包插入到传输流中，完成传输流节目表信息的重构。
[0013] 基于本发明所述系统，提供一种集成条件接收模块处理多转发器节目的方法，具体过程如下：
[0014] 系统初始化，接收配置数据；
[0015] 根据频点符号率参数配置电子调谐器，使其输出数字电视基带信号传输流，并读取归一化信号质量；
[0016] 初始化智能卡，读取ATR，识别出有几张智能卡并且记录智能卡的条件接收系统标识；
[0017] 分析各个通道的节目是否加密及获取加密节目对应的授权控制信息，并获取授权管理信息的节目标识符值；
[0018] 放行所有节目标识符，每隔10毫秒向FGPA插入一个PSI包，发送出未加密和未加扰节目。
[0019] 单片机首先通过SPI接口发送命令设置节目标识符查找表中0x0000的参数为3，接收节目关联表数据；
[0020] 再进行拼接分析处理，得到本通道内各节目映射表的节目标识符和对应的业务描述符；
[0021] 以同样方式获取各个节目映射表表，分析节目映射表表中是否含有与智能卡条件接收系统匹配的加密描述子，获取对应授权控制信息的节目标识符；并设置FPGA的节目标识符查找表中加密节目的音视频节目标识符和对应授权控制信息的节目标识符数值，分析CAT表，得到授权管理信息的节目标识符值。
[0022] FPGA基于CSA通用解扰算法来解扰加扰数据，具体如下：
[0023] FPGA接收高频头输出的传输流；
[0024] 分析传输流内容，对节目标识符包放行和过滤，同时将加密信息相关的传输流包转发给单片机；
[0025] FPGA接收单片机发送的控制字，根据内部节目标识符查找表和控制字查找表将控制字送入通用解扰器模块，完成视音频数据的解扰；
[0026] FPGA的表插入模块接收单片机发送过来的PSI数据包放入缓存中，并将PSI数据包插入到传输流中，完成传输流节目表信息的重构。
[0027] 对于存储和管理原始授权控制信息和授权管理信息数据时，采用两级存储来存储和管理原始授权控制信息、授权管理信息数据；第一级存储采用直接内存访问方式接收FPGA发送的所有188字节传输流包格式的授权控制信息、授权管理信息数据，并且在有效数据后添加一字节内容来指明该数据属于哪个通道，将重复的数据丢弃，在需要送给智能卡处理的有效数据尾部添加标识，指明该授权控制信息属于哪个通道，解密得到的控制字将填入FPGA中控制字查找表的哪个部分，以及是否解密对应SID的视频和音频；然后将处理过的有效授权控制信息数据放入第二级存储，等待发送给智能卡；由于智能卡串行计算控制字，只有在处理一个授权控制信息数据得到控制字后才可以处理下一个授权控制信息。
[0028] 与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
[0029] 在传统的条件接收系统中，使用一个机顶盒和一张CAM卡，只能够处理一个转发器上加密节目；在转发系统中，会带来体积的增大和成本的提高。
[0030] 采用本技术方案，使用一块集成CAM板卡，外加4个转发器和三张智能卡，可以同时完成4个转发器上高达56套加密节目的解密解扰，增加数字转发一体机的处理能力，以及大幅减小一体机解密部分占用的体积。
附图说明
[0031] 图1为本发明一种DVB集成CAM及转发系统框图。
[0032] 图2为本发明一种可实施的程序结构流程图。
[0033] 图3为基于本发明一种实施过程经过集成CAM处理之后接收画面。
具体实施方式
[0034] 下面结合附图对本发明进行详细阐述。
[0035] 本发明所述简称具体意义如下表1所示：
[0036] 表1
[0037]
[0038]
[0039] DVB集成CAM由单片机和FPGA协同工作，两者分别完成解密和解扰，实现同时处理多个转发器上多个付费节目的功能。
[0040] 单片机完成获取控制字、并对加密信息进行解密，以及系统中所有模块的配置和控制等工作。本设计中最多支持3张智能卡同时工作，允许单个通道最大负载16路加密视频节目，即可同时解密处理56个不同的电视节目。单片机在整个系统中完成的主要功能是分析出需要的ECM、EMM的PID值，并将有效的数据送给智能卡完成授权和获取CW，将4个通道最大56个节目的CW实时送给FPGA完成对应视音频码流的解扰。首先分析智能卡插槽的智能卡类型，分析原始TS流中与智能卡加密系统对应的EMM，将有效EMM数据以特定格式送给智能卡，完成对智能卡的授权工作。同时分析TS流得到哪些PID数据被加扰处理过，并分析出该PID对应的ECM数据流的PID，接收ECM数据并将ECM中有效数据送给智能卡，接收智能卡回送的CW，并将CW实时送给FPGA。
[0041] 本发明设计两级存储来存储和管理原始ECM、EMM数据；第一级存储采用DMA方式接收FPGA发送的所有188字节TS包格式的ECM、EMM数据，并且在有效数据后添加一字节内容来指明该数据属于哪个通道，将重复的数据丢弃，在需要送给智能卡处理的有效数据尾部添加标识，指明该ECM属于哪个通道，解密得到的CW将填入FPGA中CW查找表的哪个部分，以及是否解密对应SID的视频和音频。然后将处理过的有效ECM数据放入第二级存储，等待发送给智能卡。由于智能卡串行计算CW，只有在处理一个ECM数据得到CW后才可以处理下一个ECM，因此从相应智能卡得到的CW就和送入的ECM一一对应，也就包含了对应的通道号和节目号以及在CW查找表中的序号。根据这些信息，可以将众多ECM数据和CW对应起来，确保送入解扰器的CW正确无误。
[0042] 参考图2，整个DVB集成CAM按以下流程工作：
[0043] 1、系统上电，单片机初始化各个模块(电子调谐器模块、智能卡模块、EEPROM模块)。初始化FPGA，设置FPGA内部查找表和CW查找表为0，并且设置所有PID为阻塞模式；
[0044] 2、通过CAN接口接收所需要的配置数据(电子调谐器的频点符号率、放行的PID、需要解密的SID、需要插入码流中的重构后的PSI表)并存储到EEPROM中；
[0045] 3、根据频点符号率参数配置电子调谐器，使其输出数字电视基带信号TS流，并读取归一化信号质量；
[0046] 4、初始化智能卡，读取ATR，识别出有几张智能卡并且记录智能卡的CA系统标识(CA_system_id)；
[0047] 5、分析各个通道的节目是否加密及获取加密节目对应的ECM，并获取EMM的PID值。单片机首先通过SPI接口发送命令设置PID查找表中0x0000的参数为3，接收PAT数据。然后进行拼接分析处理，得到本通道内各节目PMT的PID和对应的SID。然后再以同样方式获取各个节目PMT表，分析PMT表中是否含有与智能卡CA系统匹配的加密描述子，获取对应ECM的PID。并按照规律设置FPGA的PID查找表中加密节目的音视频PID和对应ECM的PID数值。另外分析CAT表，得到EMM的PID值；
[0048] 6、放行所有主控板发送的放行PID，并打开定时器，每隔10ms向FGPA插入一个PSI包，至此后端可以观看未加密加扰节目；
[0049] 7、设置SPI从机接收为循环DMA模式，接收EMM和加密节目的ECM，将EMM数据流中有效数据送入智能卡完成智能卡的授权，实时分析处理ECM并将有效数据送入对应智能卡进行计算获取CW，再将得到的CW写入FPGA的CW查找表中对应视音频PID部分，FPGA的解扰模块对视音频数据进行解扰，后端可以观看加密的节目，一种处理结果参考图3。
[0050] FPGA完成数据的解扰工作，在FPGA内部实现标准CSA通用解扰算法，完成视音频数据的解扰。在FPGA内部有4张PID查找表和4张CW查找表，分别对应于4个高频头通道。FPGA的工作处理流程如下：
[0051] 1.FPGA接收4个高频头输出的4路TS流；
[0052] 2.FPGA分析TS流内容，对特定的PID包放行和过滤，以及将加密信息相关TS包转发给STM32单片机；
[0053] 3.FPGA接收单片机计算得到的CW，根据内部PID查找表和CW查找表将CW送入通用解扰器模块，完成特定视音频数据的解扰；
[0054] 4.FPGA的表插入模块接收单片机发送过来的PSI数据包放入缓存中，并将PSI数据包插入到TS流中，完成TS节目表信息的重构。
[0055] 参考图1，本发明提供一种集成条件接收模块处理多转发器节目的系统，包括高频头、FPGA、控制器、智能卡以及调制器，高频头的输出端连接FPGA的输入端，FPGA与控制器连接，控制器与智能卡连接，FPGA的输出端连接调制器；控制器用于分析授权控制信息、授权管理信息的节目标识符值，并将有效的数据送给智能卡完成授权和获取控制字，将节目的控制字实时送给FPGA，FPGA用于对视音频数据解扰。
[0056] 控制器首先分析智能卡插槽的智能卡类型，分析原始传输流中与智能卡加密系统对应的授权管理信息，将有效授权管理信息数据以特定格式送给智能卡，完成对智能卡的授权；同时分析传输流得到哪些节目标识符数据被加扰处理过，并分析出该节目标识符对应的授权控制信息数据流的节目标识符，接收授权控制信息数据并将授权控制信息中有效数据送给智能卡，接收智能卡回送的控制字，并将控制字实时送给FPGA。
[0057] 高频头的输入端连接卫星接收天线，高频头用于接收高频信号和解调出视频信息。
