在利用數字機頂盒收看數字電視節目時，為了滿足不同用戶的需要，保證每個用戶的利益，需要采用條件接收系統管理用戶的權限并確保用戶的正常收看。而在機頂盒中，通常使用智能卡技術實現條件接收。

智能卡有自己的微處理器、存儲器和一個與機頂盒通信的接口。采用智能卡實現條件接收的優勢在于：它具有高度的安全性和保密性，主要用于存儲用戶的私人密鑰、控制授權、保密算法等信息，可以保證整個數字電視系統的安全。

本文主要討論智能卡與機頂盒之間的通信。機頂盒中的主芯片一般都提供與智能卡通信的接口，利用相應的硬件和通信協議，就可以實現它們之間的正常通信。在本文中，機頂盒芯片采用ST公司的Sti5516。由于Sti5516提供的智能卡接口需要外接一個接口芯片才能與智能卡通信，所以還采用了Philips公司的TDA8004T芯片。整個硬件框圖如圖1 所示。

1 Sti5516的智能卡接口

Sti5516支持智能卡接口——異步收發控制器（UART），用于實現Sti5516與二個智能卡控制器的通信。異步收發控制器支持全雙工異步通信，接收器與發送器使用相同的數據格式和波特率。數據的傳輸和接收可以是雙BUFFER，也可以是16位FIFO。通信過程中奇偶校驗位、數據位、停止位都是可編程的。同時，在傳輸和接收中的錯誤覺察增強了數據傳輸的穩定性，UART與智能卡的握手協議確保了數據傳輸的安全性。Sti5516有一個智能卡時鐘產生器，提供給智能卡一個時鐘信號。智能卡使用這個時鐘驅動智能卡與UART之間的通信。這個時鐘也用于智能卡CPU時鐘。智能卡接口操作要求卡的時鐘可以調整，這樣波特率可以改變，時鐘的調整可以根據ISO7816標準。Sti5516提供的智能卡接口支持T=0、T=1協議。

2 TDA8004T介紹

TDA8004T提供了一個低成本的異步智能卡接口，可用于電子付費、讀卡器、付費電視等。它可以取代智能卡與微控制器之間的一些外部元器件，提供微控制器與智能卡之間穩定、低噪音并符合ISO-7816 標準的通信接口。其原理結構圖如圖2所示。

3 通信協議

在Sti5516與智能卡的通信過程中，本文采用了T=0協議。

T=0協議是異步半雙工字節傳輸協議［2］，即協議所處理的最小單位是單個字節。通信命令總是由接口設備啟動，以命令報頭通知卡做什么，并且允許在卡發出的過程字節的控制下傳輸數據字節。命令報頭由連續的5個字節組成，這5個字節指定為CLA、INS、P1、P2、P3。其中CLA為指令類別，INS為指令類別中的指令代碼，P1、P2為一個完成指令代碼的參考符號（例如地址），P3由一個可變長度的條件體組成。條件體包括命令數據域長度字節Lc、命令數據域和響應返回的最大長度字節Le。根據不同的命令，條件體的組成也不相同。

這樣，在一個5字節命令報頭傳輸后，接口設備等待一個或者兩個過程字節。過程字節的值將指明接口設備請求的動作。如果過程字節的值與INS字節相同，表示接口設備向卡發送或者從卡接收所有數據;如果與INS字節的補碼相同，表示接口設備向卡發送或者從卡接收下一個字節;如果為0x60，表示延長等待時間;如果為0x61，表示接口設備等待第二個過程字節，并根據第二個過程字節發送命令取回數據;如果為0x6c，表示接口設備等待第二個過程字節，并根據第二個過程字節重發上一條命令。如果過程字節是0x90、0x00，表示通信成功完成。

4 通信的實現

在實際通信過程中，本文將工作頻率定為3.57MHz，保證數據傳輸的波特率為9600bps。數據格式采用帶奇偶校驗的8個數據位和2個停止位，如圖3所示。

在機頂盒與智能卡發送數據和接收數據的過程中，使用了Sti5516智能卡接口UART的驅動。因此在進行通信之前首先要對UART初始化。初始化之后，進行卡的復位應答，如果應答正確才能與卡通信。

根據T=0協議的定義，機頂盒與智能卡通信的流程圖如圖4所示。

5 調試經驗

（1） 在寫智能卡接口UART的驅動時，必須按照T=0協議標準配置工作頻率、數據傳輸波特率和數據格式;

（2） 在確保卡的復位應答正確后，才能進行卡與機頂盒的通信;

（3） 命令報頭的傳送一般是有一定的先后順序的，在測試過程中，需要按照順序發送命令報頭，才能正常接收數據;

圖4

（4） 判斷過程字節和條件體形式時，一定要按圖4所描述的，考慮仔細、全面，以免通信錯誤。

由于目前大多數智能卡支持T=0協議，所以本文主要介紹了基于T=0協議的機頂盒與智能卡之間的通信。在此基礎上，以后可以實現基于T=1協議的通信，以便支持更多的智能卡。