中国首部具有自主知识产权的数字接口内容保护行业标准—《数字接口内容保护系统技术规范》(简称UCPS标准)，已由国家工业和信息化部颁布并实施。UCPS标准是中国消费电子行业第一个自主知识产权的内容保护标准，也是第一个以企业为主导的自主技术标准。本文介绍全球首款支持UCPS标准、符合HDMI1.3标准的发送器SHC3201，并探讨UCPS协议与HDMI的验证系统的设计与实现。
UCPS工作原理
识别管理单元(简称为IMU)为一个独立的软件或者是硬件模块，承担内部认证、IMU间双向认证、信息收集以及系统完整性维护的功能。IMU与HDMI硬件接口通过I2C通道连接。发送端IMU与接收端IMU通过HDMI接口的DDC通道进行数据交互。IMU模块由UCPS组织统一开发后提供给接口芯片厂商。
图1所示，系统上电后，IMU首先与设备接口进行认证，之后是设备接口间的认证，最后是IMU的之间的认证。以上三种认证通过后，发送端开始对被保护的内容进行加密并发送，而接收端则开始接收并解密还原被保护内容。
图1：UCPS内容流向示意图。
图2是UCPS在HDMI系统中的具体通信示意图。IMU与设备间的通信认证是通过I2C接口，设备间的通信认证是通过HDMI接口上DDC总线完成，两个IMU的通信认证则需要通过I2C和DDC两个接口完成。
图2：UCPS HDMI通信架构示意图。
UCPS协议主要包括以下内容：
1) 设备认证：包括IMU与设备接口间的认证，设备接口间的认证和IMU之间的认证。
2) 协议消息交互机制：整个设备的认证，通过一套完整的消息机制完成。
3) 密钥机制和安全传输：包括密钥激活和对受保护内容加密传输。
4) 系统信息收集和完整性维护：包括公钥吊销，IMU有效性验证与更新。
2SHC3201芯片功能介绍：
SHC3201是全球首款支持UCPS标准、符合HDMI1.3标准的发送器。SHC3201HDMI发送器主要功能特征包括
1) 支持UCPS1.0和HDCP1.2;
2) 225MHzHDMIv1.3支持36bits深色(DeepColor)应用;
3) 在80MHz时功耗仅100mW左右，非常适用便携式多媒体终端;
4) 待机功耗极低(小于30μA);
5) 显示数据通道(DDC)支持;
6) 支持S/PDIF和8通道I2S音频记录格式并且以192kHz速率发送立体声或7.1通道环绕声。
UCPS验证具体实现方法
图3所示，发送端系统工作方法：DVD的视频数据经HDMI线到达HDMI接收器(无UCPS功能的HDMI接收器)，之后经数据线到达SHC3201。SHC3201在通过UCPS验证后，将加密视频数据，并将加密后的数据经过HDMI线发送出去。
图3：UCSP验证系统。
接收端系统工作方法：由于现还没有UCPS的接收器，所以采用一种组合方式来实现UCPS接收功能。首先由一个HDMI接收器(无UCPS功能的HDMI接收器)接收SHC3201发送过来的加密视频数据，再将视频数据送入FPGA中，FPGA板只做UCPS解密操作，FPGA解密后将视频数据送入SHC3201(此处shc3201只是一个HDMI发送器，无UCPS功能)。SHC3201再将数据通过HDMI线送到DTV。整个系统工作结束。
如图3所示，在进行设备认证的过程中，在发送端，所有的UCPS认证工作，加密的启动，都是由SHC3201内部的MCU发起，固件直接固化到SHC3201内部ROM中。在接收系统中的FPGA板上也有一个MCU。在这两个MCU将用来完成UCPS的认证消息交互工作，加解密的控制。另外在发送系统和接收系统也各有一个MCU，用来作为整个系统的主控，包括HDMI接收器和SHC3201的初始化，驱动HDMI接收器和SHC3201正常工作。需要说明的是，在此套方案中，发送端的SHC3201内部MCU通过DDC直接与接收端的FPGA板内的MCU通信。在接收端FPGA板上的RAM挂接在DDC总线上，发送端SHC3201内部MCU通过DDC访问它，而接收端FPGA中的MCU通过并行总线直接访问它。在此RAM中按照UCPS协议标准定如下寄存器。
在接收端FPGA板上增加两个寄存器，可命名为：HDMI_TX_STATUS和HDMI_RX_STATUS。增加一个数据缓存器，缓存器大小为32字节。增加的寄存器和缓存器都要挂接在DDC总线上，让发射端SHC3201可以通过DDC进行读写操作，同时接收端FPGA内部的MCU也可读写即可。
图4
