HDMI与DVI的HDCP握手问题分析及其解决方案

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3、析及其解解决方案案精粹随着越来来越多的的显示器器、8通通道1992KHHz音响响系统和和高清晰晰A/V源的的步入市市场，消消费者正正一致转转向采用用 HYPERLINK 和 HYPERLINK 非压缩缩数字AA/V接口口。为什什么？因因为在许许多情况况下，这这些接口口是获得得受保护护内容并并沿着长长长的信信号链维维持原始始图像品品质的唯唯一手段段。 但是，这这种转变变尚面临临一些限限制。HHDMII和DVVI与一一种高清清晰内容容保护( HYPERLINK )系统统共生于于一体，有时侯侯它会让让经授权权消费者者什么都都看不到到，面对对的屏幕幕是空白白、闪烁烁的视频频或雪花花点，当当出现这这种缺

4、陷陷的时候候，消费费者就变变成了“HDCCP握手手问题”的受害害者。 在本文中中，我们们将回顾顾围绕这这个难题题的关键键问题，并向你你介绍一一些规则则和工具具，它们们有助于于解决HHDMII和DVVI设计计过程中中面临的的问题。 基础知识识HDMII和DVVI两者者都是HHDCPP接口。在通往往演示设设备的路路径上，当数据据在HDDCP发发送器和和HDCCP接收收器之间间传输时时，HDDCP接接口保护护高价值值的内容容。HDDCP涉涉及超越越本文范范围的法法律问题题，所以以，在你你的设计计最终定定型之前前，你应应该咨询询你们公公司的法法律部。对于这这个问题题的讨论论，我们们把纷繁繁复杂的的所有

5、法法律要求求归结为为三个基基本规则则： 1. 当当被告知知要这么么做的时时候，HHDCPP接口加加密高价价值的内内容。在在蓝光和和HD DVDD播放机机中，不不论内容容图像约约束标记记(ICCT标记记)是否否为真，内容都都是被加加密的。一旦完完成加密密，该内内容就被被称为“HDCCP内容容”。 2. HHDCPP内容在在抵达演演示设备备之前，必须处处于加密密状态。在HDDCP授授权协议议的Exxhibbit C中概概要说明明了唯一一的例外外。Exxhibbit C放松松了该规规则对音音频、临临时缓冲冲、转发发器解密密/二次次解密及及演示设设备处理理，如缩缩放等情情况的要要求。目目前的HHDCP

6、P授权协协议假设设采用有有线的点点对点的的路由，所以，对于现现在需要要基于LLAN或或无线接接口的联联网A/V产品品，如数数字放大大的扬声声器和视视频墙等等等来说说，要等等待DCCP LLLC推推出新的的协议，才容许许采用了了诸如AAES-1288和AEES-2256这这样的加加密方法法的HDDCP内内容在“专用接接口”上上传输。 3. HHDCPP接口容容许未经经保护的的非HDDCP内内容不经经加密地地通过。 寻找问题题所在最近，通通过对现现有产品品的调查查显示，大多数数HDCCP问题题都有简简单的成成因，但但是，解解决这样样的问题题并不总总是轻而而易举的的。如果果你不具具备检测测根本成成因

7、所需需要的专专用工具具的话，HDCCP握手手问题将将非常令令人困惑惑。假设设你拥有有合适的的工具，下面罗罗列了一一些要回回避的问问题以及及要遵循循的指南南： HDCPP发送器器问题?将对对一切内内容进行行加密，而不论论其是高高价值的的HDCCP内容容，还是是未经保保护的内内容。这这些源端端设备在在非HDDCP接接收器上上不会显显示任何何信息，即使被被播放的的材料是是一份未未经保护护的家庭庭制作的的DVDD。 1. 忽忽视接收收端电源源周期(从开机机到关机机构成一一个电源源周期)、热插插拔或重重新连接接的源端端产品。 这些源端端产品通通常需要要消费者者去断开开并重新新连接一一跟电缆缆或电源源周期

8、设设备以触触发二次次授权。有时侯侯，一切切都不能能工作。当把源源端连接接到转发发器的时时候，热热插拔变变得更为为重要，因为接接收端的的所有的的下行数数据流变变化都必必须被告告知源端端的上行行数据流流。要确确保你的的产品能能够检测测所有重重要的HHDCPP接收设设备的状状态及电电缆连接接的变化化。此外外，即使使持续时时间只有有最小的的1000ms，也要确确保你的的产品能能够检测测所有的的热插拔拔，并让让你的源源端及时时对热插插拔作出出响应。当检测测到热插插拔的时时候，要要立即中中断现有有的显示示数据通通道()任务并并启动一一次新的的HDCCP握手手。 2. 数数据传输输太快可可能导致致闪烁的的视

9、频。 当你的HHDMII发送器器驱动一一个HDDMI接接收器的的时候，要在改改变信号号时序的的前后分分别对所所传输的的音视频频数据进进行“MMUTEE(禁止止发送)”和“UN-MUTTE(容容许发送送)”处处理。在在你解除除MUTTE之前前，要容容许HDDMI接接收器有有时间检检测MUUTE并并处理时时序的变变化。DDVI源源端必须须停止传传输并在在信号时时序稳定定且接收收器已经经有时间间恢复之之后才进进行二次次授权。在大多多数接收收端中的的HDCCP电路路需要稳稳定的时时序以完完全地发发挥作用用。 3. 确确信你的的HDMMI HHDCPP发送器器能够检检测和驱驱动一个个DVII HDDCP

10、接接收器。 要注意在在Bcaaps寄寄存器中中的HDDMI性性能并在在必要时时把HDDMI发发送器切切换到DDVI模模式。此此外，当当你读取取接收端端的EDDID时时，要寻寻找HDDMI供供应商的的专用数数据模块块(VSSPD)。如果果你无法法找到，要把你你的HDDMI发发送器切切换到DDVI模模式。 4. 要要支持转转发器。 越来越多多的消费费者在他他们的源源端和演演示产品品之间插插入A/V 接接收器(AVRR)。不不幸的是是，并不不是所有有的源端端产品都都支持转转发器；对于那那些不支支持转发发器的产产品，如如果插入入转发器器的话，就可能能造成系系统停止止工作。在这种种情况下下，人们们常常会

11、会怪罪于于无辜的的转发器器制造商商。 5. 不不要把HHDCPP内容传传输到非非HDCCP或无无效的HHDCPP接收器器。 在第一种种情况下下，你的的消费者者可能看看到的是是一片雪雪花点；在第二二种情况况下，你你将损坏坏HDCCP更新新系统的的性能。 6. 不不要传输输未经解解密的HHDCPP内容。 这会导致致内容被被盗，并并引发潜潜在的法法律问题题。 HDCPP接收器器问题1. 如如果你的的接收端端配备一一台HDDMI HDCCP接收收器，要要确保它它能够与与DVII HDDCP 发送器器互操作作。 2. 不不要认为为所有的的HDMMI发送送器都支支持HDDCP。要确保保你的接接收端能能够配

12、合合不支持持HDCCP的HHDMII发送器器的工作作。 3. 要要确保你你的HDDCP Ri寄寄存器支支持长时时间和短短时间的的读取操操作。大大多数源源端都做做长时间间的读取取操作，但是，你的接接收端可可能会遇遇到一种种性能经经调整的的源端，因此，需要用用短的时时间来读读取你的的HDCCP RRi寄存存器。 HDCPP转发器器问题转发器可可能是最最难以设设计的产产品，这这是因为为目前难难以找到到一种完完全符合合HDCCP要求求的转发发器。符符合要求求的转发发器是存存在的，但是，我们通通常所找找到的转转发器的的符合性性参差不不齐，范范围跨越越“危险险”到“近乎完完美”。 存在最严严重问题题的转发

13、发器就是是忘记对对HDCCP内容容进行二二次加密密。其它它的转发发器则是是忘记把把热插拔拔信息告告知上游游设备，这种行行为可能能导致信信号的损损失，特特别是当当在各种种输入之之间切换换的时候候。 因为源端端设备不不需要支支持转发发器，所所以，目目前市场场上的大大多数转转发器都都故意地地把他们们的转发发器位错错误和伪伪装设置置为非输输出演示示设备。那些宣宣称它们们就是这这样设置置的转发发器，有有时却忘忘记把所所有下游游的BKKSV传传递给上上游的设设备，所所以，它它们不能能核对系系统的可可更新性性消息(SRMM)。此此外，当当条件有有保证时时，它们们有时还还忘记显显示MAAX_DDEVSS_EX

14、XCEEEDEDD 或MMAX_CASSCADDE_EEXCEEEDEED，结结果是再再次危及及了系统统的HDDCP可可更新性性。 要设计一一个转发发器设置置位为“真”的的符合要要求的转转发器，就要确确保你的的设计是是符合要要求并且且是鲁棒棒的。为为此，你你必须进进行严格格的测试试。下面面是要注注意的一一些其它它问题： 1. 对对于存在在多种格格式切换换的源端端和热插插拔生成成的接收收端的情情况，要要确保你你的转发发器工作作正常。 2. 不不要向“隐性”接收器器传输HHDCPP内容；所有下下游BKKSV都都应该是是对上游游设备透透明的。 3. 不不要向单单独工作作的非HHDCPP(或无无效HD

15、DCP)接收器器或与一一个HDDCP接接收器并并联的分分支器传传输HDDCP内内容。 4. 不不要对来来自非HHDCPP源的非非HDCCP内容容进行加加密。 5. 对对于每一一个转发发器设置置，都要要重复一一次电源源打开和和关闭的的周期，并确信信你的系系统得到到恢复。 6. 在在你的转转发器从从一个源源端切换换到另外外一个源源端(所所用的时时间不同同)并返返回之后后，要确确信HDDCP得得到了恢恢复。 7. 要要确信你你的转发发器检测测到所有有的热插插拔动作作把它告告知上游游的设备备，即使使该热插插拔信号号仅仅持持续了几几百毫秒秒。 8. 当当接收未未加密和和二次发发送的HHDCPP内容时时，

16、要确确信二次次发送的的HDCCP内容容被二次次加密。如果HHDCPP内容在在另外一一个接口口上二次次传输，要确保保根据上上述“基基础知识识”一节节中的规规则2用用同样鲁鲁棒的加加密方法法对二次次传输进进行保护护。例如如，如果果你要解解密、扩扩展、压压缩并通通过一条条LANN把受保保护的内内容发送送到一台台显示设设备，那那么，该该内容要要在这个个过程的的每一个个步骤都都加密。 9. 当当利用从从下游EEDIDD提取的的数据来来构建一一个时序序列表时时，要确确信你的的列表足足够大。近来在在CEAA-8661标准准中的变变化使接接收端设设备能够够支持8861标标准中列列出的所所有时序序。 通用的测测

17、试指南南当测试HHDCPP时，要要首先测测试最高高的像素素率格式式(即110800p600)。要要确信在在格式变变化和热热插拔之之后恢复复HDCCP。永永远要记记住：符符合性(commpliiancce)不不等于互互操作性性(innterropeerabbiliity)。正如如我们在在转发器器的情况况下所看看到的那那样，符符合性对对互操作作性有负负作用。 我们所面面临的挑挑战从历史的的角度看看，大多多HDCCP握手手问题都都可以被被追溯到到缺失的的基础架架构。对对于任何何新技术术来说，经同等等检查的的测试设设备和认认证程序序都是至至关重要要的。不不幸的是是，在HHDCPP的情形形下，这这些都来

18、来得太迟迟。因此此，目前前现场中中的大多多数产品品都是不不符合HHDCPP要求并并存在互互操作性性问题。 将来的发发展方向向Quanntumm Daata与与其它业业界公司司一道努努力以解解决这个个问题，其目标标是实现现符合性性以及具具备互操操作能力力的符合合HDCCP要求求的设备备。 去年，DDCP发发布了一一个补充充文件及及符合性性测试标标准。HHDCPP符合性性目前依依赖于自自我控制制，所以以，只会会提供信信息，而而不会颁颁发证书书。DCCP已经经建立了了一个测测试实验验室，在在那里可可以获得得HDCCP许可可证并利利用一套套真实的的产品来来测试互互操作性性。AD98889 EDIID和

19、HHDCPP控制器器用户指指南本应用实实例描述述了 HYPERLINK HYPERLINK 和 HYPERLINK 控制器器，旨在在帮助系系统设计计师定义义必需的的系统软软件功能能，恰当当地在使使用ADD98889发射射器时集集成EDDID和和HDCCP处理理程序。 AD98889的的EDIID和HHDCPP支持特特性 AD98889的的EDIID和HHDCPP控制器器执行四四种主要要功能，支持系系统的EEDIDD和HDDCP处处理操作作。这里里概括了了这些特特性。图图1给出出了方框框图。 1. 一一旦检测测出Hoot PPlugg，即从从显示器器读取EEDIDD段0。 256字字节的EEDI

20、DD程序段段被储存存在内部部RAMM中，可可通过II2C读读取，有有自己的的I2CC地址。EDIID存储储器的II2C从从地址可可在EDDID ID寄寄存器内内编程。寄存器器默认值值是0 xx7E。 2. 按按要求读读取附加加的EDDID程程序段。 这些段被被存储在在与第一一个程序序段相同同的位置置。因此此，该控控制器应应该在初初始化另另一个EEDIDD程序段段下载之之前存储储第一个个程序段段。 3.实现现HDCCP发射射器状态态机，包包含下行行流转发发器处理理。 4. 包包含roobusst错误误报告，向系统统固件报报告多种种多样的的错误情情况。 图1AD98889执执行的启启动时序序AD9

21、8889 EDIID和HHDCPP控制器器是一种种在ADD98889硬件件内实现现的状态态机。下下面列出出的指令令清单阐阐明了状状态机执执行EDDID和和HDCCP操作作的时序序。 注意，在在下面的的序列中中，术语语“系统统”总是是指控制制系统的的软件，通过II2C端端口负责责配置AAD98889。术语“用户”指使用用AD998899的产品品终端用用户。 0. AAD98889 HDCCP控制制器在HHPD电电平变高高前保持持在复零零状态。 1. 当当HPDD为高时时，ADD98889读取取EDIID程序序段0，向系统统发送EEDIDD Reeadyy中断。 一旦成功功读取EEDIDD，即设设

22、置EDDID Reaady标标志(00 xC554)。 2. 当当读EDDID时时，ADD98889等待待HDCCP DDesiiredd位(00 xAFF7)变为为高电平平。 3. 系系统软件件评估EEDIDD，通过过设置适适当的视视频和音音频模式式来配置置AD998899，然后后设置HHDCPP Deesirred位位为高电电平(该该位的状状态也在在0 xCC633内反反映出来来)。 帧编码位位(0 xxAF4)应被设设置为111。在设设定HDDCP Reqquesstedd位之后后不应该该改变HHDMII/DVVI位(0 xAAF11)。 4. 一一旦HDDCP Reqquesstedd

23、为高电电平，AAD98889即即初始化化HDCCP系统统。 接收机的的BKSSV在存存在BKKSV寄寄存器(0 xBBF至00 xC33)内，BKSSV标志志被设定定为(00 x9776) (产生一一个中断断)并且且BKSSV计数数(0 xxC76:00)被被设为00。 BKSVV标志也也在0 xxC77内内反映出出来。 5. 系系统必须须对照撤撤消清单单检查BBKSVV，如果果不在撤撤消清单单内，即即清除BBKSVV标志-BKSSV FFlagg (向向0 x99766写入入1)中断断。 如果不正正常，系系统将向向视频流流内的用用户报告告，并且且不发送送受保护护的内容容。 撤消清单单作为源源

24、媒体(比如DDVD)的一部部分提供供。 6.一旦旦BKSSV标志志被清除除，ADD98889就开开始进行行HDCCP加密密，并检检查接收收机是否否是转发发器。 AD98889检检查接收收机的DDDC寄寄存器位位，该位位显示其其是否是是转发器器。 如果不是是转发器器，即完完成HDDCP初初始化，AD998899开始HHDCPP管理。 HDCPP加密的的状态被被通过读读0 xBB866进行行验证。 如果接收收机是转转发器，AD998899必须完完成HDDCP转转发器认认证： 7. AAD98889从从下行流流转发器器(ADD98889仅能能一次处处理133个)读读取133 KSSVs。 8. AA

25、D98889发发出一个个BKSSV FFlagg中断，带BKKSV计计数(可可高达113)。 9. 系系统顾件件从EDDID存存储器内内读取BBKSVV，并对对照撤消消单进行行检查。 注意，EEDIDD和HDDCP操操作共享享AD998899的内部部存储器器。在HHDCPP初始化化完成时时重新读读取EDDID。 系统固件件清除BBKSVV标志中中断。 10. AD998899计算KKSV的的SHAA-1散散列(HHashh)。 如果还有有更多KKSVss(有超超过133个下行行流设备备)，即即回到第第8步。 从每一次次迭代(13 KSVVs的每每一组)得到的的所有SSHA-1散列列值在第第11

26、步步完成对对比后被被相加。 11. AD998899将下行行流SHHA-11散列与与内部散散列进行行对比，以校验验KSVV清单。 12. 一旦所所有KSSVs被被校验完完毕，AAD98889即即开始HHDCPP控制，受保护护的内容容就能被被发送出出去。 图2. AD998899 EDDID和和HDCCP控制制器功能能图。EDIDD和HDDCP操操作时序序可用图图2中的的流程图图来概括括。 注意： 1. 任任何一个个出现的的HPDD = 0都将将AD998899 EDDID/HDCCP控制制器置零零。 2. 如如果BKKSV被被唤醒，系统将将清楚HHDCPP请求标标志，来来启动重重新认证证。 3

27、. 圆圆圈：指指示功能能由ADD98889控制制。 4. 方方框：指指示功能能由系统统软件控控制。 HDCPP管理 一旦认证证完成，AD998899将控制制正在进进行的HHDCPP链路认认证。每每1288帧，即即接收机机上的RRi，被按照照发射机机上的RRi进行行校验。Ri是是视频发发射和接接收同步步化验证证值。它它通知用用户，发发射机和和接收机机同步。故障将将产生一一个HDDCP/EDIID控制制器错误误中断，重新启启动HDDCP认认证。 如果接收收机支持持HDCCP 11.1，AD998899将对照照接收机机上的PPj按每每16帧帧来检查查Pj。Pjj是链路路同步化化验证值值，由每每16帧

28、帧与第一一个像素素进行异异或计算算。这也也通知用用户，发发射机和和接收机机同步。故障将将产生一一个HDDCP/EDIID控制制器错误误中断，并重新新启动HHDCPP认证。 系统固件件将定期期检查“加密OOn”状状态位(0 xBB8 6)的状态态，而发发送受保保护的音音频或视视频来确确保HDDCP被被启动。这应该该由不小小于每两两秒的频频率来检检查。检检查该位位能保护护免受用用AD998899寄存器器设置来来击败HHDCPP的第三三方干预预。 在BKSSV被唤唤醒的情情况下，系统软软件仍然然需要定定期尝试试重新认认证。为为了做到到这一点点，清除除HDCCP请求求位，启启动EDDID中中断，清清除

29、BKKSV标标志。一一旦ADD98889达到到状态11(0 xxC83:00 = 2)，设置置HDCCP请求求标志重重为1。这将允允许ADD98889尝试试重新认认证(从从第122步过渡渡到第44步)。 处理BKKSV标标志中断断 表I列出出了ADD98889 HHDCPP控制器器引擎产产生的中中断条件件。同时时也列出出了适当当的系统统软件响响应和其其它注释释。 附加的HHDCPP控制 帧加密位位(0 xxAF 4) 帧编码位位能被用用于临时时中止HHDCPP加密，而保持持HDCCP同步步化。当当该位被被置于零零时，加加密中止止。 将其设置置回1将将重新启启动加密密。当取取消使能能时，“Enc

30、crypptioon OOn”位位(0 xxB8 6)变成成低电平平，报告告该状态态，而帧帧加密=0。如如果接收收机支持持该特性性，则同同步化检检查继续续进行。 AV MMutee位(00 x455 77:6) AV MMutee可能被被用于在在TMDDS时钟钟频率变变化时 (如果果，例如如，用户户想要从从4800p变化化到7220p或或从4880p变变化到4480pp，但重重复2倍倍像素)保持HHDCPP同步化化。 要使用AAV MMutee功能： 1. 将将“Seet AAV MMutee”位(0 x445 6)设为11，“CCleaar AAV MMutee”位(0 x445 7)设为0

31、0。 2. 使使能通用用控制包包Genneraal CConttroll Paackeet (0 x440 7 设为11)。 3. 等等待发送送至少115个视视频域。 4. 改改变为新新视频模模式。 5. 等等待发送送至少11个视频频域。 6. 将将Sett AVV Muute位位设为00(0 xx45 6)，CCleaar AAV MMutee位设为为1(00 x455 77)。 7. 等等待4个个Vsyyncss被发送送。 8. 将将Cleear AV Mutte位设设为0(0 x445 7)。 表I. HDCCP中断断条件中断条件件 系统统软件响响应 注注释 如果BKKSV Couunt

32、 (reeg. 0 xCC7 6:00)等等于0 读BKKSV寄寄存器(0 xBBF tto 00 xC33) ，然后对对照撤消消清单检检查 如果BKKSV Couunt大大于0 从EDDID存存储器读读取地址址0的BBKSVV 每一一个BKKSV有有5个字字节，因因此你必必须读55倍的BBKSVV Coountt字节 如果BKKSV在在撤消清清单上 人可能能导致II2C错错误，因因此重置置AD998899并重新新启动HHDCPP (将将HDCCP请求求置为11) 在校验BBKSVV后，系系统应该该清除BBKSVV标志中中断，因因此，AAD98889能能继续HHDCPP认证 状态寄存存器 Th

33、e currrennt sstatte oof tthe HDCCP cconttrolllerr caan bbe rreadd frrom the HDCCP CConttrolllerr Sttatee I22C rregiisteer (0 xCC8 3:00). Thhe codees ffor thiis rregiisteer aare shoown in Tabble II. HDCPP控制器器的当前前状态能能从HDDCP控控制器状状态I22C寄存存器(00 xC88 33:0)读取取。寄存存器的代代码显示示在表III中。 表II. HCCDP控控制器状状态Reg 0 xCC8

34、 3:00 HHCDPP控制器器状态 00000 复零零 (没没有检测测到热插插拔Hoot PPlugg) 00011 读EEDIDD 00100 闲置置(等待待HDCCP请求求) 00111 初始始化HDDCP 01000 HDDCP使使能 01011 初始始化HDDCP转转发器 错误报告告 如果出现现错误，AD998899将置位位错误标标志(00 xC557)，引引起中断断。然后后HDCCP控制制器错误误寄存器器(0 xxC8 7:4)就报告告一个错错误代码码。表IIII列列出了可可能的错错误条件件和相应应的4位位错误代代码。 表IIII. 错错误代码码定义错误代码码 错误误条件 00000 没有有错误 00011 接收收不良BBKSVV 00100 Rii误匹配配 00111 Pjj误匹配配 01000 I22C错误误(通常常是一个个no-ackk) 01011 等待待下行流流转发器器完成时时间溢出出 01100 超出出转发器器最大级级联数 01111 KSSV清单单SHAA-1散散列校验验失败 10000 太多多设备连连接至转转发器树树 错误处理理 在任