數字電視條件接收系統(CAS)結構及硬件體系

　　最后，我們從芯片的最大使用效率和簡化邏輯控制的方面出發，決定采用ARM7TDMI自身的本地總線。使用ARM7的本地總線有幾個優勢：ARM7的本地總線狀態相對簡單，不需要進行相對復雜的AMBA總線協議驗證;對模塊的接口功能要求低，接口電路非常簡單;減少了流水線長度，在一個最高時鐘由IP硬核固定了的SoC芯片中，流水減少就意味著芯片的代碼執行效率的提高。同時，對于ARM7總線上的雙邊沿時鐘問題進行嚴格的約束和驗證，確保了芯片后期設計的正確性。

　　2. 帶有軟件冗余的內部SRAM

　　ARM7TDMI是一款沒有內部高速緩存的CPU核，對于慢速的SRAM、FLASH存儲器的只能空閑等待。即使采用了高速的外部SRAM，由于數據接口寬度和芯片與芯片之間的數據傳輸的延遲，也不能有效地用到高速CPU的全部性能;同時，大容量的高速SRAM價格昂貴，將會大大增加CAM系統的成本。從系統結構和成本方面考慮，我們決定在SM1658中嵌入一個256KB容量的SRAM，此SRAM容量可以滿足相當部分CAM系統的應用需求。同時，我們的芯片也支持各種外部高速和低速SRAM，對于一些SRAM需求非常大的系統也可以滿足要求。

　　SM1658內部實現的SRAM具有非常高的性能，可以以單時鐘周期完成ARM的各種指令的操作，也就是當CPU在內部SRAM中進行取指或存取數據時不需要任何等待。我們在芯片生產出來后用對芯片內部的SRAM進行了CPU性能的基準測試，即使在非常高的頻率下面，芯片也能獲得與ARM7TDMI的IP核的理論計算值相同的水準，后面有測試的數據表格。

　　內嵌SRAM的最大問題是，對于芯片的成品率會產生影響。我們在電路功能設計、底層軟件設計和應用系統上采取了一些有效的預防措施，大大減少系統對于有缺陷的SRAM的依賴性。這樣，芯片的成品率可以大幅度提高。這樣也就從系統角度降低了芯片的整體成本。

　　3. 可動態調整的時鐘電路

　　在SM1658芯片的時鐘設計中，我們還集成了一個可軟件配置的時鐘管理電路，稱之為動態時鐘電路。我們通過軟件對芯片的時鐘處理模塊進行編程，既可以讓芯片的工作時鐘頻率隨著需要不斷變化，降低芯片在輕任務負載下的功耗，又可以適應多種外部時鐘源的輸入，增加CAM系統在產品開發中的適應能力。

4. 高度靈活的智能卡接口

　　在SM1658的功能中，還包括一個高度靈活的智能卡接口。它是為了保證CA公司可以通過智能卡對用戶收看節目進行授權和管理。

　　一般來講，國際上大多數智能卡接口都是按照ISO7816標準來實現互連互通的。在很多的SoC芯片設計中，大家都采用了一個外部的智能卡接口芯片，例如TDA8004就是一個比較常用的智能卡接口芯片。但是采用一個外接的芯片，其系統的可靠性會降低而成本會比較高，我們希望設計一個成本和性能最優的系統，通過電路設計完全省略掉此外部接口芯片。

　　首先，我們在此接口模塊的設計中，按照ISO7816的標準，將全部的狀態和控制方式都完成。比如，針對A類、B類智能卡卡的不同電源電氣指標要求的設計;針對T0通訊協議與其他通訊協議不同的錯誤處理的設計;還有針對某些私有的智能卡的特殊協議要求等。這些都可以通過在芯片的驅動軟件上進行配置，配合少量的簡單外部器件來完成。其次，針對智能卡接口要求的ESD要求和不同使用環境中的差別，我們設計了不同的外部電路來配合芯片的內部控制。同時，我們對芯片的各個接口管腳的邏輯特性進行了不同條件下的獨立配置，可以最大程度地減小對外部電路的要求。

　　圖3：智能卡模塊系統軟件功能框圖。