HDMI中HDCP 2.2接收端的研究设计

发布时间：2017-08-12 23:02

  本文关键词：HDMI中HDCP 2.2接收端的研究设计

  更多相关文章： HDMI HDCP 接收端 认证协议 加密

【摘要】：HDMI是一种广泛使用的高清数字接口。它支持高带宽,能够没有损坏地高速传输数字化音视频信号。自2002年诞生以来,HDMI在全球高清数字接口市场的份额迅速扩大。作为HDMI的一项核心技术,HDCP能够完成身份认证和音视频数据加密,保证高清晰度音视频在HDMI接口传输时不被非法复制。本论文的主要任务是设计和实现HDMI中的HDCP 2.2接收端。在研究HDMI协议,HDCP 2.2协议和RSA、AES、SHA、HMAC加密算法高效硬件实现的基础上,完成HDMI中的HDCP 2.2接收端的RTL设计,功能仿真和FPGA板级验证。本论文先研究了HDCP 2.2接收端涉及的协议和算法。然后分析了HDCP2.2接收端的外部接口和功能需求,并设计了系统整体框架。随后,对各个子模块进行详细设计。最后完成了整个HDCP 2.2接收端的设计,主要包括加密算法、认证协议和HDCP解密的设计。该HDCP 2.2接收端依次通过了功能仿真和FPGA验证两个检验步骤,最终数据解密结果和HDCP 2.2协议中提供的测试向量完全一致,整体性能满足HDCP 2.2协议要求。结果表明本设计达到了项目的预期要求,对经过HDMI接口传输的影音内容提供了保护,完成了HDMI中HDCP 2.2接收端的数字前端设计工作。通过对HDMI协议,HDCP 2.2协议和RSA、AES、SHA、HMAC加密算法的研究,本文为相关的科研和技术人员提供了参考。HDCP 2.2接收端的设计思路和方法,可以为HDCP系统的设计者提供值得借鉴的设计经验。同时该HDCP2.2接收端可作为相关SoC设计的一部分,或者用作兼容性测试和逻辑验证的工具。
【关键词】：HDMI HDCP 接收端 认证协议 加密
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP334.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 研究内容11-12
• 1.4 章节安排12-13
• 第2章 HDMI及HDCP协议分析13-33
• 2.1 HDMI系统框架分析13-14
• 2.2 HDMI信号与编码分析14-16
• 2.3 HDCP系统框架分析16-17
• 2.4 HDCP认证协议分析17-28
• 2.4.1 认证和密钥交换18-22
• 2.4.2 位置检查22-23
• 2.4.3 会话密钥交换23-24
• 2.4.4 链路完整性检查24
• 2.4.5 密钥推导24-25
• 2.4.6 HDCP端口25-27
• 2.4.7 认证协议消息27-28
• 2.5 HDCP加密协议分析28-31
• 2.5.1 数据加解密28-29
• 2.5.2 HDCP加密机29-30
• 2.5.3 加密状态信号30-31
• 2.6 本章小结31-33
• 第3章 HDCP加密算法实现研究33-57
• 3.1 RSA算法实现研究33-42
• 3.1.1 RSAES-OAEP算法分析34-37
• 3.1.2 RSA模块设计37-38
• 3.1.3 大数模幂乘算法设计38-42
• 3.2 AES算法实现研究42-49
• 3.2.1 AES算法分析43-47
• 3.2.2 AES加密机流水线设计47-48
• 3.2.3 AES模块设计48-49
• 3.3 SHA算法实现研究49-54
• 3.3.1 SHA-256算法分析50-53
• 3.3.2 SHA模块设计53-54
• 3.4 HMAC算法实现研究54-56
• 3.4.1 HMAC算法分析54-56
• 3.4.2 HMAC模块设计56
• 3.5 本章小结56-57
• 第4章 HDCP接收端的硬件实现57-75
• 4.1 系统整体设计57-61
• 4.1.1 外部接口分析57-58
• 4.1.2 功能需求分析58-59
• 4.1.3 系统框架设计59-61
• 4.2 Controller模块RTL设计61-69
• 4.2.1 Controller模块功能分析61
• 4.2.2 Controller模块框架设计61-63
• 4.2.3 认证协议状态机设计63-65
• 4.2.4 算法控制逻辑设计65
• 4.2.5 增强加密状态信号控制逻辑设计65-66
• 4.2.6 HDCP解密状态机设计66-68
• 4.2.7 HDCP数据解密设计68-69
• 4.3 HDCP_PORT模块RTL设计69-70
• 4.3.1 HDCP_PORT模块功能分析69
• 4.3.2 HDCP_PORT模块设计69-70
• 4.4 RX_REG模块RTL设计70-71
• 4.4.1 RX_REG模块功能分析70-71
• 4.4.2 RX_REG模块设计71
• 4.5 RNG模块RTL设计71
• 4.6 Clocks&Resets模块RTL设计71-74
• 4.6.1 时钟设计72
• 4.6.2 时钟门控72
• 4.6.3 跨时钟域同步72-73
• 4.6.4 复位设计73-74
• 4.7 本章小结74-75
• 第5章 HDCP接收端仿真及测试75-91
• 5.1 RTL仿真75-85
• 5.1.1 Testbench搭建75-77
• 5.1.2 测试向量77
• 5.1.3 RTL仿真结果77-85
• 5.2 FPGA验证85-90
• 5.2.1 FPGA测试方案设计85-87
• 5.2.2 FPGA测试结果87-90
• 5.3 本章小结90-91
• 结论91-93
• 参考文献93-97
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文97-99
• 致谢99

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本文编号：664073