本文關(guān)鍵詞：HDMI中HDCP 2.2接收端的研究設(shè)計

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【摘要】：HDMI是一種廣泛使用的高清數(shù)字接口。它支持高帶寬,能夠沒有損壞地高速傳輸數(shù)字化音視頻信號。自2002年誕生以來,HDMI在全球高清數(shù)字接口市場的份額迅速擴大。作為HDMI的一項核心技術(shù),HDCP能夠完成身份認證和音視頻數(shù)據(jù)加密,保證高清晰度音視頻在HDMI接口傳輸時不被非法復制。本論文的主要任務是設(shè)計和實現(xiàn)HDMI中的HDCP 2.2接收端。在研究HDMI協(xié)議,HDCP 2.2協(xié)議和RSA、AES、SHA、HMAC加密算法高效硬件實現(xiàn)的基礎(chǔ)上,完成HDMI中的HDCP 2.2接收端的RTL設(shè)計,功能仿真和FPGA板級驗證。本論文先研究了HDCP 2.2接收端涉及的協(xié)議和算法。然后分析了HDCP2.2接收端的外部接口和功能需求,并設(shè)計了系統(tǒng)整體框架。隨后,對各個子模塊進行詳細設(shè)計。最后完成了整個HDCP 2.2接收端的設(shè)計,主要包括加密算法、認證協(xié)議和HDCP解密的設(shè)計。該HDCP 2.2接收端依次通過了功能仿真和FPGA驗證兩個檢驗步驟,最終數(shù)據(jù)解密結(jié)果和HDCP 2.2協(xié)議中提供的測試向量完全一致,整體性能滿足HDCP 2.2協(xié)議要求。結(jié)果表明本設(shè)計達到了項目的預期要求,對經(jīng)過HDMI接口傳輸?shù)挠耙魞?nèi)容提供了保護,完成了HDMI中HDCP 2.2接收端的數(shù)字前端設(shè)計工作。通過對HDMI協(xié)議,HDCP 2.2協(xié)議和RSA、AES、SHA、HMAC加密算法的研究,本文為相關(guān)的科研和技術(shù)人員提供了參考。HDCP 2.2接收端的設(shè)計思路和方法,可以為HDCP系統(tǒng)的設(shè)計者提供值得借鑒的設(shè)計經(jīng)驗。同時該HDCP2.2接收端可作為相關(guān)SoC設(shè)計的一部分,或者用作兼容性測試和邏輯驗證的工具。
【關(guān)鍵詞】：HDMI HDCP 接收端 認證協(xié)議 加密
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP334.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 研究內(nèi)容11-12
• 1.4 章節(jié)安排12-13
• 第2章 HDMI及HDCP協(xié)議分析13-33
• 2.1 HDMI系統(tǒng)框架分析13-14
• 2.2 HDMI信號與編碼分析14-16
• 2.3 HDCP系統(tǒng)框架分析16-17
• 2.4 HDCP認證協(xié)議分析17-28
• 2.4.1 認證和密鑰交換18-22
• 2.4.2 位置檢查22-23
• 2.4.3 會話密鑰交換23-24
• 2.4.4 鏈路完整性檢查24
• 2.4.5 密鑰推導24-25
• 2.4.6 HDCP端口25-27
• 2.4.7 認證協(xié)議消息27-28
• 2.5 HDCP加密協(xié)議分析28-31
• 2.5.1 數(shù)據(jù)加解密28-29
• 2.5.2 HDCP加密機29-30
• 2.5.3 加密狀態(tài)信號30-31
• 2.6 本章小結(jié)31-33
• 第3章 HDCP加密算法實現(xiàn)研究33-57
• 3.1 RSA算法實現(xiàn)研究33-42
• 3.1.1 RSAES-OAEP算法分析34-37
• 3.1.2 RSA模塊設(shè)計37-38
• 3.1.3 大數(shù)模冪乘算法設(shè)計38-42
• 3.2 AES算法實現(xiàn)研究42-49
• 3.2.1 AES算法分析43-47
• 3.2.2 AES加密機流水線設(shè)計47-48
• 3.2.3 AES模塊設(shè)計48-49
• 3.3 SHA算法實現(xiàn)研究49-54
• 3.3.1 SHA-256算法分析50-53
• 3.3.2 SHA模塊設(shè)計53-54
• 3.4 HMAC算法實現(xiàn)研究54-56
• 3.4.1 HMAC算法分析54-56
• 3.4.2 HMAC模塊設(shè)計56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第4章 HDCP接收端的硬件實現(xiàn)57-75
• 4.1 系統(tǒng)整體設(shè)計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 系統(tǒng)框架設(shè)計59-61
• 4.2 Controller模塊RTL設(shè)計61-69
• 4.2.1 Controller模塊功能分析61
• 4.2.2 Controller模塊框架設(shè)計61-63
• 4.2.3 認證協(xié)議狀態(tài)機設(shè)計63-65
• 4.2.4 算法控制邏輯設(shè)計65
• 4.2.5 增強加密狀態(tài)信號控制邏輯設(shè)計65-66
• 4.2.6 HDCP解密狀態(tài)機設(shè)計66-68
• 4.2.7 HDCP數(shù)據(jù)解密設(shè)計68-69
• 4.3 HDCP_PORT模塊RTL設(shè)計69-70
• 4.3.1 HDCP_PORT模塊功能分析69
• 4.3.2 HDCP_PORT模塊設(shè)計69-70
• 4.4 RX_REG模塊RTL設(shè)計70-71
• 4.4.1 RX_REG模塊功能分析70-71
• 4.4.2 RX_REG模塊設(shè)計71
• 4.5 RNG模塊RTL設(shè)計71
• 4.6 Clocks&Resets模塊RTL設(shè)計71-74
• 4.6.1 時鐘設(shè)計72
• 4.6.2 時鐘門控72
• 4.6.3 跨時鐘域同步72-73
• 4.6.4 復位設(shè)計73-74
• 4.7 本章小結(jié)74-75
• 第5章 HDCP接收端仿真及測試75-91
• 5.1 RTL仿真75-85
• 5.1.1 Testbench搭建75-77
• 5.1.2 測試向量77
• 5.1.3 RTL仿真結(jié)果77-85
• 5.2 FPGA驗證85-90
• 5.2.1 FPGA測試方案設(shè)計85-87
• 5.2.2 FPGA測試結(jié)果87-90
• 5.3 本章小結(jié)90-91
• 結(jié)論91-93
• 參考文獻93-97
• 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文97-99
• 致謝99

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本文編號：664073