PCMCIA技术在物联网中应用研究

摘要应用物联网的思想进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络系统，是条件接收系统的核心。目前基于PCMCIA技术来实现机卡分离的方案可行性最强。本文考虑PCMCIA技术在物联网中的运用，进行了基于PCMCIA技术时公共接口CI(Common Interface)的软件、硬件设计，设计了基于PCMCIA技术的物联网条件接收系统。

关键词用户认证卡;机卡分离;公共接口;物联网

1 PCMCIA技术

有线电视网络是未来社会发展中最重要的网络资源之一，有线电视正经历着从模拟信号向数字信号转变的过程中,其传播模式也正在从单向广播方式向双向互动方式转变。而条件接收系统CAS(Conditional Access System)则为这种转变提供了相应的技术支撑，为我国广播电视向更高层次发展开辟了一条必经之路。PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association)，即个人计算机存储卡国际协会的缩写。该协会是一个非盈利性贸易和标准组织，负责制定卡的标准。PCMCIA卡是Poquet公司(该公司现在是富士通公司分部)的Neil Chandra发明的，最初是为Poquet计算机提供存储器而设计开发出来的。到目前为止，PCMCIA卡已发展到不只是访问存储器卡，可以访问类型众多的装置，每种装置都可以有各自不同的电气特性、逻辑接口和定时等。

2 PCMCIA技术原理

PCMCIA卡技术在智能卡技术上发展起来的，智能卡的技术较为成熟，智能卡有存储容量大、使用方便、应环境能力强、使用寿命长、保密性强、使用简单、对网络要求不高、可以一卡多用等特点。智能卡在结构上包含两大部分，硬件系统和软件系统。智能卡硬件主要包括：微处理器(MPU)、程序存储器(ROM)、数据存储器(EEPROM)、工作存储器(RAM)、输入输出接口(I/O)、安全逻辑(SL)以及加/解密运算协处理器(CAU)等组成。智能卡有自己的操作系统，通常我们称之为芯片操作系统COS(Chip Operating System) 。COS主要用于用于接受和处理外界(如手机或者读卡器)发给SIM卡的各种信息，执行外界发送的各种指令〔如鉴权运算)，管理卡内的存储器空间，向外界回送应答信息等。

3.PCMCIA技术在物联网中的应用

应用物联网的思想进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络系统，是条件接收系统的核心。物联网利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。可以说，物联网描绘的是充满智能化的世界。物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把智能卡(即感应器)嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。物联网可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节，每个环节的关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络。目前在条件接收系统中使用智能卡，其组成包括微处理器、存储器以及通信接口，利用这个接口与机顶盒相连。智能卡不仅仅具有智能化的特点，在条件接收系统中应用智能卡技术的优势还在于：由于它具有很高的保密性和安全性，所以它特别适用于存储用户的控制授权、私人密钥以及保密算法等信息，可以保障整个数字电视系统的安全。

4 PCMCIA卡设计

本系统设计目标与设计原则是让系统具有通用性，实现机卡分离方式。条件接收系统由发送端(前端)和用户接收端(终端)两个部分组成，接收端主要完成解扰与解密功能，发送端主要完成节目数据流的加扰,CW与ECM的加密EMM的生成、用户信息的管理以及相应的增值服务。

公共接口位于机顶盒与CAS之间，公共接口的硬件设计是基于FUJITSUMB87M2140单片解码器，这个解码器支持外部PCMCIA接口设备，通过控制外部扩展的CI控制器芯片，使得在接口插槽上产生相应的命令接口信号以及传输流接口信号，从而实现其各项操作。

软件部分的设计主要包含内存管理模块设计、系统API的调用及图形驱动模块设计。软件实现部分涉及到驱动程序及高层应用程序的编写，PCMCIA卡的驱动程序通常采用标准即插即用(Plug and Play)驱动程序动态加载虚拟设备驱动(VxD, Virtual X Driver)的方法实现。在高层应用程序中为了读写PCMCIA卡，VxD提供了一系列功能接口。使用前首先定义一个CreateFile()函数，用于获得设备的句柄。然后Win32应用程序就可以通过Win32_DeviceIOControl模块来调用这些功能。VxD是动态加载的，如果VxD未能被加载，Windows将会自动为该应用程序加载，并且向VxD发送一个Sys_Dynamic_Device_Init消息。在使用CreateFile()函数获得VxD的设备句柄之后，就可以调用Win32_

DeviceIOControl模块来访问VxD的功能了。向PCMCIA卡写数据的语句可以表示为：Win32_DeviceIO

Control(hDevice，WRITE_PCCARD_DATA，(LPVOID)&PCCardBuff，0，(LPVOID)pwBuffer，wLength，NULL，NULL)，句中预定义了一个变量“hDevice”，用于存放CreateFile()函数返回的设备句柄;预定义了一个常量“WRITE_PCCard_DATA”，长度为1个字，存放待写入的数据;定义变量“PCCardBuff”，用于获取返回的数据。

5.结论

本文提出了基于PCMCIA技术实现机卡分离方案的思路及具体实现方法，该系统与目前其它的条件接收系统相比，除具备条件接收系统应有的基本功能外，在安全性方面得到了很大的提高，本系统在CAS中的安全性问题上、物联网应用上以及在同密模式下，同一张用户认证卡在不同条件接收系统之间切换等方面的研究，仍在进行之中。

参考文献

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