PCMCIA技术在物联网中应用研究

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