CN1303521C - 具有生产线引导区锁定的综合接收解码器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

通过连接闪存重新编程使能引脚来对称为综合接收解码器(IRD)一类机顶盒实施非法修改能被防止，所述综合接收解码器(IRD)用来接收卫星广播以显示在电视机上。如果用户为了通过盗版的方式获取免费的服务而试图对闪存的引导区进行重新编程，机顶盒就会损坏。本发明涉及IRD的设计和制作，其能够抵制采用未授权的重新编程的方式实施非法修改。

Description

具有生产线引导区锁定的综合接收解码器及其制造方法
相关申请的交叉引用
要求2002年3月20日提交的临时专利申请60/366,319的利益。
技术领域
本发明涉及使用综合接收解码器(IRD)的卫星电视广播领域，其中综合接收解码器是一种机顶盒(STB)，而且特别涉及防止为了重新编程IRD从而通过盗版获取免费服务的非法修改。本发明涉及对通过使用未授权的重新编程进行非法修改有抵制作用的IRD的设计和制作。
背景技术
STB是设计用来在常规电视机上产生输出的任何电子装置，它具有一个或多个连接到诸如电话、ISDN、光纤或电缆之类的通信信道的输入。STB通常运行软件来允许用户通过某种方式与显示在电视上的节目互动。IRD的作用是接收并解码通常为MPFEG-2格式的输入传输流，并为用户提供显示到电视机上的输出。用户通过遥控对电视和STB互动。
IRD通过电缆连接到碟形卫星天线。尽管通过碟形天线可以接收到很多频道，但是IRD被编程以便仅对用户订购并支付费用的频道进行解码。
诸如DirecTV DISH网络(由Echostar持有)之类的直播卫星(DBS)电视业务，通过卫星电视和广播将节目发送给消费者，该消费者购买或租借用来接收以上节目的IRD，并且支付每月的订购费来接收所选取的频道组。DBS公司提供非常广泛的和多样性的不同价位的可选频道，以及提供有时也称为“每次付费收看”(PPV)的特殊节目，对于这种节目订购者必须单独定购，而且被收取一次性收看的费用。
众所周知，存在称为黑客或者盗版者一类的人，他们试图获取DBS的服务而不支付适当的订购费用，这种行为剥夺了广播商和DBS公司们的投资回报，并最终剥夺了艺术家们的版权费，因为这种版权费通常取决于订购特别广播的观众的数量。DBS公司尝试过广泛多样的电子对抗措施(ECM)，但是，对于每一种ECM来说，黑客和盗版团体里的人们开发了方法和装置(黑客程序)来克服它，并继续获取免费的卫星广播，像PPV广播那样的精选频道也包括在内。对于技术型倾向的黑客，必须战胜每一种ECM提供的有趣的软件或硬件方面的挑战，来向他自己或黑客团体中的其他人证明他或她比设计该电路和ECM的工程师更聪明。对于其他黑客来说，存在一种与商业机构对抗的想法或不劳而获的目的。
很多DBS黑客涉及将电压施加到闪存芯片的编程使能引脚(例如STM29W320的 RP引脚)，并通过使用JTAG(联合测试行动组，IEEE 1149.1)的装置以便对闪存的引导区进行重新编程以从TSOP(薄型小尺寸封装)封装的闪存中读取数据，并将数据写入到TSOP封装的闪存中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决IRD非法修改问题的方法。
进一步的目的在于提供一种硬件锁定以便防止引导区重新编程。
上述目的和其它目的将根据下面的描述和附图而变得清楚，本发明一方面包括一种制作IRD的方法，这种方法中包括永久锁定闪存的引导区以至于消费者任何试图重编程引导区将导致IRD的损坏。
另一方面，本发明包括一种改进的IRD，它包括带有电可擦除和可再编程的闪存的微处理器，其中的闪存带有引导区，闪存被编程后通过跳线或电阻连接到处理器的复位线上来防止在制成IRD后对其进行重新编程。
本发明的另一方面是一用于机顶盒中的板上组装的电路板，该电路板包括一个硬件元件，其通过将用于对可编程存储器的编程使能引脚施加而试图对其进行未授权的重编程的电压施加到微处理器和复位电路的复位线上从而导致破坏，来防止可编程存储器的引导区进行未授权的重新编程。该板上组装的电路板包括一个带有复位线的微处理器、一个带有用于产生复位信号的复位线的复位电路、一个可编程存储器、优选为带有引导区和低电压复位引脚( RP)的闪存。根据本发明， RP引脚优选地通过一个电阻或跳线连接到微处理器和复位电路的复位线上。电阻应该具有足够低的阻值以至于当典型为12V的编程电压施加到编程使能引脚上即 RP引脚上时，该电压将导致微处理器和复位电路的损坏，从而致使机顶盒无法使用。
具有IRD功能的机顶盒通常插入称为智能卡的访问卡，这些卡通过编程记录了订购信息以便允许用户收看已经支付了订购费用的节目、或卫星广播商授权允许解码和收看的节目。智能卡连接器通常焊接在电路板上，并且在本发明中的这种情况中，优选焊接到电路板上的电阻或跳线的顶上，以在电路板制成后防止或阻止对在电路板上安置电阻或跳线的部分的物理访问。
一种优选制作该电路板的方法包括：(a)在电路板上涂焊接剂；(b)将一个带有复位线的微处理器、一个带有引导区以及低电压复位引脚( RP引脚)的可编程存储器和一个带有复位线的复位电路放置到电路板上；(c)使焊接剂回流；(d)对可编程存储器进行编程；(e)锁定引导区；并且(f)插入跳线或电阻以便将闪存的 RP引脚、复位电路的复位线和微处理器的复位线连接起来。最好是在可编程存储器编程之后，对代码验证。可编程存储器步骤进行的编程通常包括首先在 RP引脚上施加编程使能电压。
附图说明
图1是一幅示出了根据本发明的IRD的简要原理图。
具体实施方式
虽然有多种可能实施方式可以实现本发明，但是只详细介绍本发明的一个特定实施例。
图1是电路板上一些元件和配线连接的原理图，该电路板包括几个元件和连接这些元件的铜线。型号为ST 24128的8引脚EEPROM 21(也称为E2Prom)具有一个连接到型号为ST DXX 5518的多用途处理器14的时钟和数据线，实际上两条线是IIC总线18(也称为I2C总线)。
处理器14具有通过电路板上的铜线连接到型号为ST M29W320的48脚TSOP封装的闪存12的地址总线19和数据总线20。
闪存12具有一个 RP引脚22(在ST M29W320中为引脚#12)，在这个引脚上可施加12伏(编程电压)的电压来对闪存进行重新编程。 RP引脚也称为编程使能引脚。 RP引脚支持其它两种使闪存复位的电平，地和+5伏。当 RP引脚保持在地电平时，闪存12不能用于读写操作。对于其它类型的闪存，编程使能引脚可能不是 RP引脚。例如，INTEL28F320C3的VPP引脚可以看作编程使能引脚。
闪存编程之后，将一个47欧姆、0.25瓦的电阻10安装在过孔16和17之间。过孔16有一条连接到闪存 RP引脚的铜线23，过孔17有一条连接到处理器14的25引脚(#124)的铜线24，铜线24同时与连接复位IC15的27引脚(#6)的铜线26连接在一起。
铜线23通过电阻30也耦合到地。电阻30为10K欧姆、0.1瓦的电阻。电阻30的阻值范围可以是4K欧姆到22K欧姆，当编程电压施加到 RP引脚22时，只要电阻30不被烧毁即可。
复位IC15是一个带有8个引脚的集成电路，型号为M51957B。引脚27(#6)为复位IC15的复位线。
一种适于组装电路板的制作方法是从未加工过的电路板开始，涂焊接剂，安装芯片元件和集成电路(IC)，用一个炉子融化焊料使焊料回流以便实施顶层集成电路测试(ICT)，当闪存安装到电路板上时对闪存进行编程，插入轴向元件，即包括连接到闪存的编程使能引脚22、微处理器的复位线25和复位IC 15的复位引脚27(#6)的特定电阻10或者跳线元件之类带导线的元件，实施波峰焊接步骤，底层ICT，进行ATE测试，仪器装配，最终测试，以及打包制成该板上组装电路板。当然，闪存12也可以在安装到电路板上之前进行编程。
通常，用于闪存编程的软件代码在将其存储到闪存中之前，需要进行验证。引导装入程序就是用来验证和启动存储在闪存中的应用程序代码的程序。如果应用程序代码损坏了，引导装入程序启动恢复代码来获得应用程序代码的另一复本。如果在引导装入程序中的验证处理是安全的，那么认为剩下的软件也是安全的。
如果用一个跳线取代电阻，那么过孔16和17之间只需要一条导线。
在一优选实施例中，一未示出的智能卡连接器焊接在带有电阻或跳线10的电路板的顶部，以防止对电阻或跳线的接触。
为了防止IRD(综合接收解码器)中装有由未经授权的团体重新编程的软件代码，闪存的引导区需要通过不许对 RP引脚22施加编程电压来进行硬件锁定。尽管只描述了对引导区的锁定，但是可以对其它区进行相似的保护。
根据本发明，提供了一种新的电路设计及制作的方法，其中还涉及编程方法，编程方法需要在回流、顶部ICT(在电路测试中)和闪存编程后，插入与RP引脚串联的跳线或低阻值电阻(电阻必须具备如果施加编程电压就会导致其损坏的足够低的阻值)。任何具有足够低功率等级，以至于当12伏电压加在上面就能将其烧毁的电阻都可以使用，例如阻值25欧姆、功率0.25瓦的电阻，或者阻值小于100欧姆、功率0.25瓦的电阻。对于具有更低功率等级、阻值大于100欧姆的电阻同样可以使用。该方法包括在电路板上增加电阻或跳线之前编程和锁定闪存的引导区。一旦添加电阻或跳线，如果将所需的电压(例如12伏)施加给 RP引脚，复位线上的元件就将被烧毁，并且IRD系统就不起作用了。
黑客能够割断过孔16和17之间的连线是不太可能的。即使黑客能够割断过孔16和17之间的连线，因为 RP引脚通过电阻耦合到地使得无法对闪存12进行读写操作，黑客仍将无法对闪存12进行重新编程。
这种新的电路设计和编程方法允许对安装到电路板上的闪存芯片进行编程，这与在将芯片安装到电路板之前对其进行离线编程的处理方法是相反的。因此，该编程方法使生产流程更有效率，并且因为该方法可以在将闪存芯片物理安装到电路板上之后进行编程，使得发生意外的物理损坏(例如闪存芯片引脚的弯曲)的机会更小。本发明公开的新的电路设计和编程方法也可以减少在工厂里的处理和劳动。
应当理解，对本领域技术人员来说，能够在本发明的原理、精神和范围内，进行在此已经描述和说明以便解释本发明性质的许多附加的细节上、材料、步骤以及元件布置上的修改。

Claims (19)

1、一种在机顶盒中使用的板上组装电路板，包括：
一个带有复位线(25)的微处理器(14)；
一个带有用于产生复位信号的复位线(27)的复位电路(15)；
一个用于存储可执行代码的可编程存储器(12)，该可编程存储器带有一个用于重新编程该可编程存储器(12)的编程使能引脚( RP)；
将该编程使能引脚( RP)连接到该微处理器(14)的复位线(25)和该复位电路(15)的复位线(27)的装置；
其中，一旦对该编程使能引脚( RP)施加编程电压试图对该可编程存储器进行重新编程时，该微处理器(14)和该复位电路(15)就会损坏。
2、权利要求1所述的电路板，其中，连接装置包括一个电阻或一根跳线(10)。
3、权利要求2所述的电路板，其中，该电阻或跳线(10)具有0.25瓦、低于100欧姆的阻抗。
4、权利要求3所述的电路板，其中，编程电压为12伏。
5、权利要求1所述的电路板，其中，该可编程存储器(12)为一闪存。
6、权利要求1所述的电路板，其中，该编程使能引脚( RP)通过第二电阻(30)而耦合到地。
7、权利要求6所述的电路板，其中，该第二电阻(30)具有0.1瓦、大于4K欧姆的阻抗。
8、权利要求1所述的电路板，其中，该可编程存储器(12)具有一个引导区，并且可执行代码存储于该引导区。
9、一种用于接收电视广播信号并解码所选信号将其显示在电视机上的机顶盒，包括如权利要求1所述的电路板。
10、权利要求9所述的机顶盒，适于作为用于接收来自一广播服务提供商的卫星广播并解码电视节目将其显示在电视机上的综合接收解码器(IRD)，适于显示仅由卫星广播提供商授权的电视节目。
11、一种防止在制成后对机顶盒进行未授权重新编程的方法，该机顶盒包括一个带有可编程使能引脚( RP)的可编程存储器(12)，一个带有复位线(25)的微处理器(14)和一个带有复位线(27)的复位电路(15)，该方法包括：
(a)对可编程使能引脚( RP)施加一可编程电压；
(b)编程可编程存储器(12)；以及
(c)将编程使能引脚( RP)连接到复位线(25，27)；
其中，一旦对编程使能引脚( RP)施加编程电压试图对可编程存储器(12)进行重新编程时，会导致微处理器(14)的损坏。
12、权利要求11所述的方法，进一步包括在步骤(a)之前将可编程存储器(12)安装到电路板上的步骤，以及在步骤(c)之后焊接该电路板的步骤。
13、如权利要求11所述的方法，其中，步骤(c)也包括在编程使能引脚( RP)和复位线(25，27)之间安装一个电阻或一根跳线(10)。
14、权利要求11所述的方法，进一步包括在步骤(a)之前的步骤：
(d)在电路板上涂焊接剂；
(e)将微处理器(14)、可编程存储器(12)和复位电路(15)安放在该电路板上；以及
(f)使焊接剂回流。
15、权利要求14所述的方法，进一步包括在步骤(c)之后的步骤：
(g)插入电阻或跳线(10)，将可编程存储器(12)的编程使能引脚( RP)，复位电路(15)的复位线(27)和微处理器(14)的复位线(25)连接起来。
16、权利要求15所述的方法，进一步包括在电阻或跳线(10)的顶部安放硬件元件的步骤，从而用来阻止在电路板制成后接触该电阻或跳线(10)。
17、权利要求16所述的方法，其中，硬件元件是智能卡连接器。
18、权利要求15所述的方法，进一步包括在对可编程存储器(12)编程之后、对代码进行验证的步骤。
19、权利要求15所述的方法，其中，可编程存储器是带有引导区的闪存。
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