Cash's Blog

根據 WIKI, Emulator 分為 hardware [1], software [2] 兩種. Hardware Emulator 是用 hardware 去模擬 IC 硬體, software emulator 則是用軟體去模擬 IC. 後者比較單純, 以我用過的 Analogic Device 的 DSP emulator, 只要設定 SRAM 的 delay cycle, 就可以知道自己寫的程式在 IC 能否跑得動.

而在 WIKI 的定義中,  ICE (In Circuit Emulator) 算 HW emulator, 但 FPGA (Field Programmable Gate Arrays) proto-typing 不算 HW emulator. 問題不出在 FPGA 不能當 HW Emulator, 而是出在 FPGA proto-typing 和 HW Emulator 有差距.

知乎這篇 [3] 說到, FPGA proto-typing 和 HW Emulator 的本質不同

1. HW Emulator 可以處理的 gate 數較大, 即使要驗的電路變複雜, 也不像 FPGA 那樣 routing 愈複雜就跑得愈慢.
2. HW Emulator 是由 CAD 提供一整套系統. 而 FPGA 買回來之後通常是 HW SD 做一張板子, IC designer 提供特製的 RTL 跑出來的 bitfile 檔. 為了配合 FPGA 的先天限制, 連 IC 的功能都不會完整放上 FPGA. 例如實際上跑 4 核 CPU, FPGA 上只放一核.
3. “emulator可认为是软件simulator的硬件化，是虚拟世界；FPGA prototype是物理芯片流片前的原型化，是真实世界。” 這句話直接引用 [3]. 雖然兩者的 clock 都不夠真實, 但 emulator 下所有 IP 的 clock 能維持相對比例, 例如 CPU 可以模擬 1.5GHz, 並切搭配跑 700MHz 的 GPU. 但 FPGA 上的 CPU 就是和其它 IP 一樣都跑 MHz 等級.

三大 CAD 公司都有 Emulator 的產品, Cadence Palladium, Synopsys ZeBu, Mentor Veloce. 有趣的是,  Palladium 用特製的 processor 來實現, Veloce 用 ASIC 來實現, 而 Zebu 就是用 Xilinx 的 FPGA 來實現. 難怪 HW SD 會說: “你就把它想像成一個超大的 FPGA.”

Emulator 還有不同的操作模式:

1. Stand-alone: 全部電路在 emulator 中單獨跑.
2. ICE: 待測電路放在 emulator, 透過  speed bridge 接到高速週邊 USB 等等.
3. Co-simulation: 和 server 上的 sw simulator co-sim. 例如模擬 Android 跑在 IC 上就有可能用到.

先筆記到這裡.

[Ref]

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Hardware_emulation
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Emulator
3. https://www.zhihu.com/question/47732296

上次寫了一篇 HDCP 相容性的筆記, 引起一些網友發問. 最近又浮出 Miracast 的客戶, 只好再研究一下, 順便拋磚引玉.

HDCP 分為應用於 on HDMI 以及應用於 Interface Independent (AV stream) 兩個狀況. 兩者最顯著的差異, 我認為是 encryption 就不同.

HDMI 的 HDCP cipher 在 section 3.0 HDCP encryption 中的 3.2.

AV stream 在 section 3.4 中描述的 HDCP cipher 則如下. 

兩張圖雖然都是 Figure 3.2, 但 AV stream 輸入的會以 32 bit 的  stream counter 和 64 bit 輸入的 LSB 做 XOR. HDCP TX 會針對每一個 PES 指定一個 32 bit 的 stream counter. 當然每個節目 (program) 的 stream counter 也會不一樣. 這樣切台時, 就要重新算一次新的值, 而不能跨台共用.

接下來關心 V2.3 和 V2.2 的差異. 在 Interface Independent 的部分.

V2.3 的規格書比 V2.2 多了一個 appendix 的 test vector 章節, 官網還特別放了 HDCP independent (for AV stream) 和 over HDMI 兩種 test vector 相容性測試文件. 除此之外, 最大的差異反映在 revoke 的能力, 其它的差異不大.  因此有家 Inside Secure 宣稱可以提供軟體升級 HDCP V2.3 [5].

所謂的 revoke 是說, upstream device (HDMI TX) “may” 對 downstream device (HDMI RX) 做 revoke list 的檢查. 如果這個 HDMI RX 是一個 repeater, 後面還接著一堆 HDMI device, 那麼它們的 receiver ID 也都在被檢查之列. 如果 receiver ID 出現在黑名單, 那 HDCP 的 authentication 就算失敗. 

基於這一點, V2.3 的 page 42 最前面還多了一段描述, 特別指出拔掉已經驗證過 HDCP receiver 也會觸發 RxStatus 變成不 ready.

第二大的差異是 HDCP V2.2 只提它和 HDCP2_0 的相容性, 這暗示 HDCP V2.2 和 V2.1 比較相容. 但 HDCP V2.3 常用 HDCP2_LEGACY 概括描述先前版本, 或者同時提到 V2.2 和 V2.1.

最後有個微小的差異是,  V2.3 當中, 有 18 處提到 TMDS (傳輸最小化差分訊號) 這個名詞, 而 V2.2 當中只提到 4 次 TMDS, 多出的這 14 個地方是用來釐清: TMDS 訊號未必都是 video pixel.

至於 HDCP V2.2 和 V2.3 都各自出現了 13 次 T.M.D.S. 沒有句點的 TMDS 是指訊號, T.M.D.S 是指這個技術, 常出現在方塊圖.

在 on HDMI 的部分. V2.3 和 V2.2 的差異也都是那些: test vector, revoke 之類的. 我看到唯二更不同是:

(1) 特別提到 audio 要參照 Exhibit C section 3.3.1.

(2) Page 39 的 Figure 2.16 的說明改了. State C0: Unauthenticated 多了一個 upstream side de-assert HDCP_HPD 的選項. 原本 State C0 就是 receiver 在等著進到 authentication 而已.

[Ref]

1. https://www.digital-cp.com/sites/default/files/specifications/HDCP%20Interface%20Independent%20Adaptation%20Specification%20Rev2_2_FINAL.pdf
2. https://digital-cp.com/sites/default/files/HDCP%20Interface%20Independent%20Adaptation%20Specification%20Rev2_3.pdf
3. https://www.digital-cp.com/sites/default/files/specifications/HDCP%20on%20HDMI%20Specification%20Rev2_2_Final1.pdf
4. https://www.digital-cp.com/sites/default/files/HDCP%20on%20HDMI%20Specification%20Rev2_3.pdf
5. https://advanced-television.com/2019/01/08/inside-secure-debuts-software-only-solution-for-hdcp-2-3/