應(yīng)用于移動(dòng)支付的速率自適應(yīng)智能卡ISO7816接口電路設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)移動(dòng)支付成為熱門(mén)的小金額支付解決方案，其中近場(chǎng)支付SWP-SIM卡方案采用智能卡ISO7816接口來(lái)完成SIM卡與IFD（Interface Device）之間一般數(shù)據(jù)的單線半雙工通信，具有簡(jiǎn)單、兼容性好、可擴(kuò)展等特點(diǎn)，迅速成為最理想的移動(dòng)支付解決方案。對(duì)比現(xiàn)有的SWP-SIM卡產(chǎn)品，國(guó)外產(chǎn)品中ISO7816接口電路技術(shù)比較成熟，但是價(jià)格偏貴，并不具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前國(guó)內(nèi)相關(guān)芯片中實(shí)現(xiàn)的ISO7816接口電路，還存在電路規(guī)模較大

2、、功耗較高等一些問(wèn)題。
　　本文針對(duì)智能卡接口在實(shí)際應(yīng)用中的通信需求：一方面在大數(shù)據(jù)量的情況下進(jìn)行高速率的數(shù)據(jù)傳輸；另一方面在非高速傳輸?shù)那闆r下滿足低功耗的需求，實(shí)現(xiàn)了通信數(shù)據(jù)速率實(shí)時(shí)自適應(yīng)的傳輸過(guò)程。首先，基于智能卡與終端通信的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸速率的需求，本文實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)鐘頻率以及分頻參數(shù)，對(duì)相應(yīng)電路時(shí)鐘頻率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)；然后，為了滿足高數(shù)據(jù)速率的需求，在數(shù)據(jù)傳輸中本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了DMA的工作模式以及高速異步數(shù)據(jù)FIFO緩存、可配

3、置的ETU TIMER等；另外，針對(duì)非高速的數(shù)據(jù)傳輸，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘停止和休眠喚醒的策略，評(píng)估正常工作時(shí)的電路功耗大約在0.7mw左右，而喚醒時(shí)間在0.11ms左右，滿足應(yīng)用需求。
　　然后，本文基于Xilinx K7 FPGA平臺(tái)對(duì)相應(yīng)電路進(jìn)行了驗(yàn)證，ISO7816從接口模塊電路規(guī)模為185 SLICE單元，按照軟件通常配置的通信速率最高時(shí)可達(dá)到數(shù)據(jù)208.33kbit/s，相對(duì)于同樣的配置有數(shù)據(jù)深度為16的FIFO緩存的U

4、ART串行接口（同樣支持DMA傳輸，占用管腳資源跟本文實(shí)現(xiàn)的智能卡接口相同）的標(biāo)準(zhǔn)有效數(shù)據(jù)115.2kbit/s，性能幾乎提高了一倍。最后本文基于SMIC130nm eFLASH工藝流片，ISO7816從接口模塊的電路面積等效4.2K門(mén)，成功流片后并使用業(yè)界智能卡規(guī)范測(cè)試儀器MP300對(duì)樣片進(jìn)行全面測(cè)試，該接口電路對(duì)于輸入的時(shí)鐘頻率從1MHz到5MHz（步進(jìn)為0.1MHz掃描）能夠動(dòng)態(tài)檢測(cè)，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信速率從208.33kbit/s到1