低功耗雙界面CPU智能卡芯片的研究與設(shè)計.pdf

1、目前智能卡根據(jù)卡中的集成電路不同可大體分為邏輯加密卡和CPU卡。我國市場上最常見的IC卡是邏輯加密卡，這類IC卡憑借較高的性價比得到了廣大用戶的青睞，并已被廣泛應(yīng)用于公交、醫(yī)療、校園一卡通，門禁等領(lǐng)域。由于邏輯加密卡芯片采用的是流密碼技術(shù)，密鑰長度也不是很長，普遍存在著較大的安全隱患，有被黑客破解的可能。在金融、身份識別、電子護照等對安全要求比較高的領(lǐng)域目前更傾向于使用內(nèi)嵌微處理器的CPU卡芯片。
　　 CPU卡芯片比邏輯加密卡

2、具有更高的安全性，內(nèi)部有雙重安全機制，第一重是芯片本身集成的加密算法模塊；第二重保護則是CPU卡芯片特有的COS(ChipOperating System)系統(tǒng)。除此以外，CPU卡可以實現(xiàn)真正的一卡多用。但是CPU卡芯片比邏輯加密卡芯片設(shè)計更復(fù)雜，特別是接觸式、非接觸式雙重應(yīng)用的雙界面智能卡芯片設(shè)計難度則更大。研制出低功耗高可靠性的雙界面CPU卡芯片，已成為國內(nèi)外智能卡芯片研發(fā)機構(gòu)的工作重點和主攻方向。本論文根據(jù)雙界面智能卡芯片的應(yīng)用需

3、求，在低功耗方面開展了針對性的研究。
　　 在雙界面智能卡系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，論文針對非接觸應(yīng)用條件下對低功耗要求的特殊性，采用了低功耗管理、具體電路結(jié)構(gòu)等不同層級總共九種有效低功耗設(shè)計方法來降低芯片的峰值功耗，并對功耗仿真結(jié)果進行了詳細比較。
　　 接著論文首次提出了一種能夠根據(jù)系統(tǒng)實際運行的負載情況以及能量耦合情況自動調(diào)節(jié)無源芯片工作頻率的方法，即動態(tài)頻率調(diào)整(Dynamic FrequencyScaling)方法。使

4、用該方法后，使得智能卡芯片在非接觸應(yīng)用時，工作距離比不使用該方法(四分頻)至少延長了2厘米；在相同耦合距離的條件下，同采用固定頻率(八分頻)相比，平均交易時間縮短了18％。
　　 論文又詳細地介紹了在智能卡芯片設(shè)計中，異步電路設(shè)計方法相較于同步電路設(shè)計方法的巨大優(yōu)勢，并且應(yīng)用專門描述異步電路的Balsa語言和用于同步電路描述的verilog語言分別實現(xiàn)了DES算法的四相捆綁數(shù)據(jù)協(xié)議的異步電路設(shè)計，然后和采用同步電路設(shè)計方法的DE