本文選題：智能卡 + 讀寫(xiě)器�。� 參考：《北京工業(yè)大學(xué)》2013年碩士論文

【摘要】：隨著智能卡技術(shù)的發(fā)展與普及，智能卡應(yīng)用已在眾多領(lǐng)域成為信息存儲(chǔ)、交互的重要介質(zhì)。作為信息交互的終端，不同應(yīng)用場(chǎng)合中的智能卡讀寫(xiě)器也展示出自己的獨(dú)有的特點(diǎn)。手持式移動(dòng)智能卡讀寫(xiě)終端因在工作時(shí)無(wú)法與上位機(jī)相連而獲取能量，不得不采用蓄電池供電。非接觸式智能卡讀寫(xiě)器工作時(shí)通過(guò)發(fā)射電磁場(chǎng)與智能卡交互，會(huì)有較大的能耗。為了延長(zhǎng)讀寫(xiě)器的工作時(shí)間，降低讀寫(xiě)器的功耗就成為整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)之一。 本論文對(duì)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了研究與分析，制定了低功耗嵌入式系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，采用了具有低功耗特性的處理器MSP430F5519及射頻接口芯片TRF7960，構(gòu)建了手持非接觸式智能卡交互平臺(tái)。MCU通過(guò)SPI接口控制射頻芯片與智能卡進(jìn)行交互，通過(guò)UART接口交互的狀態(tài)與結(jié)果發(fā)給上位機(jī)PC。本論文還研究了ISO14443A非接觸式智能卡的基本通信協(xié)議，在IAR編譯環(huán)境下使用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)符合ISO14443A協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的讀寫(xiě)器Firmware。實(shí)現(xiàn)了讀寫(xiě)器與智能卡的底層數(shù)據(jù)交互以及協(xié)議層的通信握手機(jī)制。本論文通過(guò)對(duì)MCU與射頻芯片的低功耗的功能與特性的研究，從軟件和硬件兩方面提出了降低讀寫(xiě)器功耗的解決方案。采取降低系統(tǒng)時(shí)鐘的工作頻率、減少片外晶體使用量等方法降低了系統(tǒng)硬件的功耗，，通過(guò)采取適時(shí)地關(guān)閉射頻芯片、令MCU進(jìn)入低功耗工作模式等方法，節(jié)約了電池能源，延長(zhǎng)了讀寫(xiě)器的工作時(shí)間。 所設(shè)計(jì)的基于MSP430和TRF7960的讀寫(xiě)器實(shí)現(xiàn)了與智能卡的基本交互功能，并且向應(yīng)用層提供了功能性的接口函數(shù)。應(yīng)用開(kāi)發(fā)者通過(guò)調(diào)用這些功能函數(shù)完成對(duì)讀寫(xiě)器的基本控制、協(xié)議交互控制、信息傳輸控制、外圍設(shè)備控制等�；谏鲜鼋涌诤瘮�(shù)，該讀寫(xiě)器實(shí)現(xiàn)了與智能卡進(jìn)行交互的基本功能。對(duì)讀寫(xiě)器的低功耗特性進(jìn)行測(cè)試，并且與同類產(chǎn)品做對(duì)比后得出結(jié)論：在實(shí)現(xiàn)同等功能的條件下，基于MSP430的讀寫(xiě)器能比基于8051和基于ARM的讀寫(xiě)器分別節(jié)省了81%和94%的電能。 射頻芯片TRF7960在本讀寫(xiě)器中的成功應(yīng)用為射頻芯片BES1301研發(fā)方案的制定有著指導(dǎo)性的意義和參考價(jià)值。在BES1301的研發(fā)中期，本讀寫(xiě)器本身作為主機(jī)調(diào)試平臺(tái)，通過(guò)SPI接口控制BES1301與智能卡進(jìn)行交互，從而驗(yàn)證其數(shù)字部分邏輯的正確性。在芯片開(kāi)發(fā)的后期，本讀寫(xiě)器可作為BES1301芯片的應(yīng)用解決方案，為客戶提供現(xiàn)成的軟硬件設(shè)計(jì)范例及底層Firmware。
[Abstract]:With the development and popularization of smart card technology, smart card application has become an important medium for information storage and interaction in many fields. As a terminal of information exchange, smart card readers in different applications also show their unique characteristics. The hand-held mobile smart card read-write terminal can not be connected to the upper computer while working, so it has to use battery to supply power. When the contactless smart card reader works, it will have large energy consumption by transmitting electromagnetic field and interacting with the smart card. In order to prolong the working time of the reader, reducing the power consumption of the reader becomes one of the basic goals of the whole system design. In this paper, the design method and design flow of embedded system are studied and analyzed, and the overall design scheme of low power embedded system is established. The processor MSP430F5519 with low power consumption and the RF interface chip TRF7960 are used to construct the interactive platform of handheld contactless smart card. MCU controls the interaction between RF chip and smart card through SPI interface. The state and result of the interaction through UART interface are sent to PC. This paper also studies the basic communication protocol of ISO14443A contactless smart card, and develops the reader Firmware-compliant ISO14443A standard with C language under IAR compiling environment. The data interaction between the reader and the smart card and the communication and handshake mechanism of the protocol layer are realized. Based on the research of the function and characteristic of MCU and RF chip, this paper proposes a solution to reduce the power consumption of the reader from the aspects of software and hardware. By reducing the working frequency of the system clock and reducing the use of off-chip crystals, the power consumption of the system hardware is reduced, and the battery energy is saved by switching off the RF chip at the right time and making MCU enter the low-power working mode. Extended the working time of the reader. The designed reader based on MSP430 and TRF7960 realizes the basic interactive function with the smart card and provides the functional interface function to the application layer. By calling these functions, the application developer completes the basic control of the reader, the control of protocol interaction, the control of information transmission, the control of peripheral equipment, and so on. Based on the above interface function, the reader realizes the basic function of interacting with smart card. The low power characteristic of the reader is tested and compared with the similar products. It is concluded that under the condition of realizing the same function, the reader based on MSP430 can save 81% and 94% electric energy respectively than the reader based on 8051 and arm. The successful application of RF chip TRF7960 in this reader has guiding significance and reference value for the development of RF chip BES1301. In the middle of the research and development of BES1301, the reader itself acts as the host debugging platform, and controls BES1301 to interact with the smart card through SPI interface, so as to verify the correctness of its digital logic. In the later stage of chip development, the reader can be used as the application solution of BES1301 chip, providing customers with ready-made software and hardware design examples and the underlying firmware.
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TN409;TP368.12

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4 余t

本文編號(hào)：2067980