【摘要】：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(guó)市場(chǎng)上最常見的IC卡是邏輯加密卡,這類IC卡憑借較高的性價(jià)比得到了廣大用戶的青睞,并己被廣泛應(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(zhǎng)度也不是很長(zhǎng),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(shí)別、電子護(hù)照等對(duì)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具有更高的安全性,內(nèi)部有雙重安全機(jī)制,第一重是芯片本身集成的加密算法模塊；第二重保護(hù)則是CPU卡芯片特有的COS(Chip Operating System)系統(tǒng)。除此以外,CPU卡可以實(shí)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(jì)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(jì)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(guó)內(nèi)外智能卡芯片研發(fā)機(jī)構(gòu)的工作重點(diǎn)和主攻方向。本論文根據(jù)雙界面智能卡芯片的應(yīng)用需求,在低功耗方面開展了針對(duì)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(duì)非接觸應(yīng)用條件下對(duì)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(jí)總共九種有效低功耗設(shè)計(jì)方法來(lái)降低芯片的峰值功耗,并對(duì)功耗仿真結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)比較。 接著論文首次提出了一種能夠根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的負(fù)載情況以及能量耦合情況自動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)源芯片工作頻率的方法,即動(dòng)態(tài)頻率調(diào)整(Dynamic Frequency Scaling)方法。使用該方法后,使得智能卡芯片在非接觸應(yīng)用時(shí),工作距離比不使用該方法(四分頻)至少延長(zhǎng)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(shí)間縮短了18%。 論文又詳細(xì)地介紹了在智能卡芯片設(shè)計(jì)中,異步電路設(shè)計(jì)方法相較于同步電路設(shè)計(jì)方法的巨大優(yōu)勢(shì),并且應(yīng)用專門描述異步電路的Balsa語(yǔ)言和用于同步電路描述的verilog語(yǔ)言分別實(shí)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(jì),然后和采用同步電路設(shè)計(jì)方法的DES算法模塊相比較,證明了這兩種異步電路設(shè)計(jì)方法的有效性,以及在低功耗上的優(yōu)勢(shì)。 最后論文描述了芯片測(cè)試情況,測(cè)試了在接觸式和非接觸式不同應(yīng)用條件下的交易時(shí)間。在兩種應(yīng)用條件下,通過(guò)對(duì)交易過(guò)程中命令的分解,理論推導(dǎo)了交易時(shí)間并和仿真結(jié)果和芯片的實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明芯片的功能和交易速度性能完全符合設(shè)計(jì)的要求。
【圖文】：

一張卡片上;第二種是接觸與非接觸彼此獨(dú)立但共享某些存儲(chǔ)空間;最后一種是接觸與非接觸運(yùn)行狀態(tài)相同，由同一個(gè)處理器控制。可以肯定地講，只有第三種雙界面卡是真正意義上的雙界面卡〔如圖1.1所示)。嘎嘎··圖1.1雙界面CPU智能卡芯片產(chǎn)品代表世界智能卡發(fā)展最新技術(shù)的雙界面智能卡，無(wú)論從技術(shù)的先進(jìn)性，產(chǎn)品使用的適用性，方便性，合理性，還是從其綜合性能價(jià)格比，以及發(fā)行讀寫設(shè)備投資比較而言，雙界面智能卡較目前較為廣泛使用的Mifare一One【8]，Combi【9]等卡都有著極大的優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在應(yīng)用中的許多方面，如安全性，可靠性，支持一卡多用的多功能性等。由于這些強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，使雙界面智能卡在問(wèn)世之前，己經(jīng)被國(guó)際上的智能卡專家們預(yù)言將成為智能卡發(fā)展的主流產(chǎn)品，事實(shí)上，在雙界面智能卡問(wèn)世以來(lái)，它確實(shí)正在成為智能卡界的明日之星

無(wú)接觸的空間信息傳輸射頻通道，工作的波長(zhǎng)比閱讀器天線和電子標(biāo)簽之間的距離大很多，可以把電子標(biāo)簽到天線的距離間的電磁場(chǎng)當(dāng)作簡(jiǎn)單的交變磁場(chǎng)來(lái)對(duì)待t12][13]，參見圖2.1。Po認(rèn)ers一PPI芯芯芯芯芯片片 CCCCCCC今 今今 今招.....硯‘......山........侶..............電子標(biāo)簽閱i賣器圖2.1閱讀器和電子標(biāo)簽之間的電感禍合， 111泣l君:11甚.，1.‘如上所述，要建立通信， PCD(proximitycouplingdevice:接近式藕合設(shè)備)應(yīng)產(chǎn)生能夠給予能量的電場(chǎng)，來(lái)傳送功率， PICC(Proximitycard:接近式卡)通過(guò)天線能夠禍合到該電場(chǎng)，，同時(shí)該電場(chǎng)應(yīng)被載波調(diào)制，即工作場(chǎng)頻率(fe)為13.56MHz士7kHz。根據(jù) 150/IEC14443一1/2協(xié)議規(guī)定【14]，在非接觸應(yīng)用條件下，PICC和PCD之間建立正常通信的物理?xiàng)l件為:最小未調(diào)制工作場(chǎng)為Hmin，其值為1.5戶Jm(rms);最大未調(diào)制工作場(chǎng)為Hjnax
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TN402;TP332

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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3 鐘濤,王豪才;CMOS集成電路的功耗優(yōu)化和低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)[J];微電子學(xué);2000年02期

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本文編號(hào)：2593472