基于ISO14443A的NFC數(shù)字核心模塊設(shè)計(jì)
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【摘要】:NFC(Near Field Communication,近場(chǎng)通訊)技術(shù)發(fā)展已經(jīng)十余年,智能終端,比如手機(jī),掌上電腦等設(shè)備的更新?lián)Q代如此之快,更是加速了NFC技術(shù)的推廣和發(fā)展。NFC可用于移動(dòng)支付、快速文件傳輸、快速手機(jī)設(shè)置、智能海報(bào)等應(yīng)用中,其技術(shù)已經(jīng)達(dá)到成熟階段,發(fā)展前景很大,有潛力成為人們?nèi)粘I钪械臉?biāo)配。有關(guān)無(wú)線通信協(xié)議有ISO14443、ISO18000、ISO15693、ISO18092等,市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位的仍是ISO14443通信協(xié)議。文章提出了一種基于ISO14443-A的可用于NFC標(biāo)簽的數(shù)字核心模塊的設(shè)計(jì)和功能驗(yàn)證。首先解讀了ISO/IEC14443 Type A提出的規(guī)范,包括物理特性、射頻功率和信號(hào)接口、初始化和防沖突,傳輸協(xié)議等四方面。其次給出了NFC閱讀器與電子標(biāo)簽之間的通信流程,詳細(xì)分析了防沖突環(huán)算法及其命令幀格式。根據(jù)自頂而下的設(shè)計(jì)思想,將NFC數(shù)字核心模塊劃分為防沖突、應(yīng)答模塊,加密模塊,認(rèn)證、讀寫(xiě)操作模塊和控制計(jì)算模塊等四個(gè)模塊。使用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)了各個(gè)模塊。其中重點(diǎn)闡述了數(shù)據(jù)編解碼、數(shù)據(jù)校驗(yàn)和DES加解密模塊的設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)編解碼包括接收信息后對(duì)信號(hào)進(jìn)行的改進(jìn)型Miller解碼以及發(fā)送前對(duì)待發(fā)送數(shù)據(jù)的Manchester編碼,數(shù)據(jù)校驗(yàn)采用奇校驗(yàn)和CRC循環(huán)冗余校驗(yàn),DES加解密模塊采用Modelsim仿真軟件對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了RTL級(jí)仿真,修正Miller譯碼器和Manchester編碼器的RTL級(jí)功能仿真結(jié)果顯示譯碼及編碼正確無(wú)誤,滿足設(shè)計(jì)要求,DES加密模塊的RTL級(jí)功能仿真結(jié)果顯示DES加密系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的加解密正確無(wú)誤,符合設(shè)計(jì)要求。本文所設(shè)計(jì)的NFC數(shù)字核心模塊可以通過(guò)驗(yàn)證,達(dá)到ISO/IEC14443-A對(duì)電子標(biāo)簽的技術(shù)指標(biāo)的要求。
【關(guān)鍵詞】:NFC ISO/IEC 14443-A 數(shù)字核心模塊 仿真
【學(xué)位授予單位】:湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類(lèi)號(hào)】:TN918.4
【目錄】:
- 摘要5-6
- Abstract6-13
- 第1章 緒論13-18
- 1.1 項(xiàng)目研究背景和意義13-14
- 1.2 NFC技術(shù)的基本原理和發(fā)展14-16
- 1.2.1 NFC技術(shù)的基本原理14-15
- 1.2.2 NFC技術(shù)的發(fā)展15-16
- 1.3 論文研究?jī)?nèi)容及安排16-18
- 第2章 NFC通信協(xié)議分析18-25
- 2.1 NFC相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織18-20
- 2.1.1 ISO/IEC18-19
- 2.1.2 ECMA19
- 2.1.3 ETSI19
- 2.1.4 NFC論壇下設(shè)規(guī)范19-20
- 2.2 ISO/IEC 14443-A協(xié)議設(shè)計(jì)規(guī)范20-24
- 2.2.1 物理特性20-21
- 2.2.2 功率傳送和信號(hào)接口21-22
- 2.2.3 初始化和防沖突22-23
- 2.2.4 傳輸協(xié)議23-24
- 2.3 本章小結(jié)24-25
- 第3章 NFC數(shù)字核心模塊通信的建立25-32
- 3.1 NFC數(shù)字核心模塊概述25-28
- 3.1.1 芯片整體框架26
- 3.1.2 NFC標(biāo)簽與閱讀器的通信建立26-28
- 3.2 防沖突環(huán)28-31
- 3.2.1 算法流程28-29
- 3.2.2 命令編碼格式29-31
- 3.2.3 狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換流程31
- 3.3 本章小結(jié)31-32
- 第4章 數(shù)據(jù)編解碼和數(shù)據(jù)校驗(yàn)的設(shè)計(jì)32-45
- 4.1 數(shù)據(jù)編解碼的設(shè)計(jì)32-43
- 4.1.1 修正Miller解碼模塊設(shè)計(jì)33-39
- 4.1.2 Manchester編碼模塊設(shè)計(jì)39-43
- 4.2 數(shù)據(jù)校驗(yàn)43-44
- 4.3 本章小結(jié)44-45
- 第5章 加密模塊的設(shè)計(jì)45-60
- 5.1 DES加密算法概述45
- 5.2 DES加密算法基本結(jié)構(gòu)45-47
- 5.3 DES加解密核心的硬件實(shí)現(xiàn)47-59
- 5.3.1 初始置換與逆初始置換設(shè)計(jì)47-48
- 5.3.2 DES單輪迭代加密模塊的設(shè)計(jì)48-54
- 5.3.3 DES子密鑰生成模塊設(shè)計(jì)54-56
- 5.3.4 DES控制模塊設(shè)計(jì)56-58
- 5.3.5 DES頂層模塊設(shè)計(jì)58-59
- 5.4 三重認(rèn)證過(guò)程59
- 5.5 本章小結(jié)59-60
- 第6章 NFC數(shù)字核心模塊的功能驗(yàn)證60-63
- 6.1 驗(yàn)證平臺(tái)的搭建60-61
- 6.2 DES加密模塊仿真驗(yàn)證結(jié)果61
- 6.3 修正米勒碼仿真驗(yàn)證結(jié)果61-62
- 6.4 曼徹斯特碼仿真驗(yàn)證結(jié)果62-63
- 總結(jié)與展望63-64
- 參考文獻(xiàn)64-66
- 致謝66
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本文編號(hào):293400
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