基于ISO7816-3标准的智能卡接口控制器的设计

　　引言

　　---智能卡(SmartCard)又称集成电路卡(Integrated Circuit Card，即IC卡)，将微电子技术和计算机技术结合在一起，具有高的可靠性、安全性和灵活性，其广泛地应用于电信、金融、交通及公共事业等领域。智能卡接口控制器是连接智能卡和主控设备的桥梁，是智能卡处理设备中的最重要组成部分之一。面对庞大的市场需求，各大芯片厂商都推出了各自的智能卡接口控制器芯片，例如，Philips的8007、Linear的LTC1755/6等。本文也提出一种实用的智能卡接口控制器的设计方案。

　　控制器工作原理

　　● 控制器的结构

　　---本方案的设计过程遵循集成电路设计的一般流程，采用自上而下的模块化设计方法。该控制器由七个子模块组成：卡激活复位模块(RSTM)、串行数据收发模块(RxTxM)、状态中断管理模块(INTM)、定时模块(TM)、时钟管理模块(CLKM)、寄存器地址管理模块(AM)和主控制器接口(IF)。其结构如图1所示，CLKC、IOC、PRESC、VDDC和RSTC为控制器同智能卡的接口，分别为输出给智能卡的时钟、双向数据线、卡存在输入信号、卡电源控制信号和输出给卡的复位信号。本控制器同主控器(如CPU)的接口信号有：主时钟输入CLK、地址信号A、双向并行数据线D、片选输入信号CS、写控制信号WR、读控制信号RD、主复位信号RST和中断输出信号INT。

　　● 内部寄存器

　　---通常，用户程序要通过对卡接口控制器寄存器的读写操作，才能实现同IC卡的交易，因此，智能卡控制器内部寄存器设置的合理性直接影响到该设计方案的可行性和将来实际产品使用的便利性。不同的智能卡控制器的寄存器设置一般不尽相同。同其他的智能卡控制器相比较，本方案所设置的寄存器数目相对较多，功能更加全面。表1列出了本控制器的寄存器及其地址分配情况。

　　---卡控制器使能寄存器EN像个总开关，用来使能或关闭整个控制器。当用户系统暂时不需要用到卡控制器时，可以设置EN=0，便可关闭整个控制器内部的所有操作(包括内部分频器的动作)，这样可以减少系统中不必要的功耗。时钟预分频参数寄存器PRSCL的设置可以在无需外加分频器的情况下，使控制器方便地应用到高时钟频率的目标系统中去。目前其他绝大多数的卡控制器中都没有设置功能与EN和PRSCL相同或者相似的寄存器。因此寄存器EN和PRSCL的设置是本方案的一大特点，若把此卡控制器作为一个IP用到SoC的设计中去，这一特点将显得尤为重要。

　　---工作等待时间整数值寄存器WWT只对T=0类卡有效，字符等待时间整数值寄存器CWT和块等待时间整数值寄存器BWT只对T=1类卡有效。本控制器同时设置了这三个寄存器，因此，其既可以和T=0类卡进行通信，又可以和T=1类卡进行通讯，这样弥补了目前大多数的卡接口控制器只能同某一类卡进行通信的弊端。