非接触智能卡的研究和设计

摘要

随着我国市场经济的发展和金融现代化，现金及各种证件被各种卡片所取代。其中智能卡是最晚出现也是最有前途的一种卡。它将取代现在广泛使用的光电卡、条码卡、磁卡的地位而成为主流。智能卡由硬件资源与芯片操作系统COS(Chip OperatingSystem)组成，COS是智能卡的核心。因此我们有必要对硬件资源及COS系统进行研究。
　　本文研究内容源于交通运输部科技项目:交通运输行业射频识别应用安全测试关键技术及编码体系研究。非接触智能卡(CPU卡)是IC卡的一个分支，广泛应用于交通、医疗、金融和身份识别，但CPU的一些核心技术却大量依靠国外的成熟技术，影响了CPU卡的成本控制。
　　本文主要内容是采用苏州国芯公司开发的高性能低功耗32位微处理器ET100芯片作为主控芯片，与载波为13.56MHz的射频芯片相连接，按照国际标准ISO14443和ISO7816来设计CPU卡开发板和COS系统。其中CPU卡开发板由ET100芯片、射频芯片、天线、电源组成，可以满足ISO14443中TypeA标准来和读卡器进行通信。COS系统的开发主要包括数据传输、命令解析、文件系统、安全验证四个模块，其中文件系统是COS的主要部分，文件系统的开发包括文件的初始化、文件的创建、文件的删除、文件数据获取、文件的查询、文件数据写入。命令格式遵循ISO7816协议的规定。
　　本文搭建了由CPU卡开发板、读卡器和上位机构成的测试平台。设计了FLASH读写功能和建立不同类型结构文件模型的测试。上位机软件可以通过读卡器自由控制发送命令，并且得到CPU卡开发板的回应，方便CPU卡开发板与读卡器的通信测试。ET100芯片的软件开发环境是CodeWarrior集成开发环境，可以方便地进行COS系统的程序开发;CPU卡开发板完全遵循ISO14443中TypeA协议，可以和市面上所有遵循此协议的读写设备相互通信，通过上位机软件方便地进行命令调试;COS系统移植性高。COS系统除了部分底层硬件驱动要修改，主要的文件系统可以方便的移植。

目录

封面

声明

摘要

英文摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 国内外发展现状

1．3 论文主要内容和结构

第二章 非接触智能卡相关技术及规范

2．1 智能卡介绍

2．2 非接触智能卡设计规范

2．2．1 ISO14443-1

2．2．2 ISO14443-2

2．2．3 ISO14443-3

2．2．4 ISO14443-4

2．3 本章小结

第三章 CPU卡设计

3．1 需求分析

3．1．1 功能性需求

3．1．2 非功能性需求

3．2 CPU卡开发板硬件设计

3．2．1 主控芯片ET100

3．2．2 存储空间设计

3．2．3 射频芯片

3．3 底层硬件驱动设计

3．3．1 射频芯片与ET100通信设计

3．3．2 FLASH读写设计

3．4 本章小结

第四章 COS的设计

4．1 COS主要模块

4．2 数据传输

4．3 命令解析

4．4 文件系统

4．4．1 文件数据结构

4．4．2 文件系统结构

4．4．3 文件初始化和选择

4．4．4 文件系统命令解释

4．5 本章小结

第五章 实现与测试

5．1 软件开发环境

5．2 CPU卡开发板和读卡器通信测试

5．2．1 测试环境

5．2．2 测试流程

5．3 文件系统测试

5．3．1 文件系统初始化测试

5．3．2 文件系统命令测试

5．4 测试结果

5．5 非功能性需求测试

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献