低功耗雙界面CPU智能卡芯片的研究與設計.pdf

1、目前智能卡根據卡中的集成電路不同可大體分為邏輯加密卡和CPU卡。我國市場上最常見的IC卡是邏輯加密卡，這類IC卡憑借較高的性價比得到了廣大用戶的青睞，并已被廣泛應用于公交、醫(yī)療、校園一卡通，門禁等領域。由于邏輯加密卡芯片采用的是流密碼技術，密鑰長度也不是很長，普遍存在著較大的安全隱患，有被黑客破解的可能。在金融、身份識別、電子護照等對安全要求比較高的領域目前更傾向于使用內嵌微處理器的CPU卡芯片。
　　 CPU卡芯片比邏輯加密卡

2、具有更高的安全性，內部有雙重安全機制，第一重是芯片本身集成的加密算法模塊；第二重保護則是CPU卡芯片特有的COS(ChipOperating System)系統(tǒng)。除此以外，CPU卡可以實現真正的一卡多用。但是CPU卡芯片比邏輯加密卡芯片設計更復雜，特別是接觸式、非接觸式雙重應用的雙界面智能卡芯片設計難度則更大。研制出低功耗高可靠性的雙界面CPU卡芯片，已成為國內外智能卡芯片研發(fā)機構的工作重點和主攻方向。本論文根據雙界面智能卡芯片的應用需

3、求，在低功耗方面開展了針對性的研究。
　　 在雙界面智能卡系統(tǒng)架構的基礎上，論文針對非接觸應用條件下對低功耗要求的特殊性，采用了低功耗管理、具體電路結構等不同層級總共九種有效低功耗設計方法來降低芯片的峰值功耗，并對功耗仿真結果進行了詳細比較。
　　 接著論文首次提出了一種能夠根據系統(tǒng)實際運行的負載情況以及能量耦合情況自動調節(jié)無源芯片工作頻率的方法，即動態(tài)頻率調整(Dynamic FrequencyScaling)方法。使

4、用該方法后，使得智能卡芯片在非接觸應用時，工作距離比不使用該方法(四分頻)至少延長了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，平均交易時間縮短了18％。
　　 論文又詳細地介紹了在智能卡芯片設計中，異步電路設計方法相較于同步電路設計方法的巨大優(yōu)勢，并且應用專門描述異步電路的Balsa語言和用于同步電路描述的verilog語言分別實現了DES算法的四相捆綁數據協(xié)議的異步電路設計，然后和采用同步電路設計方法的DE