基于ARM的SIM卡檢測(cè)系統(tǒng)的研究

隨著現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于移動(dòng)產(chǎn)品的便攜性和便利性和高效性的要求越來(lái)越高。SIM卡作為智能卡中特殊的一種，采用標(biāo)準(zhǔn)的接觸式IC卡，符合IS07816標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，它沿襲了智能卡在安全中的特色，在移動(dòng)商務(wù)中扮演著很重要的角色。因此SIM卡的應(yīng)用范圍也變得越來(lái)越廣，可以應(yīng)用于金融、便捷支付等高端應(yīng)用領(lǐng)域。但是對(duì)于已經(jīng)投放到市場(chǎng)上的卡片，運(yùn)營(yíng)商對(duì)于鑒別是哪個(gè)供應(yīng)商供應(yīng)的產(chǎn)品比較困難，而且對(duì)于供應(yīng)商自己來(lái)說(shuō)對(duì)于自己生產(chǎn)的卡片進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)也是十分必要的。鑒于ARM的高性價(jià)比，本文采用一種基于ARM7TDMI內(nèi)核的CPU STR711FR2作為處理器作為系統(tǒng)核心，設(shè)計(jì)一款SIM卡讀卡系統(tǒng)，它可以兼容符合7816協(xié)議的A，B，C 3種卡片，用來(lái)讀出被芯片固化在芯片內(nèi)部的信息，以便來(lái)確認(rèn)芯片的生產(chǎn)商以及對(duì)芯片實(shí)現(xiàn)質(zhì)量檢測(cè)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
讀卡系統(tǒng)主要由讀卡模塊、串口通信模塊、USB通信模塊、JTAC下載調(diào)試模塊以及相應(yīng)的時(shí)鐘和復(fù)位電路模塊和上層軟件組成。主控電路由ST公司的STR711FR2及其外圍電路構(gòu)成，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)命令的發(fā)送和對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和處理。系統(tǒng)采用接觸式的工作方式，把芯片插入到接口插槽中，通過(guò)主控芯片發(fā)送指令完成對(duì)卡片數(shù)據(jù)的讀取，再把得到數(shù)據(jù)通過(guò)串口通信模塊把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)上，通過(guò)上層軟件對(duì)所接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和判斷，再把結(jié)果在PC機(jī)上面顯示。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)
2．1 平臺(tái)構(gòu)架
STR711FR2是ST公司的一款基于ARM7TDMI內(nèi)核、高性能、低成本、低功耗的微控制器。它內(nèi)嵌256+16 k的Flash以及64 k的RAM，具有豐富的外設(shè)：如智能卡ISO-7816-3接口、USB 2．0接口以及UART接口和豐富的IO接口等。
本系統(tǒng)STR711FR2作為主處理器，使用USB接口用來(lái)給系統(tǒng)供電，同時(shí)作為備用數(shù)據(jù)通道；JTAG接口用來(lái)給系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和下載固件；78 16智能卡接口作為插卡口；串口等用來(lái)傳輸讀到的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)由USB接口供電；STR711FR2由外部提供4 M晶振提供時(shí)鐘，32．768 k晶振作為輔助時(shí)鐘同時(shí)提供給內(nèi)部的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。STR711FR2與LTC1955之間通過(guò)串口發(fā)送不同的指令，來(lái)判斷插入卡片的類型，以便產(chǎn)生卡片相應(yīng)的電壓，然后發(fā)命令把數(shù)據(jù)讀出來(lái)，再通過(guò)串口通信模塊把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)上面顯示。硬件平臺(tái)構(gòu)架如圖2所示。

2．2 電源部分
USB接口部分電源電壓為5 V，最大電流可以達(dá)到500 mA，系統(tǒng)中的MCU和Reader是兩個(gè)主要的耗能元器件，其中STR711FR2滿負(fù)荷工作電流為200mA，LTC1955滿負(fù)荷工作電流不超過(guò)為100 mA。LTC1955以及STR711FR2額定電壓為3．3 V，因此需要將5 V轉(zhuǎn)換成3．3 V電壓，轉(zhuǎn)換芯片采用ASM1117S33。經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換之后系統(tǒng)完全可以使用USB進(jìn)行供電。另外STR711FR2支持USB2．0傳輸協(xié)議，所以可以將USB的差分線用1．5kΩ的電阻進(jìn)行弱上托，分別與主MCU的42腳和43腳相連。以此來(lái)支持USB的高速傳輸模式，因此此部分也可以作為備用的數(shù)據(jù)傳輸通道。電路如圖3所示。