[实用新型]非接触智能卡仿真器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种智能卡仿真器，具体来说，涉及一种基于FPGA和射频芯片的非接触智能卡仿真器。

背景技术

智能卡（Smart Card）是一种内嵌有集成电路芯片的塑料卡的通称，按所嵌的芯片类型的不同，IC卡可分为三类：存储卡、逻辑加密卡和CPU卡，但只有CPU卡才算是真正意义的智能卡。智能卡（CPU卡）内的集成电路包括中央处理器（CPU）、可编程只读存储器EEPROM、随机存储器RAM和固化在只读存储器ROM中的卡内操作系统COS(Chip Operating System)，一般采用集成有CPU、存储器和外设的微控制器（MCU）作为智能卡的总控制单元。

FPGA（Field Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，是专用集成电路（ASIC）中集成度最高的一种，用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置，以实现用户的逻辑，因而也被用于对CPU的模拟。用户对FPGA的编程数据放在Flash或者EEPROM芯片中，通过上电加载到FPGA中，对其进行初始化；也可在线对其编程，实现系统在线重构，这一特性可以构建一个根据计算任务不同而实时定制的MCU。

射频芯片在一块芯片上集合了信号调制解调、信号射频发射、信号接收和信号电平转换等功能，在实际应用中，射频芯片外围电路十分简单，可方便与单片机、FPGA或DSP连接，在环境和电磁兼容性方面可满足工业设备或军工设备的使用要求。

RFID智能卡是将RFID技术融入智能卡种，又称为非接触式智能卡。其特点在于：智能卡与读卡设备无电路接触，而是通过非接触式的读写技术（RFID技术）进行读写，RFID智能卡芯片对仿真器有十分苛刻的要求：

1、仿真器能提供COS程序（可以是汇编语言、C语言等）的代码编辑环境和将COS程序代码编译为智能卡CPU可以执行的机器指令码的编译环境并能将编译后的机器指令码下载到仿真器，由仿真器执行；

2、智能卡硬件仿真系统，即智能卡仿真实验的硬件实验平台，能对智能卡硬件系统进行完全仿真，借助硬件试验平台可以完成各种智能卡相关性能测试研究工作；

3、仿真器不能占用用户资源， 即硬件仿真系统的智能卡CPU功能与真正卡片完全相同，同时仿真器系统的效率：程序下载效率、debug效率，即通行效率和debug反馈效率要高。

现有的不足：目前现有的众多RFID智能卡芯片仿真器，通常不能满足或不能全部满足RFID智能卡芯片对仿真器的苛刻要求，因此，现有的RFID智能卡芯片仿真器难以直接应用于RFID智能卡领域。

实用新型内容

针对以上的不足，本实用新型提供了一种基于FPGA和射频芯片的非接触智能卡仿真器，它操作简便，高效率，高可靠，实现成本低的高性能RFID智能卡芯片仿真器，能够满足RFID智能卡芯片对仿真器苛刻要求，可应用于无源RFID智能卡芯片领域。

本实用新型的非接触智能卡仿真器包括仿真天线，与所述仿真天线通过无线通道通讯的模拟前端，以及与所述模拟前端通过有线通道通讯的仿真单元，所述模拟前端采用射频芯片实现，模拟前端与仿真天线之间遵循ISO-IEC-14443协议。

所述仿真单元采用FPGA芯片实现，所述模拟前端与仿真单元之间遵循USBv2.0通讯协议。

所述仿真单元包括数字基带和定制MCU两部分。

所述数字基带由米勒解码单元、曼彻斯特编码单元、CRC校验单元、数据寄存器、奇偶检验单元、映射单元、防碰撞单元和主状态机组成；所述定制MCU由随机数发生器、只读存储器、随机存取存储器、电可擦除只读存储器、中央处理器和3DES协处理器组成。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型在软件端集成了FPGA文件和COS文件程序源代码编写、编辑界面，源程序编译界面，程序代码下载界面，源程序运行、跟踪、调试界面，而在硬件端把仿真天线放在读卡器上即可，开发者可在PC的软件集成系统里把FPGA文件下载到FPGA开发板，并实现和完成COS程序开发、调试的各个过程，故在PC端即可实现对智能卡的仿真。

2、本实用新型在软件端实现了对程序下载效率、debug效率，即通行效率和debug反馈效率的提高，而在硬件端，仿真系统的CPU实现功能和智能卡完全一致，故不会占用用户的系统资源。