LTEISOIEC串行通信協(xié)議的FPGA實(shí)現(xiàn)（頁）

1、iso/1ec7816-3串行通信協(xié)議的fpga實(shí)現(xiàn)1引言隨看導(dǎo)航定位中數(shù)據(jù)安全要求的不斷捉高，導(dǎo)航數(shù)據(jù)加密越來越普遍，因此用于數(shù)據(jù)解密運(yùn)算的sim卡得 以大量應(yīng)用。把dsp中解調(diào)數(shù)據(jù)輸入到sim卡屮進(jìn)行解密，就需要轉(zhuǎn)換設(shè)備把dsp并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合 iso /iec7816-3串行通信協(xié)議能被sim正確接收的串行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換沒備還需要把sim卡返回?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 并行數(shù)據(jù)寫入dsp進(jìn)行處理。另外，隨著fpga在性能資源的不斷提高，他在導(dǎo)航方而開始嶄靈頭角。由t fpga具有可重構(gòu)、可綜合 優(yōu)化等優(yōu)點(diǎn)，所以選用fpga實(shí)現(xiàn)dsp到sim間的數(shù)據(jù)通信是一個(gè)比較理想的方案。2 iso / iec7816

2、-3串行通信協(xié)議iso/iec7816-3規(guī)定了 ic卡的電氣特性和傳輸協(xié)議。由接口設(shè)備給ic卡提供電源、復(fù)位信號(hào)和時(shí)鐘, 卡和接口設(shè)備間通過i/o端ii進(jìn)行串行通信o i/o端口共存在兩種狀態(tài):發(fā)送狀態(tài)和接收狀態(tài)。ic卡根據(jù)通信協(xié)議町分為接觸式和罪接觸式兩種。接觸式ic卡主要采用t=0和t=1通信協(xié)議。t=0是異步半雙工字符傳輸協(xié)議，t=1是異步半雙工塊傳輸協(xié)議。接他式ic卡以圖1所示的字符幀方式傳輸。保護(hù)時(shí)阿圖17816-3協(xié)議字符幘格式吊行通信是按位傳送的，每位信息寬度定義為基本時(shí)間單位etu(elementary time unit)。在復(fù)位應(yīng)答期間 的信息寬度為44初始etus為37

3、2個(gè)時(shí)鐘周期。復(fù)位應(yīng)答后的信息寬度稱為勢(shì)前etus計(jì)算公式為：當(dāng)前etu-其中:f是時(shí)鐘頻率變換因數(shù),d是比特率調(diào)整因數(shù)，f是時(shí)鐘頻率。在木方案的設(shè)計(jì)屮，對(duì)協(xié)議規(guī)定字符幀格式的校驗(yàn)位做了調(diào)整，在木設(shè)計(jì)屮以©為幀起始位，以t作為結(jié) 束位。從高電平的結(jié)束位到低電平的起始位能確保字符幀正確地傳輸。3用fpga實(shí)現(xiàn)dsp與sim卡間串行通信的方案dsp與sim卡間串行通信實(shí)現(xiàn)原理圖如圖2所示。圖2 dsp與sim卡何通信實(shí)現(xiàn)原理陽由圖2可知，dsp通過i/o控制.并/串轉(zhuǎn)換和串/并轉(zhuǎn)換完成對(duì)sim卡的信息讀寫。在此系統(tǒng)屮，兩 個(gè)轉(zhuǎn)換起到最主要的作用，他們完成并行信息和符合串行協(xié)議的串行信息間

4、的轉(zhuǎn)換。fpga實(shí)現(xiàn)dsp與sim卡間串行通信的方框圖如圖3所示。圖3 dsp與sim卡間遇仕fpga實(shí)現(xiàn)方框圖fpga設(shè)計(jì)主要包括dsp與fpga數(shù)據(jù)通信接口設(shè)計(jì).地址譯碼.fifo緩存.并/串、串/并轉(zhuǎn)換、sim卡輸入輸岀控制等模塊。fifo緩存dsp輸入數(shù)據(jù)和串/并轉(zhuǎn)換厲數(shù)據(jù)，并/串、串/并實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)和串行數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換，sim卡輸入輸出控制利用發(fā)送fifo空標(biāo)志及時(shí)地選通冋路。dsp與sim卡間操作流程如圖4所示。圖4 dsp與sim卡操作流程圖4 fpga設(shè)計(jì)中的主要模塊及其仿真結(jié)果木課題選用ti公司的dsp芯片和altera公司的fpga芯片(ep2s15f672c5)完成所有設(shè)計(jì)

5、。利川兩個(gè)鎖相環(huán)ip核生成系統(tǒng)所需62 mhz時(shí)鐘，此時(shí)鐘川作fpga的62 mhz系統(tǒng)時(shí)鐘。利川分頻模塊牛成sim卡所需的5 mhz時(shí)鐘和生成巾行數(shù)據(jù)所襦的5 mhz時(shí)鐘的32分頻。fpga設(shè)計(jì)屮選用2個(gè)fifo ip核來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存以此來實(shí)現(xiàn)dsp與sim卡連續(xù)通信。fifo的仿真結(jié)果如圖5所示。山于sim和fifo對(duì)復(fù)位時(shí)鐘的要求很嚴(yán)格，所以木設(shè)計(jì)采用通過dsp對(duì)fpga屮一寄存器寫tot生成 軟復(fù)位脈沖。此種軟復(fù)位方法完成復(fù)位既方便又不容易出錯(cuò)。此fpga設(shè)計(jì)中最重要的兩個(gè)模塊就是并/串轉(zhuǎn)換和串/并轉(zhuǎn)換模塊，并/串轉(zhuǎn)換模塊把dsp輸入的并 行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成寬度為5 mhz時(shí)鐘32分頻的串行數(shù)據(jù)。串/并轉(zhuǎn)換模塊再把sim卡返回的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 dsp接收的并行數(shù)據(jù)。并/串轉(zhuǎn)換和串/并轉(zhuǎn)換模塊的仿真結(jié)果如圖6所示。sm32分魏肝鉀； 改fifo誼俛艮總-井行斂撫中行占岀亡廣亠 5m 時(shí)半打w入1- 并行報(bào)出疤二r -fifo 便!ft：圖6 并/串串/并轉(zhuǎn)換仿真圖ill于sim卡采川單i / 0 口的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出，利川發(fā)送fifo的空標(biāo)志輸岀判斷所有信息指令成 功寫到sim卡之后,fgpa中控制dsp寫命令字來選通由sim尺到fpga的回路。5結(jié)語在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)iso/iec7816-3協(xié)議通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)，通信的實(shí)時(shí)性、可靠性和穩(wěn)定性不好。與傳 統(tǒng)方案相比，fpg