NFC-SIM芯片設(shè)計(jì)及非接觸移動支付解決方案分析

1、Word文檔NFC-SIM芯片設(shè)計(jì)及非接觸移動支付解決方案分析隨著3G時(shí)代的到來,將來兩年內(nèi)移動終端身份識別SIM卡會向三個(gè)方面進(jìn)展：其一：高平安的身份識別平臺；其二：非接觸移動支付平臺；其三：大容量多應(yīng)用平臺。在移動互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入內(nèi)容為王的時(shí)代，移動支付成為一個(gè)必定的趨勢，SIM卡必定隨著這兩個(gè)趨勢的要求，向NFC非接觸移動支付及大容量方向進(jìn)展，最終會融合到一起，成為真正的多應(yīng)用平臺。 據(jù)深度了解，中國移動早在2021年就曾展現(xiàn)其“手機(jī)門票”服務(wù)，直到此次上海世博會，中國移動借此實(shí)現(xiàn)了該業(yè)務(wù)的大規(guī)模商業(yè)推廣，從而也成為目前國內(nèi)三大電信運(yùn)營商中首家綻開該業(yè)務(wù)的先行者。這無疑將為中國移動將來在該領(lǐng)域

2、的競爭搶得先機(jī)，而以“手機(jī)門票”為代表的電子銷售渠道，恰恰是將來電信運(yùn)營商爭奪的一個(gè)巨大市場。另外的兩家電信運(yùn)營商中國聯(lián)通和中國電信也在樂觀規(guī)劃并綻開非接移動支付的試點(diǎn)工作。 國際NFC組織于2021年成立，目前國際手機(jī)、電信、智能卡大廠幾乎都是會員，上海華虹于2021年底正式加入該組織，同年上海華虹樂觀綻開NFC-SIM的市場調(diào)研及概念性產(chǎn)品的預(yù)研工作。在非接觸移動支付產(chǎn)業(yè)化過程中，上海華虹樂觀推動并參加如下標(biāo)準(zhǔn)制定以及NFC-SIM芯片實(shí)際應(yīng)用測試聯(lián)調(diào)：08年下半年，上海華虹參加世博會手機(jī)票標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范起草制度；09年2月，上海華虹牽頭制定手機(jī)票測試規(guī)范及測試腳本；09年4月5月，上海華虹非接

3、觸移動支付產(chǎn)品參加中國移動外系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測試及端到端業(yè)務(wù)功能測試。 目前上海華虹已具備了高端SIM卡芯片的設(shè)計(jì)技術(shù),以及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)力量,2021年中完成以ARMSC10032位CPU為核心內(nèi)嵌384KB高牢靠性Flash3G高端SIM卡產(chǎn)品的量產(chǎn)投片，同年12月產(chǎn)品開頭批量供貨，在此高端產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及量產(chǎn)基礎(chǔ)上，上海華虹進(jìn)行了大量非接移動支付市場和技術(shù)的調(diào)研及產(chǎn)品定義，并于2021年底完成國內(nèi)第一顆高端NFC-SIM芯片的量產(chǎn)投片。圖1為上海華虹設(shè)計(jì)高端NFC-SIM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 1NFC-SIM芯片系統(tǒng)架構(gòu) 該芯片具有以下特點(diǎn)： 1)全新的單線協(xié)議(SWP)IP設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以支持最新的NFC

4、移動支付架構(gòu)，芯片實(shí)際測試SWP的傳輸速率為1.33Mbps； 2)豐富的內(nèi)部定時(shí)器,支持更高的SWPLDPU的傳輸速率； 3)高平安設(shè)計(jì)； 4)芯片在NFC系統(tǒng)饋電模式下應(yīng)用的支持(低功耗設(shè)計(jì)和芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)支持)； 5)低功耗設(shè)計(jì)； 6)采納高性能、高牢靠性嵌入式Flash(384KBFlash)及大量RAM同時(shí)滿意JAVA運(yùn)行的資源和速度要求。 7)為加快系統(tǒng)的處理響應(yīng)速度，有如下設(shè)計(jì)創(chuàng)新：將ARM中斷改為向量中斷，確保中斷響應(yīng)時(shí)間最短；硬件支持多級中斷優(yōu)先級嵌套； 8)豐富的IO接口設(shè)計(jì)：SPI、GPIO、7816,SWP； 9)雙芯片疊片封裝； 10)簡單的軟件系統(tǒng)支持。 實(shí)現(xiàn)手機(jī)移動

5、支付，手機(jī)SIM卡需采納特地NFC-SIM卡，在SIM卡中分出金融區(qū)域，用于銀行金融應(yīng)用。同時(shí)手機(jī)需要做相應(yīng)的改造以支持NFC。持卡人獲得支持NFC支付的手機(jī)和NFC-SIM卡后，通過手機(jī)遠(yuǎn)程激活金融區(qū)域，下載應(yīng)用程序。完成激活后，SIM卡中的金融區(qū)域即具有芯片信用卡的功能。手機(jī)NFC方式支付時(shí)，與芯片信用卡非接觸式支付相同。手機(jī)遠(yuǎn)程支付時(shí)，采納銀行供應(yīng)的WAP手機(jī)銀行、短信手機(jī)銀行模式。 2近場通信芯片-UICC物理連接 支持近場通信的用戶卡（NFC-SIM）通過C6管腳與近場通信芯片相連，以保證近場通信芯片與用戶卡之間的通信，參見圖2。非接觸移動支付終端(支持NFC-SIM手機(jī))的硬件結(jié)構(gòu)

6、如圖3所示，由近場通信模塊、無線通信模塊、主掌握器、SIM卡模塊、輸出、輸入、存儲、外部接口組成，移動臺中的近場通信模塊通過單線通信協(xié)議與SIM卡之間進(jìn)行通信。 SIM卡存放用戶密鑰，存放用戶的各種近場通信應(yīng)用。其中： 1、近場通信模塊：實(shí)現(xiàn)近場通信三種工作模式，傳輸應(yīng)用數(shù)據(jù)至SIM卡或主掌握器； 2、無線通信模塊：完成移動臺的通信功能，供應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸信道； 3、主掌握器：掌握移動臺中的各種應(yīng)用，掌握近場通信模塊工作模式的轉(zhuǎn)換； 4、SIM卡模塊：對SIM卡進(jìn)行管理； 5、輸出：對文字和視頻進(jìn)行顯示，播放聲音； 6、輸入：外部信息的輸入； 7、存儲：存儲移動臺運(yùn)行過程中的信息，存放用戶文件； 8

7、、外部接口：終端與外設(shè)的交互通道； 9、電源模塊：供應(yīng)電源； 10、單線通信協(xié)議：連接移動臺中的近場通信芯片與SIM卡，通過此協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)SIM卡中的非接觸式應(yīng)用；SIM卡需要供應(yīng)一個(gè)管腳支持。 SWP接口與手機(jī)終端兼容性的聯(lián)合調(diào)試 1）技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)：由于SWP通信協(xié)議同樣正處于協(xié)議的修改和完善階段，國際NFC標(biāo)準(zhǔn)化組織目前所發(fā)布的適合非接移動支付芯片通信接口SWP7.6版本剛剛發(fā)布，因此在SIM卡與手機(jī)終端聯(lián)合調(diào)試過程中存在肯定的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，由于目前供應(yīng)CLF主控芯片的廠商只有Inside一家，存在SIM卡與手機(jī)之間通信上的兼容性問題以及更多的設(shè)計(jì)上不確定因素。 2）規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)對策：目前上海華虹討論

8、并熟識SWP通信協(xié)議，同時(shí)在FPGADEMO2.0上進(jìn)行協(xié)議功能以及兼容性方面的驗(yàn)證已經(jīng)通過，上海華虹已經(jīng)同中興手機(jī)事業(yè)部聯(lián)合驗(yàn)證開展NFC手機(jī)與非接移動支付芯片之間通信的功能及兼容性測試合作。同時(shí)已經(jīng)在SWP的協(xié)議分析儀TC3上測試SWP模塊設(shè)計(jì)的兼容性。 系統(tǒng)中斷的快速響應(yīng)與處理 1）技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)：芯片內(nèi)中斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)直接影響系統(tǒng)的性能，對于非接移動支付芯片來說中斷的優(yōu)先級排隊(duì)、中斷的響應(yīng)時(shí)間、及中斷的處理速度，直接影響RTOS的運(yùn)行速度及多任務(wù)的處理性能。從目前的非接移動支付產(chǎn)品定義來看至少包含兩個(gè)通信接口，ISO7816/SWP兩個(gè)接口同時(shí)并行工作，并且CPU對兩個(gè)接口協(xié)議棧的處理實(shí)行中斷優(yōu)

9、先級加時(shí)間片的管理方式，假如系統(tǒng)中斷設(shè)計(jì)得不合理，直接的風(fēng)險(xiǎn)便是系統(tǒng)無法滿意非接移動支付芯片的應(yīng)用需求。 2）規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)對策：上海華虹設(shè)計(jì)32位設(shè)計(jì)平臺采納高性能中斷掌握器，同時(shí)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之處，采納了高性能體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并經(jīng)過具體的系統(tǒng)性能方面的靜態(tài)計(jì)算與分析討論。確保中斷優(yōu)先級定義滿意非接移動支付芯片的實(shí)際應(yīng)用需求。 本文小結(jié) 移動運(yùn)營商對新產(chǎn)品新業(yè)務(wù)的推廣，例如移動支付和非接移動支付，還取決于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的成熟速度。諸如，與移動支付對應(yīng)的NFC終端手機(jī)最快今年第四季度才有量產(chǎn)，支持非接觸移動支付的手機(jī)目前還很少。這些都會影響NFC-SIM和非接觸移動支付IC卡的上量時(shí)間?？ǖ倪M(jìn)展很有可能走在終端前面，但由于終端的換代需要時(shí)間，從而影響卡的批量發(fā)行時(shí)間。移動運(yùn)營商目前的對策是先行推新的卡片，而不管手機(jī)是否已升級。這對我們來說是利好消息。 移動支付應(yīng)用由于涉及到移動運(yùn)營商和傳統(tǒng)金融行業(yè)的融合，雙方的談判過程必定是一個(gè)反復(fù)和長期的過程。移動運(yùn)營商先從小額支付（公