用于实现非接触式智能卡读卡器的单芯片soc的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于实现非接触式智能卡读卡器的单芯片SOC，包括：内嵌在所述单芯片SOC中的控制单元CU和接口单元IU；所述控制单元CU通过通用串口与PC主机端进行通信，并且对所述接口单元IU进行控制；所述接口单元IU通过射频天线与IC卡进行通信、协议解析并将信息反馈给所述控制单元CU；所述控制单元CU与接口单元IU通过内部总线实现通信。本发明能显著降低成本，增加效益，节省电路板的面积。
【专利说明】用于实现非接触式智能卡读卡器的单芯片SOC
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能卡读卡器领域，特别是涉及一种用于实现非接触式智能卡读卡器的单芯片SOC (片上系统)。
【背景技术】
[0002]从终端公司一OEM (代工生产)和ODM (原始设计制造商)厂商一芯片供应商，智能卡价值链的所有业者都在努力提高功能整合度，它是智能卡降低成本和节省电路板面积给其它功能的重要关键环节。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种用于实现非接触式智能卡读卡器的单芯片S0C，能显著降低成本，增加效益，节省电路板的面积。
[0004]为解决上述技术问题，本发明的用于实现非接触式智能卡读卡器的单芯片S0C，包括:内嵌在所述单芯片SOC中的⑶(控制单元)和IU (接口单元);所述⑶通过通用串口与PC (个人电脑)主机端进行通信，并且对所述IU进行控制；所述IU通过射频天线与IC (集成电路)卡进行通信、协议解析并将信息反馈给所述CU ;所述CU与IU通过内部总线实现通?目。
[0005]本发明在单芯片SOC中内嵌了控制单元⑶和完全支持IS014443 Α/Β协议的接口单元IU，取代了目前采用的两颗芯片方案。软件硬件完全由方案商提供，实现智能卡行业的Turn-Key (交钥匙)模式。本发明的单芯片SOC方案能为客户在元器件采购，PCB Layout(PCB画板布线)，硬件电路设计，软件调试，库存控制，成本核算等方面提供便捷；能显著降低制造成本，增加厂商的效益，节省电路板的面积。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]下面结合附图与具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明:
[0007]附图是所述用于实现非接触式智能卡读卡器的单芯片SOC结构框图。
【具体实施方式】
[0008]参见附图所示，所述用于实现非接触式智能卡读卡器的单芯片SOC包括:内嵌在所述单芯片SOC 18中的⑶16和IU17，即单芯片SOC 18为一颗芯片同时集成了⑶16和IU 17。
[0009]所述⑶16通过通用串口 6与PC主机5端进行通信，并且对所述IU 17进行控制；所述IU 17通过射频天线12与IC卡14进行通信、协议解析并将信息反馈给所述⑶16。所述⑶16与IU 17通过内部总线11实现通信。
[0010]所述CU 16包括:80C51内核8、UART (通用串行接口)模块7、PLL (内部锁相环)9和PMU (电源管理系统)10。所述80C51内核8，主要用于协调控制单芯片SOC内部各个模块，以及与PC主机5的通信。所述UART模块7作为80C51内核8与PC主机5的通信桥梁。PMU 10用于为整个单芯片SOC内部模块提供其所需电源。
[0011]外部OSC (晶振)3通过I/O接口 4与所述⑶16的PLL (内部锁相环)9相连接。外部OSC 3用于为单芯片SOC提供时钟，PLL 9在所述80C51内核8的控制下，将外部OSC3提供的时钟生成为单芯片SOC内部模块工作需要的各种时钟。
[0012]电源I为所述单芯片SOC 18提供电源。所述电源1、外接OSC 3和外围电路2(外围电路包括电阻，电容，电感，三极管等基本元器件)组成最小系统(即实现所述单芯片SOC必须的最基本的兀器件)。
[0013]所述IU 17为完全支持IS014443 A/B协议的接口模块。
[0014]测试板15用于在单芯片SOC设计时排查芯片缺陷和故障，通过接口 13与IU 17连接。该接口 13可采用串行接口。
[0015]上行数据流:
[0016]PC主机5通过通用串口 6与⑶16的UART模块7进行通信后，由该UART模块7将数据通过内部总线11 (类似于CPU接口的CS/WR/RD/ADDR/DATA)发送给⑶16的80C51内核8 ;该80C51内核8对数据进行分析处理，解析PC主机5的各种指令，再通过内部总线11发送给IU 17，IU 17进行IS014443协议的封装，最后通过射频天线12发送给IC卡14。
[0017]下行数据流:
[0018]IC卡14通过射频天线12发送数据给单芯片SOC 18的IU 17，IU 17进行IS014443协议解包后，通过内部总线11返回给CU 16的80C51内核8，80C51内核8对数据进行处理后通过内部总线11发送给UART模块7，再由UART模块7通过通用串口 6将数据返回给PC主机5。
[0019]与传统的读卡器不同，将⑶16和IU 17集成为一体，而IU 17中的模块是必须完全需要的，故设计时，只要按需增减或合并CU 16中的模块。例如设计芯片时可以将二者重复的模块合并，比如:RAM/R0M/HMER (随机存储器/只读存储器/定时器)/PMU (电源管理模块)/CLK (时钟模块)等，另外可将传统的MCU中在智能卡读卡器上不需要的模块去掉，比如SPI (串行外围设备接口)/部分PORT (端口)等。
[0020]将智能卡读卡器主要系统集成为单芯片可为读卡器制造商带来极大好处。传统的读卡器需要两颗芯片来组成:MCU (微控制单元)和READER (读卡器芯片)，而单芯片读卡器可用一颗单晶元集成电路取代读卡器内的多个重要子系统。由于这些子系统间的通信量很庞大，单芯片设计还能省下原本所需的多颗分立元件和无源元件，据估计最简单的单芯片读卡器解决方案只需几十颗元器件就能实现完整功能。这表示读卡器制造商将会省下可观元器件、生产、插件、采购和库存成本。库存元器件数目和种类的大量减少不但让供应链运作更顺畅，还能大幅降低元器件短缺导致的生产线停工风险。除此之外，单芯片读卡器还能免除元器件绕线作业，使得电路板从传统八层板简化为六层板或四层板，电路板制造成本最多则能节省三成到五成。除此之外，由于许多电路功能都整合到一颗芯片，半导体供货商将能针对系统规格进行更完整的测试和保证，其范围远超过单独供应的多颗元器件。对读卡器而言，这能缩短工厂测试时间、提高测试效率和减少顾客退货率。追求利润是所有读卡器制造商都要面对的重大挑战之一，其中又以ODM厂商承受的压力最大。单芯片读卡器只要让读卡器制造商的广品良率提闻1%，就表不他们的利润最闻会增加很多。[0021]真正单芯片解决方案的另一优点是厂商只需采购一颗器件，而不是由多颗元器件构成的芯片组。厂商若采用芯片组或需要另一颗电源管理器件的某些所谓“单芯片解决方案”，那么只要芯片组有任何元器件缺货，读卡器生产线就会停摆。不幸的是，竞争激烈的市场环境迫使厂商必须严格控制库存，因此元器件缺货可能在智能卡产业出现。
[0022]随着电路板所需元器件大幅减少，所有子系统又都集成至一颗芯片，系统最佳化过程所需的硬件和软件调校工作将变得更简单。单芯片读卡器还应整合所有系统频率功能，并将它作成只需搭配一颗石英晶体。除此之外，由于单芯片读卡器将全部功能整合至一颗芯片，设计人员还能将多项系统效能指针最佳化，只要所有子系统集成至单颗芯片，温度和半导体工艺变异等效应都能获得补偿。最后，由于需要互传信息的所有功能模块全部紧密集成至同一颗芯片，系统时序也能最佳化以提供效率最高的全系统耗电控制。
[0023]嵌入式行业都知道降低成本的关键是透过单芯片将功能整合发挥到极限，而一颗芯片不影响效能，这样才会让功能整合发挥最大效益。单芯片整合的最好例证就是手机行业，据ABIResearch (—个半导体行业的分析机构)的最新预测，2009年，单芯片手机基带处理器芯片组只占总基频处理器出货量的19%，但2015年这一比例将升至47%，年复合增长率为21%。用于连接处理器的独立芯片组也存在类似情况，尽管不断被组合芯片夺取市场，但在2015年，其比率仍然占总出货量的59%。包括高通，TI，展讯，MTK，Broadcom等等知名公司都在向整合芯片进军。
[0024]以上通过【具体实施方式】对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于实现非接触式智能卡读卡器的单芯片片上系统soc，其特征在于，包括:内嵌在所述单芯片片上系统SOC中的控制单元⑶和接口单元IU ;所述控制单元⑶通过通用串口与PC主机端进行通信，并且对所述接口单元IU进行控制；所述接口单元IU通过射频天线与集成电路IC卡进行通信、协议解析并将信息反馈给所述控制单元CU ;所述控制单元⑶与接口单元IU通过内部总线实现通信。
2.如权利要求1所述的单芯片片上系统S0C，其特征在于:所述控制单元CU包括:80C51内核、通用串行接口 UART模块、内部锁相环PLL和电源管理系统PMU ;所述80C51内核用于协调控制单芯片片上系统SOC内部各个模块，以及与PC主机的通信；所述通用串行接口 UART模块用于80C51内核与PC主机的通信；所述电源管理系统PMU用于为单芯片片上系统SOC内部模块提供其所需电源。
3.如权利要求2所述的单芯片片上系统S0C，其特征在于:所述PC主机通过通用串口与通用串行接口 UART模块进行通信后，由该通用串行接口 UART模块将数据通过内部总线发送给80C51内核；该80051内核对数据进行分析处理，解析PC主机的各种指令，再通过内部总线发送给接口单元IU，该接口单元IU进行IS014443协议的封装，最后通过射频天线发送给集成电路IC卡； 所述集成电路IC卡通过射频天线发送数据给接口单元IU，该接口单元IU进行IS014443协议解包后，通过内部总线返回给80C51内核，该80C51内核对数据进行处理后通过内部总线发送给通用串行接口 UART模块，再由通用串行接口 UART模块通过通用串口将数据返回给PC主机。
4.如权利要求1所述的单芯片片上系统S0C，其特征在于:所述接口单元IU为完全支持IS014443A/B协议的接口模块。
【文档编号】G06F13/20GK103473189SQ201210183759
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年6月6日 优先权日:2012年6月6日
【发明者】王亮 申请人:上海华虹集成电路有限责任公司