ARM處理器與IC卡接口的時序匹配
1 硬件接口
1.1 TDA8007簡介
TDA8007是NXP公司推出的IC卡讀卡芯片。它提供2個能同時滿足ISO7816標(biāo)準(zhǔn)、EMV和GSM1111標(biāo)準(zhǔn)的IC卡讀寫接口。處理器只需通過其接口控制并行通信來管理TDA8007,便可實現(xiàn)對IC卡的上電、下電及讀寫數(shù)據(jù)處理。TDA8007的片選信號和外部中斷信號線可以方便讀寫器處理多個IC卡頭;特別的硬件ESD處理、接口短路處理、電源出錯處理等,為IC卡和IC卡讀寫器提供了比較高的安全保護(hù);內(nèi)部集成的電源管理功能使其供電范圍可達(dá)2.7~6.0 V,通過電源管理可以給IC卡提供5.0 V、3.0 V及1.8 V的電源,以適合不同工作電壓的IC卡應(yīng)用。
1.2 TDA8007工作時序與ARM總線時序比較
在基于ARM核心的嵌入式系統(tǒng)中,程序大多數(shù)是存在外部NAND Flash里面的。當(dāng)TDA8007也接入總線時,若使用總線復(fù)用的方式,就需要把程序調(diào)用到內(nèi)存中運行,同時需要11個GPIO來控制TDA8007的讀寫。本文采用非總線復(fù)用的方式,ARM處理器選用LPC2220。LPC2220微控制器是基于一個支持實時仿真和嵌入跟蹤的32/16位ARM7TDMIS CPU。由于TDA8007最開始是為51核的單片機(jī)設(shè)計的,所以讀寫的時序和ARM的總線不同。 TDA8007和LPC2220的讀寫時序如圖1和圖2所示。
圖1 TDA8007的讀寫時序
圖2 LPC2220的讀寫時序
對比圖1和圖2,可以發(fā)現(xiàn)TDA8007和LPC2220的讀寫時序是不一樣的,因此無法直接連接。特別要說明的是,使用之前一定要深入研究芯片的數(shù)據(jù)手冊,時序匹配不對可能會導(dǎo)致二次布板。
1.3 解決方案
TDA8007無法直接連接到LPC2220,同時除非使用專門的GPIO接口,否則也無法采用總線復(fù)用的方式操作TDA8007,目前,大多數(shù)設(shè)計方案都是使用51單片機(jī)控制TDA8007,51單片機(jī)再與LPC2220進(jìn)行通信。本文提出了一種新的解決辦法,可以很方便使TDA8007連接到LPC2220處理器,操作方法和操作存儲器一樣。
通過比較可以很清楚看出,二者時序的主要區(qū)別在于讀寫信號的時序不同,如表1所列。
表1 TDA8007與LPC2220讀寫時序比較
針對TDA8007的獨特時序,將LPC2220的OE、WE信號進(jìn)行與操作,作為TDA8007的WR使能信號,使用一個GPIO口進(jìn)行讀寫控制,CS信號仍然不變,這樣的時序圖就非常符合讀寫的要求。圖3為TDA8007與LPC2220連接的電路圖。其中,TDA_RD/WR是GPIO。
圖3 TDA8007設(shè)計電路
2 軟件接口
由于TDA8007連接到ARM總線上時使用GPIO控制讀寫操作,所以程序也需進(jìn)行相應(yīng)修改。修改后讀寫函數(shù)如下:
#define TdaCS 0x83000040//TDA8007地址
unsigned char *volatile TDA=(unsigned char *)TdaCS;
uchar read_register(uchar address) {
uchar val;
IO3DIR=(IO3DIR |(0x0129));
IO3SET=(0x01 29);//RD控制,RD=1
val=TDA[address];
return val;
}
void write_register(uchar address, uchar _data){
IO3DIR=(IO3DIR |(0x0129));
IO3CLR=(0x01 29);//RD控制,RD=0
TDA[address]=_data;
IO3SET=(0x01 29);
}
3 結(jié)論
使用TDA8007時需要注意如下問題:
?、?外圍電路的配置。SAP和SAM、SBP和SBM、VUP和GND這3個電容的匹配非常重要,如果電容選擇錯誤,可能會導(dǎo)致上電失敗。按照經(jīng)驗,SAP和SAM、SBP和SBM之間均使用0.01 μF電容,VUP和GND之間使用220 nF電容。這種配置方式的實際使用效果好于按照demo電路的電容配置。
② 在大多數(shù)的使用環(huán)境下,TDA8007使用晶振為14.745 6 MHz。如果CPU的頻率比較低,最好進(jìn)行分頻。
③ 上電前最好先確定是否已經(jīng)插卡9,避免多次上電導(dǎo)致芯片燒毀。
本文的解決方案已經(jīng)在某公司金融POS系列產(chǎn)品中得到實際應(yīng)用。從目前的使用情況來看,可以通過國際EMV L1和L2認(rèn)證。
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