ARM處理器與IC卡接口的時(shí)序匹配
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1 硬件接口
1.1 TDA8007簡(jiǎn)介
TDA8007是NXP公司推出的IC卡讀卡芯片。它提供2個(gè)能同時(shí)滿(mǎn)足ISO7816標準、EMV和GSM1111標準的IC卡讀寫(xiě)接口。處理器只需通過(guò)其接口控制并行通信來(lái)管理TDA8007，便可實(shí)現對IC卡的上電、下電及讀寫(xiě)數據處理。TDA8007的片選信號和外部中斷信號線(xiàn)可以方便讀寫(xiě)器處理多個(gè)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(xiě)器提供了比較高的安全保護；內部集成的電源管理功能使其供電范圍可達2.7～6.0 V，通過(guò)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卡應用。
1.2 TDA8007工作時(shí)序與ARM總線(xiàn)時(shí)序比較
在基于A(yíng)RM核心的嵌入式系統中，程序大多數是存在外部NAND Flash里面的。當TDA8007也接入總線(xiàn)時(shí)，若使用總線(xiàn)復用的方式，就需要把程序調用到內存中運行，同時(shí)需要11個(gè)GPIO來(lái)控制TDA8007的讀寫(xiě)。本文采用非總線(xiàn)復用的方式，ARM處理器選用LPC2220。LPC2220微控制器是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入跟蹤的32/16位ARM7TDMIS CPU。由于TDA8007最開(kāi)始是為51核的單片機設計的，所以讀寫(xiě)的時(shí)序和ARM的總線(xiàn)不同。 TDA8007和LPC2220的讀寫(xiě)時(shí)序如圖1和圖2所示。
圖1 TDA8007的讀寫(xiě)時(shí)序
圖2 LPC2220的讀寫(xiě)時(shí)序
對比圖1和圖2，可以發(fā)現TDA8007和LPC2220的讀寫(xiě)時(shí)序是不一樣的，因此無(wú)法直接連接。特別要說(shuō)明的是，使用之前一定要深入研究芯片的數據手冊，時(shí)序匹配不對可能會(huì )導致二次布板。
1.3 解決方案
TDA8007無(wú)法直接連接到LPC2220，同時(shí)除非使用專(zhuān)門(mén)的GPIO接口，否則也無(wú)法采用總線(xiàn)復用的方式操作TDA8007，目前，大多數設計方案都是使用51單片機控制TDA8007，51單片機再與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(guò)比較可以很清楚看出，二者時(shí)序的主要區別在于讀寫(xiě)信號的時(shí)序不同，如表1所列。
表1 TDA8007與LPC2220讀寫(xiě)時(shí)序比較
針對TDA8007的獨特時(shí)序，將LPC2220的OE、WE信號進(jìn)行與操作，作為T(mén)DA8007的WR使能信號，使用一個(gè)GPIO口進(jìn)行讀寫(xiě)控制，CS信號仍然不變，這樣的時(shí)序圖就非常符合讀寫(xiě)的要求。圖3為T(mén)DA8007與LPC2220連接的電路圖。其中，TDA_RD/WR是GPIO。
圖3 TDA8007設計電路
2 軟件接口
由于TDA8007連接到ARM總線(xiàn)上時(shí)使用GPIO控制讀寫(xiě)操作，所以程序也需進(jìn)行相應修改。修改后讀寫(xiě)函數如下：
#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 結論
使用TDA8007時(shí)需要注意如下問(wèn)題：
?、?外圍電路的配置。SAP和SAM、SBP和SBM、VUP和GND這3個(gè)電容的匹配非常重要，如果電容選擇錯誤，可能會(huì )導致上電失敗。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(shí)際使用效果好于按照demo電路的電容配置。
?、?在大多數的使用環(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。
?、?上電前最好先確定是否已經(jīng)插卡9，避免多次上電導致芯片燒毀。
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(shí)際應用。從目前的使用情況來(lái)看，可以通過(guò)國際EMV L1和L2認證。
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