AMBA总线智能卡控制器设计：协议支持与FPGA验证

本文主要探讨了基于AMBA总线的智能卡控制器的设计方法。AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）是ARM公司开发的一种低层互连标准，专为嵌入式系统中的高性能处理器与外围设备之间的通信设计。在这个设计中，作者构建了一个符合ISO/IEC 7816-3标准的接触式智能卡控制器，该标准定义了智能卡与外部设备之间的交互规则。 智能卡控制器的核心目标是支持字符传输和块传输两种不同的数据交换方式，前者以字节为单位进行，支持奇偶校验，而后者则是以数据块的形式传输，采用CRC/LRC（循环冗余校验/有限长循环冗余校验）软件校验来保证数据完整性。控制器设计的关键步骤包括： 1. **复位过程**：控制器在检测到智能卡插入后，首先进行冷复位，向智能卡发送初始化信号，智能卡随后返回确认信息。若冷复位失败，则尝试热复位。若热复位也不成功，会话将终止并释放智能卡。 2. **接口协议**：控制器与智能卡之间的通信遵循ISO/IEC 7816-3标准，确保了数据交换的准确性和一致性。这涉及到参数协商，如波特率、时钟同步等因素。 3. **基本时间单元ETU**：每个数据传输过程中，一个基本时间单元ETU表示一个数据位的传输时间，这对于保持数据传输的同步至关重要。 该控制器设计被集成在AMBA总线架构下的Garfield系列芯片SEP4020中，采用了硬件描述语言Verilog进行实现，利用EDA工具如VCS和Design Compiler进行仿真和综合。设计验证阶段，作者选择了Altera公司的FPGA平台，通过0.18μm工艺进行了实际芯片制作，并成功实现了功能验证。 本文不仅详细介绍了智能卡控制器的设计原理和实现流程，还展示了其在实际应用中的可扩展性和可靠性，为嵌入式系统中的智能卡通信提供了技术支持。通过这个项目，可以观察到现代硬件设计如何结合标准协议和先进技术，以提升系统的效率和兼容性。