文档介绍：MSP430 单片机与 CPU 卡接口函数设计
北京工商大学信息工程学院吴叶兰
北京握奇智能科技有限公司陈红军
利尔达电子中国有限公司季燕飞
摘要 CPU 卡以其良好的安全性和规范性被日益广泛的应用于各种嵌入式系统本文介绍
了用 MSP430 单片机来开发 CPU 卡的读写操作分析了其硬件和软件的设计
关键词 CPU 卡 MSP430 单片机 ETU
一引言
IC 卡是把具有存储加密及数据处理能力的芯片镶嵌在塑料基片中它既有智能性又
便于携带已作为一种安全方便快捷的支付工具和个人资料库在现代社会中得到了
广泛的应用
IC 卡按其工作方式分为接触式 IC 卡和非接触式 IC 卡两大类在接触式 IC 卡中按
其工作原理一般可分为存储 IC 卡和智能卡即 CPU 卡两类存储卡内部不含 CPU 只
能由硬件逻辑完成密码校验具有一定的安全性但其密码容易在线路中被跟踪破译一
般在安全性要求不高的情况下使用 CPU 卡由于内部带有微处理器在性能上比存储卡有
很大提高主要表现为
安全性 CPU卡采用密钥管理机制认证过程通过加密算法运算动态进行在实际应用中
被破译和攻击的可能性很小
兼容性 CPU卡信息传输方式遵循ISO7816-3国际标准这样芯片升级时不需要对系统内
的微控制器程序进行改动这是存储卡和逻辑加密卡所不能作到的
可扩展性由于CPU卡采用文件方式对数据进行存储并且可以对不同应用的数据文件进
行目录管理这样很容易实现一卡多用的方案
规范性采用CPU卡的COS 操作系统一般都满足金融卡规范如TIMECOS符合中国人民银
行PBOC金融卡规范这样就可以很方便地实现收费管理与金融系统的接轨
CPU 卡的这些优势使其在智能卡表通信设备交通收费网络安全金融设备等领
域得到越来越广泛的应用
二 CPU 卡的电气特性
CPU 卡是将集成电路芯片封装在卡片上形成的按照 ISO7816 标准 CPU 卡封装引脚如
下
图1 CPU 卡的引脚结构
触点号分配触点号分配
C1 电源电压(VCC) C5 地(GND)
C2 复位(RST) C6 空(NC)
C3 时钟(CLK) C7 输入/输出(I/O)
C4 空(NC) C8 空(NC)
CPU 卡的工作电源电压根据需要可以选择 5V 电压范围 — 和 3V 电压范围
— 两种其工作频率范围在 5V 条件下可以在 1MHz—5MHZ 之间进行选择电压
频率降低时工作频率会相应降低数据传递通过 I/O 口进行采用串行异步半双工方式
进行
三对 CPU 卡进行读写的硬件设计
在 CPU 卡式水气热表的设计中由于采用电池方式供电对单片机的低电压和低
功耗比较注重美国 TI 公司的 MSP430 系列的单片机在这方面由独特的优势并且可以满
足 CPU 卡的较高速率的通讯
1 MSP430F413 概述
MSP430F413 是美国 TI 公司最新推出的超低功耗 Flash 型16 位 RISC 指令集单片机具
有丰富的片内外围是一款性价比极高的单片机
8kb
flash
图 2 MSP430F413 内部结构
上图是 MSP430F413 的内部结构