基于ARM的SIM卡檢測系統的研究

隨著現代社會科學技術的發展，人們對于移動產品的便攜性和便利性和高效性的要求越來越高。SIM卡作為智能卡中特殊的一種，采用標準的接觸式IC卡，符合IS07816標準規范，它沿襲了智能卡在安全中的特色，在移動商務中扮演著很重要的角色。因此SIM卡的應用范圍也變得越來越廣，可以應用于金融、便捷支付等高端應用領域。但是對于已經投放到市場上的卡片，運營商對于鑒別是哪個供應商供應的產品比較困難，而且對于供應商自己來說對于自己生產的卡片進行質量檢測也是十分必要的。鑒于ARM的高性價比，本文采用一種基于ARM7TDMI內核的CPU STR711FR2作為處理器作為系統核心，設計一款SIM卡讀卡系統，它可以兼容符合7816協議的A，B，C 3種卡片，用來讀出被芯片固化在芯片內部的信息，以便來確認芯片的生產商以及對芯片實現質量檢測。

1 系統結構
讀卡系統主要由讀卡模塊、串口通信模塊、USB通信模塊、JTAC下載調試模塊以及相應的時鐘和復位電路模塊和上層軟件組成。主控電路由ST公司的STR711FR2及其外圍電路構成，主要實現對命令的發送和對收到的數據進行傳輸和處理。系統采用接觸式的工作方式，把芯片插入到接口插槽中，通過主控芯片發送指令完成對卡片數據的讀取，再把得到數據通過串口通信模塊把數據傳輸到PC機上，通過上層軟件對所接收到的數據進行處理和判斷，再把結果在PC機上面顯示。系統結構如圖1所示。

2 硬件平臺設計
2．1 平臺構架
STR711FR2是ST公司的一款基于ARM7TDMI內核、高性能、低成本、低功耗的微控制器。它內嵌256+16 k的Flash以及64 k的RAM，具有豐富的外設：如智能卡ISO-7816-3接口、USB 2．0接口以及UART接口和豐富的IO接口等。
本系統STR711FR2作為主處理器，使用USB接口用來給系統供電，同時作為備用數據通道；JTAG接口用來給系統進行調試和下載固件；78 16智能卡接口作為插卡口；串口等用來傳輸讀到的數據。系統由USB接口供電；STR711FR2由外部提供4 M晶振提供時鐘，32．768 k晶振作為輔助時鐘同時提供給內部的實時時鐘。STR711FR2與LTC1955之間通過串口發送不同的指令，來判斷插入卡片的類型，以便產生卡片相應的電壓，然后發命令把數據讀出來，再通過串口通信模塊把數據傳輸到PC機上面顯示。硬件平臺構架如圖2所示。

2．2 電源部分
USB接口部分電源電壓為5 V，最大電流可以達到500 mA，系統中的MCU和Reader是兩個主要的耗能元器件，其中STR711FR2滿負荷工作電流為200mA，LTC1955滿負荷工作電流不超過為100 mA。LTC1955以及STR711FR2額定電壓為3．3 V，因此需要將5 V轉換成3．3 V電壓，轉換芯片采用ASM1117S33。經過轉換之后系統完全可以使用USB進行供電。另外STR711FR2支持USB2．0傳輸協議，所以可以將USB的差分線用1．5kΩ的電阻進行弱上托，分別與主MCU的42腳和43腳相連。以此來支持USB的高速傳輸模式，因此此部分也可以作為備用的數據傳輸通道。電路如圖3所示。