第四章 系统存储器及其应用(2).ppt

第四章系统存储器及其应用,4.3常用存储介质介绍,4.3.1智能卡基础知识,IC卡IntegratedCircuitCardSmartCardIntelligentCardMicrocircuitCardMicrochipCard将集成电路芯片嵌入塑料基片,封装成卡。,1.智能卡的称呼,return,2.IC卡发展史,1972年RolandMereno（法）提出IC卡设想。1976年Bull公司（法）研制第一张IC卡，开始微电子技术与计算机结合的应用。1991年全球IC卡发行突破1亿张2003年全球IC卡发行将达63亿张1993年中国政府启动金卡工程1998年中国发行IC卡超800万张2000年中国IC卡需求量达4亿张以上,应用领域：银行、交通、通信、卫生、社保、公用事业,return,3.卡的分类,return,1存储器卡卡中的集成电路为EEPROM2.逻辑加密卡卡中的集成电路为加密逻辑EEPROM3.CPU卡实质为单片机的嵌入式应用,1信用卡由银行发行和管理，作为支付工具，可透支。2.储蓄卡又称现金卡，作为电子钱包，不能透支。3.非金融卡用于各种事物管理等。,信用卡储蓄卡,身份证社保卡交通卡等,1接触式IC卡IC芯片上有8个触点与外界相连。2.非接触式IC卡没有引出触点，带有射频收发电路。,磁卡是一种识别卡，卡上载有进行预期应用所要求输入的数据。使用时必须提供持卡人的个人识别码PIN。（PersonalIdentificationNumber）磁卡应符合ISO7810-1987ISO7811/.5-1985ISO7812-1987ISO7813-1987ISO4909-1987,1.磁卡,2.接触式IC卡,（1）存储卡不完全符合ISO7816标准（接触式集成电路卡）。价格低廉。,（2）逻辑加密卡,较好符合ISO7816标准。专用芯片设计卡（电话卡、小额电子钱包）。,（3）CPU卡,8位单片机片上操作系统COS存在ROM内。RAM存放中间处理结果与作为中间缓存器。E2PRON供用户访问的存储区：信息、密码、密钥、应用文件。,3.非接触式IC卡,CICCContactlessIntegratedCircuitCard无触点集成电路卡RFCRadioFrequencyCard射频卡操作快捷、便利可靠、长寿安全抗干扰能力强一卡多用,（1）CICC的分类,按卡内集成电路分按频率分：低频125kHz13.56MHz高频915MHz2.45GHz5.8GHz按工作距离分：近距卡、远距卡技术标准：ISO/IEC14443TYPEAMIFARE标准卡ISO/IEC14443TYPEB标准卡,（2）典型非接触式IC卡,4.组合卡,复合卡组合卡,5.光卡,存储容量大1.5-6.6M字节（400万文字或几十张彩照）性价比高可靠、耐用安全性高,6.TM卡,TMTouchMemory接触式存储器iButtonIdentificationButton识别纽扣电子标签卡,return,1.IC卡提供的信息,4.3.2智能卡的应用基础,1、印在卡上的可供人阅读的信息用来标识发行人的标志、使用期限、客户姓名、帐号和签名等，是作为交易支付的基础。2、机器可读数据卡上凸出字符用于压印帐单，提供凭证、帐目。3、提供机器可读的授权信息和数据收集系统的标识符。,return,2.IC卡存储区的分配和功能简介,1、公开的（不保密的存储区）内含公用信息，如发行标识符、持卡人帐号等。2、外部不可读的存储区仅供内部使用，如PIN值、密钥。不允许将PIN值向外界传送。3、保密存储区含帐面余额、卡使用的服务类型及限额。允许读取数据进行交易，并修改（如余额等）4、记录区内含交易细节，称为日志，可供查询。,一般分四个存储区,3.IC卡应用系统的基本构成,4.应用系统结构,Interfacedevice读写设备/读写器,5.IC卡的接口设备,配合IC卡工作的接口设备IFD(Interfacedevice)，或称为读写设备/读写器。IFD可以是一个由微处理器、键盘、显示器与I/O接口组成的独立设备，该设备通过IC卡上的8个触点向IC卡提供电源并与IC卡相互交换信息。,return,4.3.4智能卡的国际标准,标准是IC卡设计制造与应用的支撑点，符合标准是IC卡生存的条件。按IC卡数据传送方式分接触式IC卡和非接触式IC卡，故标准不同。,1、接触式IC卡的国际标准,ISO/IEC7816国际标准。,2、非接触式IC卡的国际标准,ISO/IEC10536、14433和15693国际标准。,return,IC卡内芯片功能。IC卡芯片内数据的读写。IC卡的读卡器。IC卡片上数据的安全。IC卡应用系统网络与数据的可靠性与安全性。IC卡的标准。,4.3.5IC卡应用的核心问题,return,4.3.6电子标签,2004年10月，科技部会同14个部委启动中国射频识别（RFID）技术政策白皮书编写工作，经过12稿最终完成了白皮书编制。2006年6月9日，中国射频识别（RFID）技术政策白皮书正式以国家技术产业政策的形式对外公布。,return,RFID读写器产品类型较多，部分先进产品可以实现多协议兼容。中国已经推出了系列RFID读写器产品，小功率读写模块已达到国外同类水平，大功率读写模块和读写器片上系统(SoC）尚处于研发阶段。,形形色色的电子标签,形形色色的电子标签,4.3.7CF卡,CF卡（CompactFlash）是1994年由SanDisk最先推出的。CF卡重量只有14g，仅纸板火柴般大小（43mmx36mxm3.3mm），是一种固态产品，也就是工作时没有运动部件。,return,115X新CF卡,CF卡采用闪存（flash）技术，是一种稳定的存储解决方案，不需要电池来维持其中存储的数据。对所保存的数据来说，CF卡比传统的磁盘驱动器安全性和保护性都更高；比传统的磁盘驱动器及型PC卡的可靠性高5到10倍，而且CF卡的用电量仅为小型磁盘驱动器的5%。CF卡使用3.3V到5V之间的电压工作（包括3.3V或5V）。这些优异的条件使得大多数数码相机选择CF卡作为其首选存储介质。,SD卡（SecureDigitalMemoryCard）是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。SD卡大小(24mm32mm2.1mm)犹如一张邮票的，重量只有2克，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。SD卡最大的特点就是通过加密功能，保证数据资料的安全保密。,4.3.8SD卡,SD卡通过9针的接口界面与专门的驱动器相连接，不需要额外的电源来保持其上记忆的信息。而且它是一体化固体介质，没有任何移动部分，所以不用担心机械运动的损坏。SD卡在外形上同MultiMediaCard卡保持一致，并且兼容MMC(MultiMediaCard)卡接口规范。不过注意的是，在某些产品例如手机上，SD卡和MMc卡是不能兼容的。,return,U盘，全称“USB接口移动硬盘”，英文名“USBremovable（mobile)harddisk”。U盘的称呼最早来源于朗科公司生产的一种新型存储设备，名曰“优盘”，也叫“移动硬盘”使用USB（UniversalSerialBus）接口进行连接。之后生产的类似技术的设备由于朗科已进行专利注册，而不能再称之为“优盘”，而改称谐音的“U盘”或形象的称之为“闪存”“闪盘”等。后来U盘这个称呼因其简单易记而广为人知，而直到现在这两者也已经通用，并对它们不再作区分。,4.3.9U盘,U盘最大的特点就是：小巧便于携带、存储容量大、价格便宜。是移动存储设备之一。一般的U盘容量有1G、2G、4G、8G、16G等。知名的U盘品牌有朗科Netac，爱国者Aigo、金士顿Kingston、联想lenovo、宇瞻Apacer(台湾)、纽曼Newsmy、台电TECLAST、SanDisk晟碟、PNY必恩威(美国)、ADATA威刚(台湾),U盘主要由FLASH存储器组和USB接口控制器组成，所使用的FLASH存储器多是NAND型8位或16位并行存储器，USB接口控制器主要由USB接口引擎SIE、微控制器与数据收发缓冲存储器组成，USB接口负责数据传输的USB协议转换与快速存取FLASH存储器,4.4嵌入式系统中存储器件的选择与使用,4.4.1存储器的型号选择,1.存储器的类型2.存储器的速度3.存储器的容量4.存储器的接口5.存储器的使用寿命6.存储器存取访问的易用性7.存储器的成本,选择存储器时应考虑一下因素,return,目前市场上存在各种规模的外部存储器件。,4.4.2存储器的型号选择,1.存储器的类型2.存储器的速度3.存储器的容量4.存储器的接口5.存储器的使用寿命6.存储器存取访问的易用性7.存储器的成本,选择存储器时应考虑一下因素,return,4.4.3用单片机实现对U盘的存储访问,微控制器读/写U盘,需要使用能够进行主机方式工作的USB接口芯片，下例是一个8位MCS-51单片机存取访问U盘的硬件设计例子。CH375接口芯片实现的U盘存取访问CH375是一个USB总线的通用接口芯片，支持HOST主机方式和SLAVE设备方式。常用作微控制器系统存取操作USB移动存储设备的接口器件。在本地端，CH375具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机/DSP/MCU等控制器的系统总线上。,return,在USB主机方式下，CH375还提供了串行通信方式，通过串行输入、串行输出和中断输出与单片机/DSP/MCU等相连接。CH375的USB主机方式支持各种常用的USB全速设备，外部单片机/DSP/MCU可以通过CH375按照相应的USB协议与USB设备通信。,return,2.CH375芯片内部结构CH375芯片内部集成了PLL倍频器、主从USB接口SIE、数据缓冲区、被动并行接口、异步串行接口、命令解释器、控制传输的协议处理器、通用的固件程序等。CH375芯片引脚排列如图所示。,return,3.CH375在单片机读写U盘中的电路原理图,上图如果CH375芯片的TXD引脚悬空或者没有通过下拉电阻接地，那么CH375工作于串口方式。在串口方式下，CH375只需要与单片机/DSP/MCU连接3个信号线，TXD引脚、RXD引脚以及INT#引脚，其他引脚都可以悬空。除了连接线较少之外，其他外围电路与并口方式基本相同。,由于INT#引脚和TXD引脚在CH375复位期间只能提供微弱的高电平输出电流，在进行较远距离的连接时，为了避免INT#或者TXD在CH375复位期间受到干扰而导致单片机误操作，可以在INT#引脚或者TXD引脚上加阻值为15k的上拉电阻，以维持较稳定的高电平。在CH375芯片复位完成后，INT#引脚和TXD引脚将能够提供5mA的高电平输出电流或者5mA的低电平吸入电流。,单片机读写U盘的接口由于CH375内置了处理Mass-Storage海量存储设备的专用通信协议的固件，所以嵌入式系统的单片机可以通过CH375将U盘（USB闪存盘、USB外置硬盘）作为可移动的大容量存储器。数据读写只需要几条指令，而不需要详细了解USB通信协议。如果嵌入式系统需要将USB存储设备组织为文件系统，那么可以直接调用CH375文件级子程序库提供的接口API，由子程序库处理文件系统。,4.CH375主机USB-HOST的电路设计注意事项某些USB设备带电插入时常出现如下问题。CH375复位或者单片机复位CH375或者单片机突然工作不正常，失去控制。CH375芯片的工作电流突然增大并且持续如此，