一种ＲＦＩＤ智能卡专用微控制器制造技术

一种ＲＦＩＤ智能卡专用微控制器，包括由中央处理器和内部外设构成的内部结构，所述的中中央处理器主要包括状态发生器、程序计数器、取指令部件、指令译码器、算术逻辑单元和特殊功能寄存器；内部外设是指集成在微控制器内部的外设，主要包括定时计数器和中断控制器。与现有技术相比，本发明专利技术的具有的优点是：执行效率高，运行功耗低，扩展能力强，芯片面积小，能够满足ＲＦＩＤ智能卡芯片对微控制器苛刻要求，可应用于无源ＲＦＩＤ智能卡芯片领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微控制器领域，尤其涉及一种应用于RFID智能卡的微控制器。
技术介绍
RFID 是Radio Frequency Identification 的缩写，即射频识别技术。RFID 射频识 别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据， 识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时 识别多个标签，操作快捷方便。智能卡(Smart Card)是一种内嵌有集成电路芯片的塑料卡的通称。按所嵌的 芯片类型的不同，IC卡可分为三类存储卡，逻辑加密卡，CPU卡，但只有CPU卡才算是 真正意义的智能卡。智能卡(CPU卡)内的集成电路包括中央处理器(CPU)、可编程只读 存储器EEPR0M、随机存储器RAM和固化在只读存储器ROM中的卡内操作系统C0S(Chip OperatingSystem)。一般采用集成有CPU、存储器和外设的微控制器作为智能卡的总控制单兀。微控制器(MCU，Micro Control Unit)，是指随着大规模集成电路的出现及其发 展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种1/0接口集成在一片芯片上，形成芯片级的 计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。RFID智能卡是将RFID技术融入智能卡种，又称为非接触式智能卡。其特点在于 智能卡与读卡设备无电路接触，而是通过非接触式的读写技术(RFID技术)进行读写。RFID 智能卡芯片一般采用兼容MCS-51指令集的微控制器作为其总控制单元。但RFID智能卡芯 片对微控制器有十分苛刻的要求1.执行效率高智能卡芯片性能的提高有赖于微控制器具有较高的指令执行效2.运行功耗低以使由射频接口感应过来的电压能够供芯片正常工作3.扩展能力强以使智能卡内部的加解密协处理器、随机数发生器、数据收发器 等外设能挂载到微控制器总线上，4.芯片面积小智能卡芯片的产业化要求微控制器成本低，而成本的降低要求芯 片面积的减少小。而目前现有的众多兼容MCS-51指令集的微控制器，通常不能满足或不能全部满 足上述RFID智能卡芯片对微控制器的苛刻要求。因此，现有的MCS-51兼容型微控制器的 难以直接应用于RFID智能卡领域。
技术实现思路
本专利技术针对现有MCS-51兼容型微控制器存在的不足，提供执行效率高，运行功耗 低，扩展能力强，芯片面积小，能够满足RFID智能卡芯片对微控制器苛刻要求，可应用于无 源RFID智能卡芯片领域的一种RFID智能卡专用微控制器。本专利技术是这样实现的一种RFID智能卡专用微控制器，包括由中央处理器(CPU) 和内部外设构成的内部结构，所述的中中央处理器主要包括状态发生器、程序计数器、取指 令部件、指令译码器、算术逻辑单元和特殊功能寄存器；内部外设是指集成在微控制器内部 的外设，主要包括定时计数器和中断控制器；取指令部件根据程序计数器提供的地址从程 序存储器中取出指令并存入指令寄存器中，指令译码器根据状态发生器产生的4种不同状 态周期，对指令寄存器中的指令进行译码，译码之后从存储器或特殊功能寄存器中取出操 作数，并控制算术逻辑单元对操作数进行相关的算术或逻辑运算，最后将运算的结果写回 存储器或特殊功能寄存器。本专利技术所述的RFID智能卡专用微控制器完全兼容MCS-51指令 集。所述的中央处理器采用不同于传统Intel8051的全新体系结构设计，其由状态发 生器、程序计数器、取指令部件、指令译码器、算术逻辑单元和特殊功能寄存器构成。中央处 理器是微控制器最核心的部分，其工作机理是根据各指令的功能控制微控制器的各功能部 件执行指定的运算或操作。所述的状态发生器由一个4进制计数器构成，用于产生每个机器周期的四个状态 周期时序S1、S2、S3、S4。其输出端为整个微控制器系统提供状态周期信号。所述的程序计数器为16位计数器，用于存放下一个指令周期待取指令的16位程 序存储单元地址。根据PC中的指令地址，中央处理器从程序存储器中取出将要执行的指 令。程序按顺序逐条执行时，PC自动加1，以指向下一指令字节所在的地址。当执行跳转或 调用指令时，PC值会跳转到目标地址，从而控制程序跳转的相应的位置。取指令部件13在指令执行时，根据PC提供的指令地址，从程序存储器中取出指令 并存放到指令寄存器中，供指令译码器译码和控制。指令译码器14是本专利技术中央处理器的核心部件，它的任务是控制取指令、译指 令、执行指令、存取操作数或运算结果等操作，并向其它功能部件发出各种微操作控制信 号，协调各个功能部件的工作。算术逻辑单元15用于实现8位数据的加、减、乘、除运算和与、或、异或、求反、移位 等操作。本专利技术采用模块复用与操作码复用技术，优化算术逻辑单元系统结构，以降低芯片 面积。特殊功能寄存器16与片内数据存储空间统一编址，它们离散的分布在OxSiTOxFF 的地址空间中，其中字节地址低三位为‘000’的寄存器具有位寻址功能。本专利技术的涉及的 特殊功能寄存器主要有累加器ACC，B寄存器，程序状态字寄存器PSW，堆栈指针SP，数据指 针DPTRO，DPTRl，数据指针选择寄存器DPS，页地址寄存器MPAGE等。内部外设是指集成在微控制器内部的外设，主要由定时计数器和中断控制器组 成，以实现定时计数功能和中断控制功能。所述的定时计数器在本专利技术的微控制器内部集成2个，是可编程的16位定时计数 器，可工作于定时模式或者外部计数模式。由于本专利技术的每个机器周期由4个时钟周期组 成，因此定时计数器工作于定时模式时，其计数脉冲的来源也相应为系统时钟的4分频信 号，而非传统8051的12分频信号。所述的中断控制器所实现 的中断系统，有4个中断源和2个中断优先级，可实现2 级中断服务嵌套。由于RFID中央处理器不需要在微控制器内部集成串行口，因此本专利技术的微控制器不集成串行口，中断系统里也相应的不配置有传统8051的串口中断控制。本专利技术采用双数据指针设计，来提高数据块的移动的效率。本专利技术含有标准数据 指针DPTRO，同时还增加数据指针DPTRl。由DPTR选择寄存器DPS中的SEL位选择有效指 针SEL值为0时使用DPTR0，为1时指令选用DPTRl，可通过“ INC DPS”进行快速DPTR切 换。双数据指针在大数据块的移动时能明显提高效率。与现有技术相比，本专利技术的具有的优点是执行效率高，运行功耗低，扩展能力强， 芯片面积小，能够满足RFID智能卡芯片对微控制器苛刻要求，可应用于无源RFID智能卡芯 片领域。 附图说明图1是本专利技术一种RFID智能卡专用微控制器的整体框图；图2是本专利技术一种RFID智能卡专用微控制器的门控时钟的门控单元结构图；图3是本专利技术一种RFID智能卡专用微控制器的时序图(以片外RAM写时序为例)。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术一种RFID智能卡专用微控制器进行进一步阐述。一种RFID智能卡专用微控制器，可以完全兼容MCS-51指令集，由中央处理器10 和内部外设20构成其内部结构，如附图1所示。其中中央处理器10主要由状态发生器11、 程序计数器12、取指令部件13、指令译码器14、算术逻辑单元15和特殊功能寄存器16组 成。内部外设20是指集成在微控制器内部的外设，主要由定时计数器21和中断本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＲＦＩＤ智能卡专用微控制器，包括由中央处理器和内部外设构成的内部结构，其特征在于：所述的中中央处理器由包括状态发生器、程序计数器、取指令部件、指令译码器、算术逻辑单元和特殊功能寄存器组成；内部外设是指集成在微控制器内部的外设，包括定时计数器和中断控制器；取指令部件根据程序计数器提供的地址从程序存储器中取出指令并存入指令寄存器中，指令译码器根据状态发生器产生的４种不同状态周期，对指令寄存器中的指令进行译码，译码之后从存储器或特殊功能寄存器中取出操作数，并控制算术逻辑单元对操作数进行相关的算术或逻辑运算，最后将运算的结果写回存储器或特殊功能寄存器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭洪舟，胡建国，丁颜玉，王德明，钟伟，
申请(专利权)人：谭洪舟，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]