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基于14443一A协议的无源电子标签数字集成电路设计

2022-06-12 14:22分类:电子元器件 阅读:

 

  在无线通讯中数据的传送在区域开展,因而微波感应器rfid标签的数据通讯涉及到通讯和网络安全等技术性,在其中数据的安全系数是微波感应器rfid标签设计方案时必须处理的主要难题。融入于微波感应器rfid标签的通讯协议有多种多样,在其中ISO/IEC14443协议书是当前运用比较广泛的协议书。文中选用这一协议书在安全系数设计理论上,进行微波感应器rfid标签数据集成电路芯片集成ic的设计方案。

  l 集成ic的控制电路构造

  依据ISO/IEC 14443一A协议书对标识通讯的要求,文中制定的微波感应器rfid标签数字电路设计集成ic的构造如图所示1所显示,关键由运维安全、网络信息安全、储存及其操纵等4个模块构成,图l与此同时得出每个模块中常需子电源电路板块的构成构造。

  基于14443一A协议的无源电子标签数字集成电路设计

  因为rfid标签选用的半双工通信方式,为减少集成ic总面积,文中选用重复使用的办法对各模块的子电源电路控制模块实现设计方案。在无线信道层级上,将数据加密/破译子电源电路控制模块重复使用,将检验码的转化成和校验子电源电路控制模块重复使用;在子电源电路控制模块內部层级上,将电子计数器及其锁存等电源电路重复使用。

  rfid标签以普攻方法根据无线天线的磁感应得到 动能,假如电源电路的功能损耗过大,将发生动能不够和数据信号不稳定等情况,因而本论文选用自动门数字时钟技术性和控制回路连接点振荡方式减少所设计方案rfid标签的功能损耗。在结构层次上,以自动门数字时钟替代初始数字时钟,为子电源电路控制模块给予时钟信号;在子电源电路控制模块內部层级上,控制回路系统软件內部各触发器原理和锁存輸出的振荡频次。

  2 操纵模块及其数据存储器

  充分考虑系统软件工作的复杂性,操纵模块生产调度每日任务的作业由控制和从协议控制两个子电源电路控制模块协作进行。控制子电源电路控制模块用以融洽运维安全、网络信息安全及其储存等模块中各子电源电路控制模块,为从协议控制子电源电路控制模块做准备;从协议控制子电源电路控制模块用以进行预置的通讯计划方案。

  因为文中设置标识接受和上传的较大 字节为32位系统,而各子电源电路板块的插口系统总线为8位,为了更好地融洽电控系统推送储存数据信息和数据加密实际操作的时钟频率,操纵模块设定了一由2八个字节数组成的存储器组,做为虚似RAM,以储存数据信息。

  标识实际操作的信息储存在数据存储器的E2PROM电源电路中,为了更好地与系统总线插口相互配合,数据存储器中包括了通信接口,以成功操纵模块与E2PROM中间的系统总线变换。

  3 运维安全模块

  在无线通讯全过程中,因为数据信号非常容易遭受突发性的偶尔要素和操作系统自身应用特性的危害造成影响,充分考虑rfid标签的半双工通信方式以及成本费,文中在运维安全模块的制定中,选用编码数据技术性、信道编码技术性和防矛盾密钥管理等3种技术性开展差错控制。根据改善斯泰格码视频解码器对传输数据信号实现编解码,并以墨尔本码伺服电机对推送数据信号完成编号。运维安全模块既必须转化成无线信道循环系统沉余检验码和奇检验码,又要对传输的无线信道检验码开展校检,这两个作用具备同样的控制电路构造,数据信息以比特流的方式传送,因而可选用作用重复使用方式设计方案循环系统沉余校验和奇校检控制模块子电源电路。文中与此同时根据朝向位矛盾帧的树形优化算法的防矛盾浏览体制,设计方案防矛盾密钥管理子电源电路控制模块。

  4 网络信息安全模块

  对微波感应器rfid标签信息内容的安全产生影响的要素有些人为和客观性2种,融合文中研发的rfid标签储存的信息量较少特性,网络信息安全模块可使用以下技术性设计方案:

  (1)选用根据DES(Data EncrypTIon Standard)登陆密码管理体系的CFB方法设计方案数据加密协处理器,使合理数据库加密后才在无线信道中传送;

  (2)选用根据DES登陆密码管理体系的三重互相验证体制,使阅读软件和rfid标签可各自确定另一方实际操作的合理合法。

  4.1 登陆密码管理体系的可靠性设计

  DES登陆密码管理体系CFB方法的制定主要是数据加密涵数,其构造及其改进方案可由图2所显示管理体系得出。关键包含原始换置、逆原始换置、循环结构及其换置挑选A的可靠性设计。

  基于14443一A协议的无源电子标签数字集成电路设计

  假如以联线方式完成原始换置的位投射关联,不但使板图的合理布局走线劳动量扩大,并且联线占有范围也很大,因而,文中选用移位寄存器方式完成原始换置的作用。充分考虑原始换置表格中每一列的值各自相匹配每一键入字节数的位2,4,6,8和位1,3,5,7,并且这儿设置的插口系统总线宽为一个字节数,因此可将原始换置表依照以下引流矩阵开展变换:{原始换置表}={原始换置的每一列}&TImes;{每一个字节数由底位到上位排序}

  并且,每一位数据信息各自存放在八个移位寄存器的第一个部位,当接受到一个字节数,各移位寄存器的內容均偏移一位,因此便可获得图2中的原始换置电源电路构造。相近地,逆原始换置也以移位寄存器的办法完成位投射关联。

  充分考虑研发集成ic中指令周期的裕量很大,因而,选用2次循环结构进行和二级生产流水线紧密结合的工艺设计方案循环结构,完成了在范围和效率上获得不错均衡的总体目标,其构造的优化方法在如图2中一并得出。

  对换置挑选A,将其换置表格中的标值分为左右2一部分,每一部分数据信息依照每排8位的文件格式排序,并将上边部位的前4位数据信息和下边部份的后4位数据信息生成为一个字节数,并且对历经换置挑选的密匙开展循环系统偏移,构造如图2中的换置挑选A电源电路构造所显示。

  4.2 三重互相验证体制

  因为网络信息安全模块选用对称性密匙DES登陆密码管理体系对信息开展加解密,阅读软件和标识具备同样的密匙,因而,可选用根据DES登陆密码管理体系的三重验证体制保证信息的真实有效。阅读软件和标识仅有历经互相验证后,才可以对存放的信息和主要参数完成实际操作,关键流程包含:

  (1)阅读软件推送“认证查询动态口令”到标识,标识造成一随机数字RA,数据加密后意见反馈回阅读软件;

  (2)阅读软件造成一随机数字RB,而且应用相同的密匙K,将RA和RB数据加密成数据信息块Tokenl高并发赠给标识,标识对接收的Tokenl破译,并将从这当中得到的RA与原来推送的RA较为,一致时,将接收的RB数据加密成数据信息块Token2,并汇报回阅读软件,进一步确定彼此的合法化真实身份;

  (3)阅读软件对接收的Token2破译,并将从这当中得到的RB与原来推送的RB较为,一致时,则推送真实身份确定指令到标识,标识回应并确定。

  5 认证服务平台

  为检验站设计方案数据集成电路芯片集成ic的通讯作用,文中制定了相对的认证服务平台,构造如图所示3所显示。

  基于14443一A协议的无源电子标签数字集成电路设计

  检测空间向量产生器用以造成各检测空间向量,为处理器给予键入数据信号;阅读软件数据信息发送器将检测空间向量变换为rfid标签数据集成电路芯片可以分辨的帧文件格式;响应分析器用以侦察所设计方案集成ic的回应是不是为输进数据信号规定的意见反馈。

  对于通讯作用,文中对输进数据信号组成加于管束,所制定的检测空间向量集具有以下特点:

  (1)检测校检错误状况:当标识读取数据的检验码错误,检测差错控制作用。

  (2)检测系列号错误状况:当标识接受的系列号与期待值不一致,检测差错控制作用。

  (3)检测指令数量错误状况:当标识接受的指令数量与期待值不一致,指令数量管束比期待值多或少,检测差错控制作用。

  (4)检测指令错误状况:当标识接受指令为当今通讯情况不可以接受的指令,指令管束为别的通讯情况的系统命令,检测差错控制作用。

  (5)检测指令实际操作间隔时间错误状况:当标识在要求的间隔时间内接受指令,间隔时间范畴管束为一次实际操作进行時间和帧维护時间,检测差错控制作用。

  6 结 语

  文中选用Synopsys专用工具,融合中芯的0.35μm加工工艺库,能够 获得文中所设计方案集成ic的范围和功能损耗如表1、表2所显示:

  基于14443一A协议的无源电子标签数字集成电路设计

  表1、表2中,加工工艺库界定的集成ic总面积以一个与非门做为企业,因而文中设计方案集成ic的总面积为36 877.750 000 μm2,功能损耗为30.845 8 mw。依据上述认证服务平台和检测空间向量集,对此文所研发集成ic开展通讯系统测试,其效果的波型截屏如图4所显示。由图4由此可见设计方案电源电路可以检验出检验码、指令数量和指令等错误状况。

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