【正文】 1 從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道 路時(shí)，不要忘記 Intel 和 Philips 的歷史功績(jī)。 （ 3）單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向 MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、 IC 設(shè)計(jì)、 EDA 工具的發(fā)展，基于 SoC 的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) （ 1） CMOS 化 近年，由于 CHMOS 技術(shù)的進(jìn)小，大大地促進(jìn)了單片機(jī)的 CMOS化。 CMOS 芯片除 了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機(jī)可以工作在功耗精細(xì)管理狀態(tài)。這也是今后以 80C51 取代 8051 為標(biāo)準(zhǔn) MCU 芯片的原因。因?yàn)閱纹瑱C(jī)芯片多數(shù)是采用 CMOS（金屬柵氧化物）半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。 CMOS 電路的特點(diǎn)是低功耗、高密度、低速度、低價(jià)格。采用雙極型半導(dǎo)體工藝的 TTL 電路速度快，但功耗和芯片面積較大。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了 HMOS（高密度、高速度 MOS）和 CHMOS 工藝。 CHMOS 和 HMOS 工藝的結(jié)合。目前生產(chǎn)的CHMOS 電路已達(dá)到 LSTTL 的速度，傳輸延遲時(shí)間小于 2ns，它的綜合優(yōu)勢(shì)已 在于TTL電路。因而，在單片機(jī)領(lǐng)域 CMOS 正在逐漸取代 TTL 電路。 單片機(jī) IC 卡系統(tǒng)畢業(yè)論文 4 （ 2）低功耗化 單片機(jī)的功耗已從 Ma 級(jí)，甚至 1uA 以下；使用電壓在 3~6V之間，完全適應(yīng)電池工作。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。 （ 3）低電壓化 幾乎所有的單片機(jī)都有 WAIT、 STOP 等省電運(yùn)行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在 3~6V 范圍內(nèi)工作。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已可達(dá) 1~2V。目前 供電的單片機(jī)已經(jīng)問世。 （ 4）低噪聲與高可靠性 為提高單片機(jī)的抗電磁干擾能力 ，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片廠家在單片機(jī)內(nèi)部電路中都采用了新的技術(shù)措施。 大容量化 以往單片機(jī)內(nèi)的 ROM 為 1KB~4KB， RAM 為 64~128B。但在需要復(fù)雜控制的場(chǎng)合，該存儲(chǔ)容量是不夠的，必須進(jìn)行外接擴(kuò)充。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的要求，須運(yùn)用新的工藝，使片內(nèi)存儲(chǔ)器大容量化。目前，單片機(jī)內(nèi) ROM 最大可達(dá)64KB， RAM 最大為 2KB。 （ 5）高性能化 主要是指進(jìn)一步改進(jìn) CPU的性能，加快指令運(yùn)算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡(jiǎn)指令集（ RISC）結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可 以大幅度提高運(yùn)行速度?，F(xiàn)指令速度最高者已達(dá) 100MIPS（ Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），并加強(qiáng)了位處理功能、中斷和定時(shí)控制功能。這類單片機(jī)的運(yùn)算速度比標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)高出 10倍以上。由于這類單片機(jī)有極高的指令速度，就可以用軟件模擬其 I/O 功能，由此引入了虛擬外設(shè)的新概念。 （ 6）小容量、低價(jià)格化 與上述相反，以 4位、 8位機(jī)為中心的小容量、低價(jià)格化也是發(fā)展動(dòng)向之一。這類單片機(jī)的用途是把以往用數(shù)字邏輯集成電路組成的控制電路單片化，可廣泛用于家電產(chǎn)品。 外圍電路內(nèi)裝 化 這也是單片機(jī)發(fā)展的主要方向。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種處圍功能器件集成在片內(nèi)。除了一般必須具有的 CPU、 ROM、RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的部件還有模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器、 DMA 控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時(shí)器、液晶顯示驅(qū)動(dòng)器、彩色電視機(jī)和錄像機(jī)用的鎖相電路等。 串行擴(kuò)展技術(shù) 在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，通用型單片機(jī)通過三總線結(jié)構(gòu)擴(kuò)展外圍器件成為單片機(jī)應(yīng)用的主流結(jié)構(gòu)。隨著低價(jià)位 OTP（ One Time Programble）及各種類型片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的發(fā)展，加之處圍接口不斷進(jìn)入片內(nèi)，推動(dòng)了單片機(jī)單片機(jī) IC 卡系統(tǒng)畢業(yè)論文 5 “ 單片 ” 應(yīng)用結(jié)構(gòu)的發(fā)展。特別是 I C、 SPI 等串行總線的引入，可以使單片機(jī)的引腳設(shè)計(jì)得更少，單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化及規(guī)范化。 IC 卡技術(shù) IC 卡技術(shù) （ 1） IC卡讀 /寫技術(shù) IC 卡是一種集成電路卡，它的讀寫設(shè)備是每個(gè) IC 卡應(yīng)用系統(tǒng)不可缺的周邊設(shè)備。該設(shè)備通過 IC卡的 8 個(gè)觸點(diǎn)向 IC卡提供電源與 IC 卡相互交換信息。雖然 IC 卡是從磁卡發(fā)展而來的，但他在機(jī)器讀 /寫性能上卻遠(yuǎn)優(yōu)與磁卡，無需往復(fù)的機(jī)械動(dòng)作即可完成人 機(jī) 卡之間的多次會(huì)話過程，使卡在應(yīng)用時(shí)操作簡(jiǎn)單，給人們帶來極大的便利。 （ 2） IC卡的安全技術(shù) 信息安全的目的就是保證數(shù)據(jù)在確定的時(shí)間內(nèi)，在確定的地點(diǎn)，在確定的條件下，只能被卻定的對(duì)象使用。而 IC 卡正是為了解決數(shù)據(jù)是安全問題而設(shè)計(jì)的，它采用的是半導(dǎo)體密碼存放與軟件加密技術(shù)，能夠有效地阻止卡的非法復(fù)制與數(shù)據(jù)篡改，應(yīng)用設(shè)備設(shè)備在脫離網(wǎng)絡(luò)的情況下，可以對(duì) IC卡進(jìn)行鑒別。 IC 卡的信息安全一般具有以下特征： 保密性：既防止未經(jīng)授權(quán)的使用者獲取信息； 完整性：防止未經(jīng)授權(quán)的信息改變（更改、刪除、增加）； 可獲取性：防止未經(jīng)授權(quán)的截取信息； 真實(shí)型：即通過一系列的技術(shù)措施驗(yàn)證信息的真實(shí)性； 持久性：即長(zhǎng)久時(shí)間信息保存的可靠性。 （ 3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù) 在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的使用中，系統(tǒng)必須對(duì)所有持卡人建立一份身份與使用的檔案。在磁卡系統(tǒng)中，這組檔案存放在中心數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)內(nèi)，沒次持卡人使用必須通過終端，以網(wǎng)絡(luò)形式從數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中提出那分與自己有關(guān)的檔案， IC 卡的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能路比磁卡要強(qiáng)得多，卡把持卡人有關(guān)的大量信息存放在卡中，因而使得IC 卡使用的靈活性大大增強(qiáng)，交易的實(shí)時(shí)性也明顯改善。目前， IC 卡的存儲(chǔ)容量可達(dá)近 1MB。 IC 卡的技術(shù)特點(diǎn) (1)芯片的制造技術(shù)與工藝 目前， IC 卡用芯片撲片采用較為先進(jìn)的 CMOS， BICMOS 等集成電路制造工藝，具單片機(jī) IC 卡系統(tǒng)畢業(yè)論文 6 有較好的點(diǎn)性能及抗干擾能力，一采用 CMOS 工藝制造的 IC 卡芯片為例，起主要技術(shù)指標(biāo)為； 寫入 /刪除次數(shù)最少可大 100000 次。 數(shù)據(jù)保存時(shí)間最少為 10年。 工作電壓為 5V。 抗靜電 4000V 左右。 噪音容限也較高。 （ 2） IC 卡座的技術(shù)要求 IC 卡卡座哈 IC 卡應(yīng)有良好的接觸點(diǎn)，應(yīng)有盡量小的摩擦。 具有生產(chǎn)制造時(shí)的質(zhì)量穩(wěn)定性。 具有對(duì)應(yīng)用環(huán)境（溫度、濕度、震動(dòng)及電磁干擾等）的適應(yīng)性。 其中正確的工作順序較為重要。按有關(guān) ISO/IEC7816 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在 IC 卡的觸點(diǎn)和讀 /寫設(shè)備的觸點(diǎn)之前，讀 /寫設(shè)備不應(yīng)對(duì)磁卡施加有關(guān)點(diǎn)信號(hào)，以免造成不可預(yù)料的損壞。 IC卡讀 /寫設(shè)備作為系統(tǒng)和用戶交互的接口，必將棉隊(duì)各種各樣復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，如在金融系統(tǒng)應(yīng)用中的 ATM（自動(dòng)柜員機(jī)），有可能放置在露天公共場(chǎng)合，處于高 /低溫、潮濕、電磁干擾等環(huán)境；在電車、汽車自動(dòng)售票系統(tǒng)應(yīng)用中，處于振動(dòng)、電磁干擾等環(huán)境。因此，在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)注意； IC 卡讀 /寫設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性問題。 LED 顯示屏技術(shù) (1)采用進(jìn)口 LED優(yōu)質(zhì)管芯制作全彩顯示屏 :具有視角大、功耗小、色彩均勻一致、屏厚超薄、屏體重量輕、故障率低、易維護(hù)等優(yōu)勢(shì) . (2)采用 PCTV 卡 :該卡是一塊性能卓越的集顯示、采集、視頻捕獲等功能的多媒體顯示卡 ,該卡附有一個(gè) Studio 編輯軟件 .Studio 是 Pinnacle Systems 公司的一個(gè)備受贊譽(yù)的軟件 ,其與現(xiàn)有通用普通多媒體卡相比較 它有如下優(yōu)勢(shì) : ①使用戶能夠在自己的 PC 機(jī)上制作數(shù)字電影、捕獲視頻、編輯和添加風(fēng)格化的標(biāo)題、轉(zhuǎn)換 ,甚至自己的樂曲以及數(shù)字視頻制作的敘述 . ② Studio可以 讓用戶選擇以 MPEG或者 AVI文件的格式輸出視頻并且存儲(chǔ)到CD 盤上 ,或者在 Web 站點(diǎn)上展示 ,或者創(chuàng)建視頻電子郵件 .由于 Studio 可以和Pinnacle Systems 公司的一系列的捕獲裝置進(jìn)行工作 ,視頻捕獲變得前所沒有的輕而易舉 . 單片機(jī) IC 卡系統(tǒng)畢業(yè)論文 7 ③ Studio 的應(yīng)用軟件象一個(gè) VCR 有從容易到用著好、更好、最好的質(zhì)量形式 ,并且計(jì)算計(jì)算機(jī)能存儲(chǔ)多少視頻 .Studio 自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和記錄場(chǎng)景變化 ,使編輯變的輕而易舉 ④使用 Studio 來創(chuàng)作是一個(gè)快速的和交互的過程 .使用即時(shí)預(yù)覽視窗可以在編輯的任何時(shí)候預(yù)覽電影 ,即所看即 所得 . ⑤如果不喜歡標(biāo)題或者效果 ,可以做一個(gè)改變并且可以立即看到這種改變 ,視頻編輯從來沒有象這樣快速和有趣 .夠自由、夠個(gè)性化 ,還具有背景音樂、畫外音等效果 . (3)采用最新 DVI 接口技術(shù) : DVI 接口 (Digital Visual Interface)是 PC機(jī)與數(shù)字式平板顯示器 (包括 )接口的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ,眾所周知 ,計(jì)算機(jī)是數(shù)字式的 ,即它所處理的信息全是數(shù)字量 ,但是迄今用得最廣泛的 CRT 顯示器 (如電視機(jī) )是模擬式的 .因此在將計(jì)算機(jī)處理好的數(shù)據(jù)送往顯示器顯示之前 ,必須做一個(gè)數(shù) /模轉(zhuǎn)換 (D/A),這種處 理造成了信息的損失和顯示效果的缺陷 .LCD、 PDP、 HDTV 等新一代顯示器本身就是數(shù)字式的 ,用傳統(tǒng)的方式 ,計(jì)算機(jī)圖形卡的輸出 (模擬量 )還要再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換 (A/D)才能送往顯示器 ,這又造成新的損失和麻煩 .采用 DVI 接口 ,開發(fā)的 LED顯示系統(tǒng)可直接從 PC機(jī)的 DVI接口取數(shù) ,不需要銀河卡之類的專用顯卡 ,也不需要特殊的采集卡 ,可不受 PC 機(jī)的限制 ,由于沒有 D/A 和 MD 轉(zhuǎn)換過程 ,避免了圖像細(xì)節(jié)的丟失 ,從而保證了計(jì)算機(jī)圖像在顯示屏中的完美再現(xiàn) .同時(shí)由于 DVI 是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所以雖然帶寬高達(dá) 83MHZ,也能很好地工作 .現(xiàn)在 DVI 可支持VGA(640 480)到 HDTV(1920 1080)和 QXGA(2048 1536)的所有顯示模式 .除此以外采用 DVI 接口 ,開發(fā)的 LED 顯示系統(tǒng) ,在獲得穩(wěn)定可靠的顯示數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上 ,還能將許多重要的功能集成在一起 例如 :①無數(shù)據(jù)損失 ,②不受到 PC 機(jī)限制 , ③方便升級(jí) ,一般顯示卡內(nèi)存為8M,而該卡內(nèi)存為 128256M,④窗口位置和大小的調(diào)整 。⑤幀頻高達(dá) 60HZ。⑥非線性調(diào)整輸出 ,更適合人眼觀看 。⑦ 100 級(jí)屏體亮度控制 。⑧恒流驅(qū)動(dòng) 。⑨單元板紅、綠、藍(lán)三色亮度分別可調(diào) ,消除馬賽克。 單片機(jī) IC 卡系統(tǒng)畢業(yè)論文 8 第 2 章 原理圖 系統(tǒng)原理框圖的繪制 Protel99 軟件的概述 （ 1） Protel 99 采用全新的管理方式，即數(shù)據(jù)庫(kù)的管理方式。 Protel 99 是在桌面環(huán)境下第一個(gè)以獨(dú)特的設(shè)計(jì)管理和團(tuán)隊(duì)合作技術(shù)為核心的全方位的印制板設(shè)計(jì)系統(tǒng)。所有 Protel99 設(shè)計(jì)文件都被存儲(chǔ)在唯一的綜合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并顯示在唯一的綜合設(shè)計(jì)編輯窗口。 Protel 99 軟件沿襲了 Protel 以前版本方便易學(xué)的特點(diǎn)，內(nèi)部界面與Protel 98 大體相同，新增加了一些功能模塊。 Protel 公司引進(jìn)了德國(guó)INCASES 公司的先進(jìn)技術(shù)，在 Protel99 中集成了信號(hào)完整性工具，精確的模型和板分析，幫助你在設(shè)計(jì)周期里利用信號(hào)完整性分析可獲得一次性成功和消除盲目性。 Protel99 容易使用的特性就是新的 “ 這是什么 ” 幫助。按下任何對(duì)話框右上角的小問號(hào)，然后選擇你所要的信息。現(xiàn)在可以很快地看到 特性的功能，然后用到設(shè)計(jì)中，按下狀態(tài)欄末端的按鈕，使用自然語(yǔ)言幫助顧問。 （ 2） 原理圖連線設(shè)計(jì) 確定起始點(diǎn)和終止點(diǎn)， Protel99 就會(huì)自動(dòng)地在原理圖上連線，從菜單上選擇 Place/Wir e后，按空格鍵切換連線方 式，自動(dòng)連線、任意角度、45176。 連線、 90176。 連線，使得設(shè)計(jì) 者在設(shè)計(jì)時(shí)更加輕松自如。只要簡(jiǎn)單地定義 AutoWire 方式。自動(dòng)連線可以從原理圖的任 何一點(diǎn)進(jìn)行，不一定要從管腳到管腳。 (3)檢查原理圖電性能可靠性 打開 LCD 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，點(diǎn)取 LCD Controller 文件夾下的 LCD Cont 原理圖設(shè)計(jì)窗口， Protel99 可以幫助我們進(jìn)行電氣規(guī)則檢查．選擇 Tools 下面 的 ERC，在 Rule Matrix種選擇要進(jìn)行電氣檢查的項(xiàng)目，設(shè)置好各項(xiàng)后 ，在 Setup Ele ctrical Rlues Check對(duì)話框上選擇 OK即可運(yùn)行電氣規(guī)則檢查，檢查結(jié)果將被顯示到 界面上。 Protel 99 采用全新的管理方式，即數(shù)據(jù)庫(kù)的管理方式。 Protel 99 是在桌面環(huán)境下第一個(gè)以獨(dú)特的設(shè)計(jì)管理和團(tuán)隊(duì)合作技術(shù)為核心的全方位的印制板設(shè)計(jì)系統(tǒng)。所有 Protel99 設(shè)計(jì)文件都被存儲(chǔ)在唯一的綜合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并顯示在唯一的綜合設(shè)計(jì)編輯窗口。