IC卡1604的原理及應(yīng)用如ft1780芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特點

1、IC 卡 1604 的原理及應(yīng)用如 ft1780 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) 和特點摘 要：本文介紹了目前應(yīng)用較為廣泛的 AT88SC1604 邏輯加密卡的特點和工作原理，同時給出了通過單片機(jī)操縱操作 IC 卡的的應(yīng)用實例及程序。、尸、 亠前言IC卡按結(jié)構(gòu)劃分，可分為儲備器卡和微處理器卡(CPU card)兩 大類。邏輯加密卡與一般儲備卡相比，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，其儲備區(qū)能夠分 成卡片設(shè)置區(qū)和應(yīng)用區(qū)?？ㄆO(shè)置區(qū)內(nèi)存放與卡片廠商及發(fā)卡者有關(guān)代碼 和卡片密碼；應(yīng)用區(qū)又能夠按照需要分為不同的分區(qū)。邏輯加密卡的安全 性相對較高，體現(xiàn)在：卡片設(shè)置主密碼、每個應(yīng)用分區(qū)具有各自獨立的操 作密碼。邏輯加密卡要緊操縱作用是：對數(shù)

2、據(jù)儲備區(qū)開放 /關(guān)閉的操縱；對 數(shù)據(jù)儲備區(qū)讀 /寫的操縱；對數(shù)據(jù)儲備區(qū)擦除操作的操縱以及對密碼校驗和 錯誤次數(shù)計數(shù)及鎖閉功能操縱。AT88SC1604卡的工作原理AT88SC1604是由美國ATMEL公司設(shè)計的邏輯加密儲備卡芯片。 它具有 15704位的儲備容量，是目前邏輯加密儲備卡中容量較大的一種產(chǎn) 品芯片。芯片特點(1) AT88SC1604芯片屬于單儲備器多邏輯分區(qū)結(jié)構(gòu)。主儲備器除劃分了特定的標(biāo)志數(shù)據(jù)區(qū)和操縱數(shù)據(jù)區(qū)之外，還將應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)分成四個完 全隔離的子區(qū)，并在每個子區(qū)中配備了各自的讀、寫操縱標(biāo)志和寫入/擦除密碼以及密碼輸入錯誤計數(shù)器等邏輯操縱。(2) 芯片為串行傳輸方式，并滿足 I

3、SO78 1 6-3同步傳輸協(xié)議。(3) 芯片采納低功耗的 CMOS 工藝制造，每字位的讀取時刻為 s， 寫周期為 5ms。(4) 芯片內(nèi)部的儲備單元具有至少 10000次的擦除/改寫循環(huán)次數(shù)。 數(shù)據(jù)儲存期為 10 年。芯片儲備分區(qū)結(jié)構(gòu)及定義AT88SC1604 芯片分為制造商代碼區(qū)、 發(fā)行商代碼區(qū)、 用戶安全密 碼區(qū)、用戶密碼比較計數(shù)區(qū)、個人代碼區(qū)以及四個應(yīng)用區(qū)。每個應(yīng)用區(qū)都 由密碼區(qū)，密碼比較計數(shù)區(qū)，擦除密碼區(qū)和擦除密碼比較計數(shù)區(qū)、應(yīng)用數(shù) 據(jù)區(qū)和儲備器測試區(qū)組成。(1) 制造商代碼區(qū) (FZ) 該區(qū)里記錄的卡芯片生產(chǎn)商的特定信息 (例如 :生產(chǎn)批號、日期、以 及專門制定的特點代碼 )，由制

4、造商在芯片出廠前寫入。 在操縱本區(qū)的熔絲 (F USHI)沒有熔斷時，該區(qū)的儲備單元能夠象一般的EEPROM儲備單元一樣進(jìn)行擦除和改寫。一旦熔絲熔斷，所寫入的 "制造商代碼 "就不可再更換。(2) 發(fā)行商代碼區(qū) (IZ) 該區(qū)用于記錄卡片發(fā)行商的特定信息 (例如:發(fā)行批號、日期、地區(qū)范疇編號以及特定用戶編號等特點代碼 )。當(dāng)操縱本區(qū)的熔絲沒有熔斷時， 該區(qū)的儲備單元內(nèi)容能夠自由的擦除或改寫。在個人化處理過程完成之后， 操縱該區(qū)的熔絲(FUSH2)熔斷，即可將注入的“發(fā)行商代碼”完全固化。這 一代碼也是識不卡片的真?zhèn)?，區(qū)分卡片應(yīng)用類不的重要標(biāo)識。(3) 個人代碼區(qū) (CPZ)

5、該區(qū)用于存放個人身份標(biāo)識數(shù)據(jù)。該區(qū)使用上受芯片的“用戶密 碼”的愛護(hù)。當(dāng)“用戶密碼”比較成功，該區(qū)可讀可寫可擦除。 “用戶密碼” 比較不成功，該區(qū)只能讀而不能寫入和擦除。(4) 用戶密碼區(qū) (SC)那個密碼區(qū)是整個儲備器的“總操縱開關(guān)” 。使用前，由授權(quán)持卡 人預(yù)先輸入的一個安全代碼作為“參照字”儲存在那個儲備區(qū)里。使用時， 必須輸入一個 “校驗密碼”。芯片將輸入的 “校驗密碼” 與內(nèi)部儲備器的 “參 照字”一一比較。如果比較結(jié)果一致， IC 卡將開放整個芯片儲存器 (包括各 分區(qū)的操縱密碼和各應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū) )。各區(qū)的“安全密碼”區(qū) SCn(n=I， 2， 3， 4)與 SC 的作用是完全類似的

6、。關(guān)于各分區(qū)的密碼區(qū)SCn (n= 1, 2, 3, 4)來講，其比較操作要受 到對應(yīng)“應(yīng)用區(qū)密碼”比較計數(shù)器(Sn AC)的計數(shù)操縱。當(dāng)連續(xù)8次輸入密 碼錯誤, SCn 將被鎖死。(5) 密碼比較計數(shù)區(qū) (SCAC) 該區(qū)對連續(xù)輸入的錯誤密碼的次數(shù)進(jìn)行累計。當(dāng)連續(xù) 8 次不正確 的比較操作之后，芯片將被鎖死。芯片被鎖死之后，將拒絕任何的擦除、 寫入和比較的操作命令。該區(qū)是 8 位長，按位寫入方式操作。在芯片初始化時是全“ 1”狀 態(tài)，即讀出值為“ FFH”。在每次比較輸入的密碼時，先按從高位到低位的 順序找第一個為“ 1”的位，將此位寫“ 0”，然后將新輸入的“校驗密碼” 與原儲備在SC區(qū)的

7、“參照字”進(jìn)行比較。比較操作本身由芯片內(nèi)部自行完 成，而比較結(jié)果則通過置 SV標(biāo)志來判不，即比較成功時SV被置“ 1”。比 較不成功，SV保持原先的“ 0”狀態(tài)。在連續(xù)8次比較錯誤過程中每次比 較操作之后計數(shù)器的計數(shù)值分不為“ 7FH”、“3FH”、“1FH”、“0FH”、“07 H”、“03H”、“01H”、“00H”。當(dāng)計數(shù)器為“ 00H”后，后續(xù)的比較操作命 令由于無法在“ SCAC”區(qū)中找到一個為“ T的位，因而芯片拒絕連續(xù)執(zhí) 行比較操作。SnAC(n= 1, 2, 3, 4)的作用與SCAC是類似的。操作操縱也完全 一樣。只是SCAC是限制對SC區(qū)的比較操作。而SnAC則限制對SCn

8、區(qū) 的比較操作。SCAC的操縱級不最高。當(dāng)SCAC為“00H”后，芯片內(nèi)部封 鎖了對SC區(qū)的比較操作，從而使對 SCn的比較也被禁止。如果SCAC為 非“ 00H”值，在對SC區(qū)的比較密碼操作成功之后，SCn能否進(jìn)行比較操 作就由SnAC區(qū)的狀態(tài)值來決定。SnAC區(qū)在連續(xù)8次比較輸入過程中，每 次比較操作之后計數(shù)器的計數(shù)值與 SCAC的8個值一樣。(即分不為“7FH”、 “3FH”、“ 1FH”、“0FH”、“07H”、“03H”、“OIH”、“00H”)當(dāng) SnAC 為“0 0H”時，則“應(yīng)用n區(qū)”將被鎖死。(6) 擦除密碼區(qū)(EZn ,n= l.2,3,4)該區(qū)用于儲備擦除應(yīng)用區(qū)操作的操縱

9、密碼。這些密碼一樣由發(fā)行 商使用。在個人化處理時輸入的最后一組“擦除密碼” ,在芯片熔絲 FUSE2 熔斷之后將使“擦除密碼”儲存在該區(qū)內(nèi)。該區(qū)不再能讀出、寫入和擦除, 只能進(jìn)行比較操作。在使用過程中如需對應(yīng)用區(qū)進(jìn)行擦除操作,都必須第 一對相應(yīng)的 EZ 區(qū)輸送一個“擦除密碼”與之比較,在“擦除密碼比較計數(shù)器”不為“ OOH”的情形下，如果相比較的兩代碼完全一致，貝卩相應(yīng)的應(yīng)用 區(qū)的單元承諾擦除，否則將禁止執(zhí)行擦除操作。(7) 擦除密碼比較計數(shù)區(qū)(EnAC ,n=1, 2，3, 4)擦除密碼比較計數(shù)區(qū)的作用與 SCAC的作用相類似。它對各應(yīng)用 區(qū)擦除密碼連續(xù)輸入錯誤的次數(shù)進(jìn)行累計。最多連續(xù)8次不

10、正確的密碼比較之后，該區(qū)所操縱的應(yīng)用區(qū)的擦除操作即被鎖死，從而導(dǎo)致該應(yīng)用區(qū)有 可能成為只讀和承諾單次寫入的狀態(tài)。(8) 應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)(AZn , n= 1, 2, 3, 4)該區(qū)要緊給用戶使用。用于儲備系統(tǒng)的有關(guān)數(shù)據(jù)記錄和卡片標(biāo)識 等信息。應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)的寫入與讀出分不由該區(qū)的前兩位Pn和Rn以及SV標(biāo)志的狀態(tài)操縱，擦除操作則由該區(qū)的擦除密碼操縱。AT88SC1604設(shè)計了 四個完全隔離的分區(qū)，其中1至3分區(qū)的單元容量分不是4K位、第4分區(qū) 的單元容量為3.6K位。(9) 儲備區(qū)測試區(qū)(MTZ)該區(qū)要緊用于芯片生產(chǎn)后對 EEPROM單元陣列進(jìn)行各項性能測試 該區(qū)不受任何操縱區(qū)狀態(tài)和標(biāo)志狀態(tài)的愛護(hù)，承

11、諾對那個區(qū)進(jìn)行讀出、寫 人和擦除操作，但不能進(jìn)行比較操作。應(yīng)用實例基于上述1604芯片的特點，在石化系統(tǒng)的加油電路設(shè)計中，我們利用單片機(jī)芯片89C2051與IC卡電路組成一個獨立系統(tǒng)，操縱IC卡芯片的各項操作，該系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)RS232通訊接口，與主操縱板實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，這種電路設(shè)計在硬件方面兼容性較好，只要通過和諧雙方的IC卡通訊協(xié)議，可與任何帶有RS232接口的操縱板或微機(jī)相連接。單片機(jī)芯片89C2051的6個端口通過IOC卡座與IC卡相連接，P1.2 口操縱IC卡5V電源的通斷，上電時單 片機(jī)芯片處于復(fù)位狀態(tài)，6個端口均輸出“1”，IC卡電源處于斷開狀態(tài)，ICSW為IC卡的檢測端，當(dāng)IC卡插

12、入后，該端口與地相接，P1.3 口檢測到IC卡已插入卡座，即接通IC卡電源，IC卡操作完畢后，切斷IC卡電源，并提 示用戶能夠拔卡。單片機(jī)芯片其他4個端口在接通IC卡電源后，按照對卡操作的需要，對IC卡進(jìn)行復(fù)位，讀卡，校對密碼，擦卡，寫卡等操作。硬件電路芯片的操作模式時序及設(shè)計程序AT88SCI604 芯片的操作模式有五種。它們是通過配 PGM RST、CLK等引腳信號及內(nèi)部地址計數(shù)器 (IAC)的狀態(tài)組合來實現(xiàn)。（1）芯片復(fù)位操作：AT88SCI604有兩種復(fù)位方式：上電復(fù)位和操縱復(fù)位。上電復(fù)位：上電復(fù)位是當(dāng)芯片加電時的最初狀態(tài)。上電復(fù)位屬于芯片內(nèi)部復(fù)位。它將使芯片內(nèi)部所有的隱含標(biāo)志復(fù)位到&

13、quot;0"狀態(tài)。并使地址計數(shù)器復(fù)位到 0位。操縱復(fù)位： 當(dāng)CLK為低時，在RST腳上的一個下降沿將便芯片產(chǎn)生復(fù)位操作。操縱復(fù)位是將地址計數(shù)器復(fù)位到0注：1）RST為高時禁止計數(shù)位，而不阻礙任何內(nèi)部標(biāo)志的狀態(tài)。2 ）在CLK端降低之后，延遲一個"復(fù)位堅持時刻"Trh（min 0.1 s）RST端復(fù)位（下降沿），同時地址計數(shù)器清零。地址計數(shù)器清零后延遲一個“數(shù)據(jù)復(fù)位有效時刻” Tdvr （ max 2 s ）第0位單元的數(shù)據(jù)被送上I/O線。FWZCX: CLR ICPGM ; 復(fù)位子程序NOPSETB ICRESTNOPSETBICSDANOPCLR ICCLK

14、; 時鐘端清0NOPCLR ICREST ; 復(fù)位端清 0NOPRET（2）讀出操作： 在進(jìn)行讀出操作時，必須保證使RST腳和PGM腳同時保持為低。如果對芯片各密碼操縱區(qū)進(jìn)行讀出操作，只能是在 FUSE2未熔斷且SV標(biāo)志“1”時才能進(jìn)行。如果對芯片各標(biāo)識數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行讀出操作，除FZ和IZ區(qū)外，需要使SV標(biāo)志置“1”后才能執(zhí)行。如果對芯片各應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行讀出操作，需要在 SV= 1且Rn= 1 （n = 1，2，3，4）狀態(tài)下才能執(zhí)行。注：在CLK的下降沿時，地址計數(shù)器加1，地址計數(shù)器當(dāng)前所指的地址單元的數(shù)據(jù)被輸岀到I/O線上。因此,在整個時鐘周期 Tdk期間，包含了地址加 1 （INC ）和讀出

15、（REA）兩項操作。讀IC數(shù)據(jù)子程序（R2:需讀IC卡字節(jié)數(shù)，R0:數(shù)據(jù)區(qū)存放低位首地址）RICDAZ: MOV A,#KXXDZ ; 卡信息地址送 ALCALL SADR ; 尋卡地址RICDA: MOV R3,#08RICDA1: SETB ICSDANOPMOV C,ICSDA ; 位讀到 ARLC ASETB ICCLKNOPCLR ICCLKNOPDJNZ R3,RICDA1MOV R0,A ;8 位數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)區(qū)DEC R0DJNZ R2,RICDARET；尋IC卡位地址子程序（調(diào)用前16進(jìn)制地址送ACC）SADR: LCALL FWZCXMOV B,#08MUL AB ;運算位地址

16、:16 進(jìn)制地址*8MOV R4,A ; 低位位地址送 R4MOV R5,B ; 高位位地址送 R5JNZ SADR1 ; 低位地址不為 0轉(zhuǎn) MOV A,R5JZ SADR3DEC R5SADR1: SETB ICREST ;復(fù)位端置 1SETBICSDACLR ICPGMCLR ICCLKCLR ICRESTSADR2: SETB ICCLKSETB ICCLKCLR ICCLKCLR ICCLKDJNZ R4,SADR2MOV A,R5 JZ SADR3 DEC R5 SJMP SADR2 SADR3: RET（3 ）比較操作：在進(jìn)行比較操作時，必須保證使RST腳和PGM腳同時保持為低。

17、比較操作只能對芯片密碼操縱區(qū)執(zhí)行，且由芯片內(nèi)部來判定。在FUSE2未熔斷時，只能在 SV=0時，對SC區(qū)進(jìn)行比較操作，對其它區(qū)的比較操作均為無效操作。SV=1時，芯片不做任何比較操作。 在FUSE2熔斷后，只能在SV=0時，對SC區(qū)進(jìn)行比較操作, 對其它區(qū)的比較操作均為無效操作。注：上述芯片密碼比較時序圖中是假設(shè)密碼計數(shù)器中前兩位為0,第三位尋到1的處理時序。有關(guān)芯片SC的時序關(guān)系如圖25圖所示:從操作(B)到(F)，地址計數(shù)器不變，密碼比較的過程是：(A) 比較安全密碼/擦除密碼序列(B) 在密碼輸入比較計數(shù)器中找出一位為“1"的位(C) 在那個為“1”的單元寫“0”(D) 芯片輸

18、出“0”(E) 如果比較成功，在 PGM的上升沿安全密碼/擦除密碼的相應(yīng)標(biāo)志(SV,Sn或En)被置“1”，同時安全密碼/擦除密碼輸入比較計數(shù)器(SCAC，SnAC 或 EnAC)被擦除?！?”。(F) 如果擦除成功，相應(yīng)安全密碼 /擦除密碼標(biāo)志被置 “1”，芯片將輸岀“1”，否則芯片輸岀(G) 在CLK的下降沿，地址計數(shù)器加 1，并輸出下一位的狀態(tài)。比較用戶密碼子程序(地址0AH,0BH)CPSC: MOV R0,#CMM+2MOV R1,#06MOV R2,#02LCALL MVITIMOV A,#0AHLCALL SADR ; 尋址MOV R0,#06LCALL BJMMRET;比較密碼

19、程序BJMM: CLR ICRESTCLR ICPGMMOV R2,#02BJMM1: MOV A,R0MOV R3,#08BJMM2: RLC AMOV ICSDA,CNOPSETB ICCLKNOPCLR ICCLKNOPDJNZ R3,BJMM2INC R0DJNZ R2,BJMM1MOV R2,#08;查 8 位BJMM4: SETB ICSDANOPMOV C,ICSDAJC BJMM5 ; 是 1 轉(zhuǎn)SETB ICCLK ; 指向下一位NOPCLR ICCLKNOPDJNZ R2,BJMM4LJMP BJMM8 ; 計數(shù)器為 00,卡鎖死轉(zhuǎn)BJMM5: SETB ICPGMNOPC

20、LR ICSDA ; 寫 0NOPSETB ICCLKNOPCLR ICPGMNOPLCALL DELY5CLR ICCLKNOPSETBICSDANOPMOV C,ICSDAJNC BJMM6LJMP BJMM7 ; 未寫入0，轉(zhuǎn)出錯BJMM6: SETB ICPGMNOPSETB ICSDA ; 寫 1（擦除）NOPSETB ICCLKNOPCLR ICPGMNOPLCALL DELY5CLR ICCLKNOPSETBICSDANOPMOV C,ICSDANOPSETB ICCLKJNC BJMM7 ;擦除不成功（密碼錯）轉(zhuǎn)SETB FGICG1 ; 置已校對密碼標(biāo)志RETBJMM7: C

21、LR FGICG1 ;建密碼錯標(biāo)記RETBJMM8: SETB FGICG2 ;置卡鎖死標(biāo)志RET（4）寫入操作：寫入操作實際包含著兩種：當(dāng)寫入的數(shù)據(jù)為"0"時，此次操作稱為 寫入操作"。當(dāng)寫入的數(shù)據(jù)為“1”時，此次操作稱為 擦除操作”?！皩懭氩僮鳌蹦軌虬次贿M(jìn)行。但 擦除操作”只能按字節(jié)進(jìn)行。即使操作時只對單 獨一位進(jìn)行擦除，但執(zhí)行的結(jié)果將使這一位所在的字節(jié)的所有8位全部置成“1”對芯片的任何一個承諾寫入或擦除的區(qū)域，其執(zhí)行寫入和擦除的必要條件是芯片的SV標(biāo)志為“1”狀態(tài)。注：在CLK為低的狀態(tài)下，PGM端從“0”到“1”并延時一段編程建立時刻”（Tspr）之后，

22、CLK端從“0”到“1”這時是寫入/擦除操作的開始），在此刻之前的Tds（數(shù)據(jù)建立時刻）由外部向I/O線給出寫入數(shù)據(jù)。CLK端在 “1”狀態(tài)應(yīng)至少保持5ms（Tchp）之后，CLK端從“1”到“0”（這時是寫入/擦除操作的終止）。應(yīng)專門注意終止寫入操作的CLK端的下降沿并可不能使地址計數(shù)器加1，而只是將剛寫入的數(shù)據(jù)”讀出，以便外部驗證剛才的 寫入操作”。WICD: MOV A,#KDWDZ ;送擦除卡低位首地址LCALL SADR ; 尋位地址MOV R2,#30 ; 擦除30字節(jié)LCALL CPESC3 ; 擦除MOV R0,#RAMDZ ;CPU 的 RAM 中待寫入數(shù)據(jù)地址MOV R2,

23、#30 ; 寫入30字節(jié)WICDA: MOV A,R0LCALL WICDAAINC R0DJNZ R2,WICDARET;向IC卡寫入子程序WICDAA: MOV R3,#08WICDAB: RLC AJC WICDAC ; 該位為1,轉(zhuǎn)SETB ICPGM ;打開編程位SETB ICPGMMOV ICSDA,CMOV ICSDA,CSETB ICCLKCLR ICPGM ;關(guān)閉編程位CLR ICPGM ;關(guān)閉編程位LCALL DELY5 ; 延時 5MSCLR ICCLKCLR ICCLKWICDAC: SETB ICCLKSETB ICCLKCLR ICCLKDJNZ R3,WICDAB

24、RET；擦除應(yīng)用區(qū)1CPESC3: SETB ICPGM ;打開編程位，擦除灰名單入口SETB ICPGMSETBICSDASETBICSDASETB ICCLKSETB ICCLKCLR ICPGM ;關(guān)閉編程位LCALL DELY5 ; 延時 5MSCLR ICCLKCLR ICCLKSETB ICCLKSETB ICCLKCLR ICCLKMOV R3,#07CPESC4: SETB ICCLKSETB ICCLKCLR ICCLKCLR ICCLKDJNZ R3,CPESC4DJNZ R2,CPESC3RET;延時（R7）DELY5: MOV R7,#0AH ;5毫秒延時DELY: P

25、USH 07DLY1: PUSH 07DLY2: PUSH 07DLY3: DJNZ R7,DLY3POP 07DJNZ R7,DLY2POP 07DJNZ R7,DLY1POP 07DJNZ R7,DELYRET終止語隨著IC卡技術(shù)的飛速進(jìn)展，金融機(jī)構(gòu)、國家機(jī)關(guān)、公司企業(yè)、教育部門等領(lǐng)域的需求越來越迫切，應(yīng)用越來越 廣泛。我們已在石化系統(tǒng)加氣站實現(xiàn)了使用 IC卡進(jìn)行加氣的業(yè)務(wù)，現(xiàn)將調(diào)試成功的部分有用子程序提供給大伙兒, 供同行朋友們參考。隨著MP3手機(jī)的興起，用戶不僅對手機(jī)音樂的音量、音質(zhì)要求越來越高 而且對手機(jī)的儲備容量的要求也越來越大，總期望能多存些歌，能夠省去頻 繁換歌的苦惱。但目前一

26、樣手機(jī)自帶的內(nèi)存遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這些要求，而且專門多手機(jī)平臺也無法支持外接儲備卡，為了解決這一咨詢題，就需要有配套 的儲備治理芯片。方泰電子的ft1780能夠幫手機(jī)設(shè)計工程師專門好的解決那個難題。它 不僅能夠提供專業(yè)的MP3音樂，而且集成了 SD/MMC儲備卡接口，由于內(nèi)置 文件治理系統(tǒng)，能夠方便地升級原有的手機(jī)產(chǎn)品，使之具有可更換外接SD/M MC儲備卡的功能。本文介紹了 ft1780音頻處理芯片的功能特點，并詳細(xì)敘 述了其在手機(jī)上的應(yīng)用實例。ft1780芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特點圖1是ft1780芯片的內(nèi)部框圖，從中能夠看出,ft1780要緊由7部分組成。圖1： ft1780芯片內(nèi)部框圖1. 主機(jī)接口

27、：與 Basebanc相連,Basebanc通過它向ft1780發(fā)命令和讀 取狀態(tài);2. 音頻係統(tǒng)引擎：芯片的核心部分，完成64和弦MIDI合成,MP3解碼, 七段數(shù)字均衡器 ,文件系統(tǒng)治理 ,系統(tǒng)操縱等功能 ;3. SD/MMC 卡操縱器：完成 SD/MMC 卡接口功能 ;4. 輸入/輸出操縱器：完成 I2S 接口 ,四路 LED 操縱,馬達(dá)和背光操縱等 功能;5. 電源治理系統(tǒng)：能夠關(guān)掉不用的功能模塊 ,節(jié)約系統(tǒng)功耗 ;6. 立體聲耳機(jī)功放：能夠直截了當(dāng)驅(qū)動16ohm的耳機(jī)，輸出功率可達(dá)到 20mW 以上 ;7喇叭功放：能夠直截了當(dāng)驅(qū)動 8ohm喇叭，輸出功率可達(dá)到500mW 以上;ft1

28、780 芯片采納 6mmx7mm 48Pin 的 BGA 封裝 ,與其它一般 MP3 解碼 芯片相比 ,它有以下幾個要緊特色：1. 工作電流小 ,具有高效的省電設(shè)計電路 ,芯片內(nèi)各模塊能夠單獨操縱 開和關(guān) ,可滿足手機(jī)上不同的工作模式要求 ;2. 支持全系列采樣率和編碼率的 MP3 數(shù)據(jù),包括 MPEG Version1 Laye r3,MPEG Version2 Layer3 和 MPEG Version2.5 Layer3 標(biāo)準(zhǔn),采樣率范疇是 848kHz,編碼率是8320kbps解碼品質(zhì)高，聲音音質(zhì)好；3. 支持 64 和弦的鈴聲 ,支持自有的人聲音效格式 （FTF 格式）,同時支持 自

29、然音和背景音的播放 ；4. 內(nèi)置 SD/MMC 卡的文件治理系統(tǒng)程序 ,不需要手機(jī)的基帶來解析 SD /MMC 卡上的文件系統(tǒng) ,基帶只要發(fā)簡單的命令就能夠操縱 ft1780 的播放功 能,SD/MMC卡的數(shù)據(jù)能夠不通過基帶，由ft1780芯片自己讀取和播放，如此 能夠大大減輕基帶的負(fù)擔(dān) ,也因此拓寬了 ft1780 的應(yīng)用面。5. 內(nèi)置高品質(zhì)立體聲耳機(jī)功率放大電路 ,輸出功率大 ,并具有無耦合電容設(shè)計的耳機(jī)輸出電路。一般的耳機(jī)輸出需要兩個較大的隔直電容,若電容容量太小 ,會使低頻響應(yīng)變差 ,聲音低頻失真。而無耦合電容設(shè)計能夠節(jié)約成 本,節(jié)約手機(jī)電路板寶貴的空間 ,增加耳機(jī)輸出的保真度。6.

30、內(nèi)置喇叭功率放大電路，在8ohm喇叭上能夠輸出500mW以上的功率。2ljnE«x- aw社基As Job AEALi72u -：FJKliJl Lili "-MlMB"L IhiOL I ifcRQH'W圖2:典型應(yīng)用示意圖。ft1780芯片的曲型應(yīng)用ft1780的應(yīng)用電路比較簡單，所需的外圍器件專門少，只需要十幾個電阻 和電容，典型應(yīng)用線路如2所示。通過調(diào)整R1和R3的比值能夠調(diào)劑ft1780 內(nèi)部輸出到喇叭的增益，通過調(diào)整C1和C3能夠調(diào)劑喇叭輸出聲音的高頻和 低頻特性，關(guān)于圖中所列參數(shù)，R1=33k歐姆,C1=330pF,R3=33k歐姆,C3=0

31、.1uF, 增 Gain二R1/R3=1,高頻截止頻率為 FH=1/(2* n *R1*C1)=14.6kHz,低頻截止 頻率為FL=1/(2* n *R3*C3)=48.2Hz。從Audio In進(jìn)來的音頻信號能夠通過 操縱從喇叭或耳機(jī)出來，同時能夠按照需要通過 R2和C2調(diào)劑它的低頻響應(yīng) 曲線。圖中，耳機(jī)的輸出已用了無耦合電容設(shè)計，因此圖上沒有輸出耦合電容， 但要注意的是，耳機(jī)的公共端不是通常的“地”，需是芯片上的虛擬地腳“ H PR”。另外芯片的VDDA腳能夠直截了當(dāng)與電池的正級相接，在不需芯片工 作時,能夠用軟件來操縱芯片進(jìn)入"Power Down"狀態(tài),這時芯片的

32、耗電只有 幾微安。有關(guān)軟件和播放流程撕務(wù)塊中服模ft1780芯片的工作需要相應(yīng)的驅(qū)動程序支持。驅(qū)動程序采納模塊化結(jié) 構(gòu)，各功能都有相應(yīng)的程序，在Design In過程中，只要修改硬件有關(guān)的地址參 數(shù)，加入中斷服務(wù)程序（也能夠使用定時器有關(guān)的查詢模式），然后調(diào)用相應(yīng)的 API就能夠正常工作（發(fā)出聲音）了。圖3是軟件模塊示意圖，下面簡單介紹一 下各模塊的功能：驅(qū)動程序API模塊MIDIADPCMFTFSD/MMCMP3模塊模塊模塊模塊理件平臺相關(guān)模塊圖3:軟件模塊示意圖。1. 硬件平臺有關(guān)模塊：需要按照手機(jī)平臺的情形修改相應(yīng)的參數(shù) ，要緊 有芯片寄存器的操作地址，輸入時鐘的頻率等；2. MIDI模

33、塊：MIDI數(shù)據(jù)解析和處理，MIDI播放操縱和回調(diào)操縱；3. ADPCM模塊：ADPCM數(shù)據(jù)解析和處理，ADPCM播放操縱和回調(diào) 操縱；4. FTF模塊：FTF數(shù)據(jù)解析和處理，F(xiàn)TF播放操縱和回調(diào)操縱；5. SD/MMC模塊：SD/MMC命令解析和處理，SD/MMC播放操縱和回 調(diào)操縱；6. MP3模塊：MP3數(shù)據(jù)解析和處理,MP3播放操縱和回調(diào)操縱；7. 中斷服務(wù)模塊：對芯片的各個中斷事件作相應(yīng)的處理，要緊補(bǔ)充數(shù)據(jù), 播放終止操縱和出錯信息處理等；8. 驅(qū)動程序API模塊：提供用戶所需的所用功能的調(diào)用，用戶不必關(guān)懷 具體底層模塊的細(xì)節(jié)，只需與上層API打交道；9. 用戶參考模塊：如何使用 A

34、PI操縱播放的一個例子，也能夠作為API 的進(jìn)一步包裝，供用戶直截了當(dāng)使用。下面我們介紹一下ft1780軟件的使用方法。播放Baseband上文件的流程圖4是播放Baseband上文件的流程圖。當(dāng)用戶想播放Baseband上的音 頻數(shù)據(jù)時，第一是要對ft1780芯片做初始化，然后對要播放的數(shù)據(jù)做預(yù)處理， 驅(qū)動程序會分析數(shù)據(jù)格式，并按照格式自動調(diào)用底層處理函數(shù)，再下一步是 啟動中斷或定時器、消息等機(jī)制，這一步的目的是啟動后臺處理任務(wù)，當(dāng)進(jìn)入 播放狀態(tài)時，需由后臺任務(wù)完成后續(xù)的處理工作，最后確實是發(fā)播放開始命 令,開始播放聲音，進(jìn)入播放狀態(tài)。rn初皓化Lj中斷、定時、幫息等1調(diào)甲預(yù)處理敕據(jù)API后

35、臺中斷服務(wù)程序4啟切中斷或定時器、消息嗨契1前臺操作等機(jī)制（啟動后臺任務(wù)4調(diào)用播啟API.開始播旗調(diào)用其它API進(jìn)入播啟狀態(tài)圖4：播放Baseband上文件的流程圖。在播放狀態(tài)下,ft1780芯片會按照內(nèi)部運作情形發(fā)出中斷要求，Baseband 必需在一定時刻內(nèi)處理相應(yīng)事件，否則會顯現(xiàn)聲音停頓，不連續(xù)等現(xiàn)象。在ft 1780芯片內(nèi)部有專門大的FIFO（先進(jìn)先出儲備器）來儲存播放的數(shù)據(jù)，能夠適 應(yīng)低端Baseband中斷反應(yīng)延時比較大的咨詢題，保證聲音播放的順暢。在播放過程中,Baseband隨時能夠調(diào)用相應(yīng)的API來停止當(dāng)前的播放， 或讀取播放信息，暫停/復(fù)原等操作。播放SD/MMC卡上文件的

36、流程圖5是播放SD/MMC卡上文件的流程圖。當(dāng)用戶想播放 SD/MMC卡 上的聲音文件時，第一是要對ft1780芯片做初始化，然后讀出卡上的聲音文件，選擇要播放的文件，調(diào)用簡單的API播放命令后，進(jìn)入播放狀態(tài)，芯片會自 動讀取卡上的數(shù)據(jù)，播放出聲音，再下一步是啟動中斷或定時器、消息等機(jī)制, 這一步的目的是啟動后臺處理任務(wù)，處理中斷事務(wù)。帶SD/MMC儲備卡接口的 MP3和弦芯片ft1780圖5:播放SD/MM卡上文件的流程圖。盡管看上去與播放Baseband上文件的流程差不多，但要緊有以下不同：當(dāng)播放Baseband上文件時,Baseband必須持續(xù)地送數(shù)據(jù)到ft1780芯片內(nèi)部， 中斷會比較

37、頻繁（與所播放的文件的碼流率有關(guān)），而當(dāng)播放SD/MMC卡上的 文件時,ft1780芯片自己從SD/MMC卡里讀取所需數(shù)據(jù)，不需要Baseband的 干預(yù)，在播放過程中差不多上沒有中斷任務(wù)，只有在播放終止時會發(fā)出中斷 告知Baseband由Baseband決定下一步的工作，如重復(fù)播放、或播放下一個 文件,因此對Baseband的要求更低，適應(yīng)性更廣。在播放過程中,Baseband隨時調(diào)用相應(yīng)的API函數(shù),完成停止播放，暫停/ 復(fù)原等功能SD/MMC儲備卡操縱芯片憑借優(yōu)良性能和杰出的銷售業(yè)績，芯邦自主研發(fā)的 SD/MMC 儲備卡操 縱芯片在 “2007 年中國半導(dǎo)體創(chuàng)新產(chǎn)品和技術(shù)項目”評選中，榮

38、獲了“中 國半導(dǎo)體創(chuàng)新產(chǎn)品”稱號。芯邦公司是由歸國留學(xué)人員于 2003 年在深圳創(chuàng)立的。公司致力于 成為與移動儲備和多媒體有關(guān)的操縱芯片設(shè)計及其整體解決方案開發(fā)的領(lǐng) 導(dǎo)者?？焖俪砷L與進(jìn)展的閃存（flash）儲備器差不多成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)專 門是移動儲備產(chǎn)業(yè)進(jìn)展的要緊推動力，而將閃存與各種接口和應(yīng)用相連接 的操縱器芯片起著關(guān)鍵性的作用，它直截了當(dāng)阻礙到閃存的推廣和應(yīng)用， 市場空間專門寬敞。移動多媒體是帶動消費類電子產(chǎn)品進(jìn)展的領(lǐng)頭羊，例如 MP3, MP4, GPS等等，過去幾年和以后都顯示出龐大的進(jìn)展空間，為芯片設(shè)計公司 提供了前所未有的進(jìn)展機(jī)遇。憑借芯邦核心團(tuán)隊在海外聞名芯片設(shè)計公司（ Broad

39、com、Philips） 幾十年芯片設(shè)計與治理體會，加上本土化的客戶服務(wù)與市場開拓優(yōu)勢，在 中國良好的集成電路產(chǎn)業(yè)進(jìn)展環(huán)境下，芯邦立足和用心于移動儲備和多媒 體有關(guān)操縱芯片的開發(fā)和應(yīng)用，為該產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展做出了主動的奉獻(xiàn)。成立僅短短 4 年多的芯邦，依靠不懈地努力自主創(chuàng)新研制推出的 第一代產(chǎn)品 U 盤系列操縱芯片，截至 2007年底累計出貨量已超過一億 片，單月銷售量更突破 700萬片，已占全球約 40%的市場份額，成為 U 盤 操縱芯片全球最大供貨商； 2007年下半年，芯邦又在創(chuàng)新模式下開發(fā)出國 內(nèi)第一款 SD/MMC 卡操縱芯片，打破了以往長期被中國臺灣的廠商壟斷供 貨的局面。ExlFL&#

40、171;£»402FSVfi4 22商胡MDFATJ? M tt的戦舶號.A B ft 五下跌的升紙?zhí)朆PB_ RooiCIua專OmDOO00002FAT32糧昌承脾茫第一十/的 食號迅肅為2FSJnk48*OmOO1ftttK的文杵星就所古用叫 艮號捕常力1g保爲(wèi)罠亦導(dǎo)低軒射質(zhì)農(nóng)的區(qū)RcMirTed5Z12FAT « ft fi 本在保留區(qū)之后是FAT區(qū)，存有文件分配表。一樣文件系統(tǒng)中有 2份文件分 配表FAT1和FAT2，每份FAT表占用空間的大小可從 BPB表中查得。由于采納的是SDHC卡和FAT32文件系統(tǒng)，緊接在FAT區(qū)之后的是文件名 目數(shù)據(jù)區(qū)，真正意義上的數(shù)據(jù)從那個區(qū)開始，以簇編號，順序上第1個簇編號為第2簇，