3 SWP連接方案在SIM卡中的設計

　　3.1 系統結構

　　大容量SIM卡是一種支持大容量存儲、高速傳輸、具有新型應用的智能卡。我們研發的大容量SIM卡項目基于ARM Secure Core SC100內核，采用 AHB（高性能總線）+APB（高級外設總線）總線結構。AHB總線提供高速的數據傳輸，它連接SIM卡內部存儲器和高速外部接口（USB接口）。APB總線通過橋接器與AHB總線相連，SIM卡的低速接口（SWP接口、ISO7816接口）掛靠在外設總線上。

　　3.2 硬件設計

　　SWP硬件設計基于SWP標準，即ETSI（歐洲電信標準協會）制訂的的TS 102 613。SWP控制器和SWP接口共同組成了SWP方案的硬件設備。SWP控制器負責處理物理層和數據鏈路層邏輯。圖4為硬件實現數據鏈路層邏輯時SIM卡內部SWP控制器的結構圖。

　　圖4 SWP控制器結構圖

　　3.2.1 接收數據設計

　　在SIM卡和NFC芯片通信期間，SWP控制器在激活、掛起、去激活三種狀態間切換。交換數據時，處于激活狀態。Rx 解碼器不停地檢測Si信號，并將來自NFC芯片的單位數據解析為字節輸出。Frame resolve分析接收到的每一字節的數據，若為7E（幀頭），則繼續接收數據，直到接收到7F（幀尾），表明SWPC接收到一幀完整的數據。Frame resolve進一步解析接收到的數據幀，首先根據MAC協議剝離幀頭和幀尾，然后根據接收方的生成多項式對數據幀進行校驗。如果數據正確，則識別出SHDLC數據幀的類型并作相應處理；如果數據錯誤，則發送拒收幀，要求對方重新發送。對于正確的信息幀，SWP控制器提取信息幀的信息數據（包）寫入RX FIFO，并根據接收到的數據幀的字節個數設置控制器的狀態寄存器。SWP控制器每接收一幀數據就發起一個硬件中斷。

　　3.2.2 發送數據設計

　　SWP控制器發送數據和接收數據是相反的過程。如果上層應用有數據要發送時，會把數據寫入TX FIFO。TX FIFO一旦檢測到FIFO有數據，就啟動發送模塊把數據從TX FIFO中取出，經Frame assemble按照SWP協議的SHDLC協議組裝信息幀，添加幀頭、幀尾、校驗碼。把生成的MAC幀數據交給Tx編碼器，完成輸出數據的物理層組裝，將數據轉換成單個位電平輸出。

　　3.3 軟件驅動設計

　　SWP軟件設計基于SWP標準和HCP（主機控制協議）標準。HCP標準是SWP協議之上的標準協議，定義了數據鏈路層之上的協議層——HCP路由層、HCP消息層以及應用層。底層SWP協議和上層HCP協議組成的協議棧共同完成NFC芯片與UICC通信的完整協議。

　　在大容量SIM卡中采用SWP方案，要實現ISO7816協議棧和SWP協議棧。SIM卡的操作系統使用μC/OS。μC/OS是一種結構小巧、搶占式的實時操作系統。其內核提供任務調度和管理、時間管理、任務同步和通信、內存管理和中斷服務等功能。在軟件系統中，SWP軟件模塊是μC/OS的任務之一。

　　SWP任務依靠硬件中斷驅動，SWP任務沒有被激活前，一直處于等待中斷的狀態。通過SWP接口通信時，一旦檢測到存在射頻場，NFC芯片便被激活。NFC芯片發送Si信號給SIM卡，SIM卡檢測到Si電壓信號后，觸發si_act中斷通知軟件做好準備通信。此時，軟件設置通信參數，然后等待硬件建立物理鏈路成功的中斷。如果接收到init_sync中斷，軟件開始設置SHDLC協議的滑動窗口大小M，等待建立SHDLC鏈路的中斷。這個中斷帶有NFC芯片SHDLC層的滑動窗口的參數N。若M≥N，則SWP任務修改自己的滑動窗口大小為N，然后發送確認幀，這樣便建立了SHDLC鏈路；若M＜N，SWP任務發送帶有自己窗口參數的RESET幀給NFC芯片，繼續協商滑動窗口大小。