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接触式智能卡和读卡器因其可靠、安全性高、传输速度快、存储信息大、功耗低等特点，已经成为当前国内外研究和应用的热点，被广泛应用于金融支付、医疗、手机SIM卡等领域。随着ETC、SWP等新技术的飞速发展，接触式智能卡技术未来的应用会更加广泛。由此而来的一点关键应用需求是需要兼容接触式智能卡与读卡器的集成芯片。本文基于ISO7816协议，设计了兼容接触式智能卡与读卡器的芯片，该芯片基于ARM内核，提供了良好的运算能力以满足复杂的应用。本芯片可同时用于生产兼容智能卡和读卡器，可有效解决设备生产商芯片不通用的问题，可达到小型化的作用，同时提升效率。 首先，本文分析了ISO7816协议和AMBA总线协议。其中包括ISO7816的物理特性、操作条件、操作过程、协议和参数选择以及异步半双工字符传输协议(T=0);包括AMBA总线结构、AHB协议、APB协议。协议分析为芯片体系结构、存储器互联、外设连接的设计提供了依据。 其次，实现了在芯片整体架构及电路逻辑模块的设计。具体实现过程中，完成了整体电路架构设计、时钟复位设计，并根据不同时钟域完成了时钟同步策略的设计;实现了作为本芯片的核心通信模块的7816模块，详细展示了7816模块结构、特殊功能寄存器、FSM状态机、FIFO、时钟生成模块、外围模块和数据收发模块的设计过程。 再次，为进一步提升芯片性能，对芯片内部存储器进行了优化设计，提出了一种兼容标准CMOS工艺的非易失混合存储器。具体步骤包括:分析SRAM的低功耗设计方法，对存储器进行SRAM的低功耗优化;针对本芯片内部存储器上电初始化过程，提出了一种无需外部电路介入，超低睡眠态功耗的兼容标准CMOS工艺的非易失混合存储器结构，并完成存储器设计及仿真。 最后，本文实现了芯片整体的仿真验证和FPGA原型验证。针对仿真验证，提出了其环境的搭建、仿真方案，功能仿真和时序仿真的结果正确;针对FPGA验证，搭建了硬件验证平台、验证方案，验证结果正确。 本论文的研究工作针对兼容接触式智能卡与读卡器的芯片设计进行了系统论述。芯片对智能卡和读卡器的设计量产和资质认证起到了很好的借鉴作用。