上海华虹SHC1108芯片非接领域的应用
上海华虹集成电路有限责任公司 窦瑞军 许国泰
1 前言
随着社会经济的日新月异，在公共交通行业、无线通信领域、卫生保健行业、封闭式场所管理、身份识别、电话通信、大楼保安系统等等，人们已愈来愈多地开始接受和使用非接触IC卡。
作为一种非常普遍的非接触式卡－－MIFARE经典芯片，其安全算法已遭到破解，导致许多行业应用面临巨大的安全隐患。
随着非接应用领域的大量出现，一卡多用的需求变得比较迫切，对卡片也提出了灵活性、大容量等要求。
上海华虹在2008年成功推出了满足上述需要的SHC1108的CPU芯片，在各个行业有了成功的应用案例，下面就华虹SHC1108芯片的特性、已取得的成果和开发环境做一介绍。
2 SHC1108芯片
SHC1108是上海华虹自主研发的非接触式CPU芯片，该产品集成了Turbo8051微处理器、256字节IRAM、512字节XRAM、32K字节ROM 、8K字节的EEPROM、32位随机数电路、DES/TDES算法模块、符合ISO/IEC 14443 TYPEA规范的RF电路。
2 MCU指令兼容标准8051，在相同的工作频率下，指令的执行比标准的8051快4～6倍。
2 RF模块具有256 bytes的FIFO，能支持106K、212K和424K高速通讯，满足14443-4的要求。
2 DES协处理器具有抵抗SPA/ 的攻击能力，支持CBC、ECB模式；TDES支持2 Key和3 Key的方式。
2 32位随机数发生器符合FIPS140-2和NIST SP800-22标准。
2 大场强检测复位。
2 存储器(ROM、EEPROM、IRAM、XRAM)数据加密。
2 EEPROM 满足10 万次擦写，十年数据存储。
2 工作温度：-20℃至70℃。
2 该系列产品有3种产品形式：一种是纯CPU卡（无逻辑卡功能）；另外两种是带逻辑功能的CPU卡，其流加密算法分别采用MIFARE1和华虹算法。
2 SHC1108平台采用了0.25um CMOS EEPROM工艺并提供了安全机制的检查功能。
3 应用开发
在上海华虹SHC1108推出的1年时间里，通过了银行卡检测中心和建设部的标准测试，随着芯片的配套开发环境逐步完善，在国内的多个领域得到了成功应用。
2 PBOC 2.0 ED/EP应用
PBOC ED/EP 2.0应用包括电子钱包EP（Electronic Purse）和电子存折ED（Electronic Deposit）两种应用类型。每种应用类型分别对应着不同的交易流程和交易命令。其中电子钱包支持：消费、圈存交易，不需要密码保护；电子存折支持：消费、取现、圈存、圈提、修改透支限额交易，需要密码保护。
上海华虹集成电路有限责任公司在2008年9月19日，在SHC1108芯片上开发的具有自主知识产权的COS通过了银行卡检测中心PBOC2.0ED/EP卡标准测试，获得了相应的资格证书。
2 手机贴片卡应用
华虹基于SHC1108芯片，提出了满足电子门票和小额支付的手机贴片卡解决方案，此方案主要实现的功能是：
+ 小额支付应用支持：消费、圈存交易，不需要密码保护；
+ 门票应用支持：售票、检票、退票、重写票和删除票交易。
2 建设部应用
为了满足日益增加的公交升 需求，建设部主导制定了满足公交应用的芯片和COS规范。COS规范参考了PBOC 2.0 ED/EP的应用和扩展应用，满足公交多样化的票制和全国互联互通的应用需求。
上海华虹集成电路有限责任公司使用自主知识产权的芯片通过了建设部的标准检测，成为 家获得认可的芯片和COS。
2 上海城市公交交通
上海城市公共交通，包括公交汽、电车、出租车、地铁、轻轨和轮渡等，全面实现了IC卡一卡通工程。现在大量的交通卡是华虹算法的逻辑卡，虽然没有Mifare1算法被破解后的安全隐患，但是CPU卡的升 需求也比较迫切。
上海公交系统升 改造是国内应用 为成功的兼容建设部的应用，但是考虑到上海已发行的逻辑卡，所以在上海公交项目的实施上需要考虑逻辑卡安全升 到CPU卡、功能兼容等问题，对芯片的速度提出了较高的要求。COS除了满足建设部功能需求的同时，还要维护逻辑卡的数据域，在交易时间有限的情况下，对于芯片和COS的性能都提出了比较高的要求。
2 其他应用
作为一款符合Tape A接口要求非接芯片SHC1108，可以满足客户的比较多的个性化需求，可以用在门禁、身份识别等领域。
4 开发支持环境
4.1 软掩膜卡
为了推广SHC1108芯片，公司新开发的功能相同的软掩膜卡，可以很好的满足客户前期的调试工作，为提高产品的响应速度和减少COS的掩膜风险提供了帮助。
4.2 仿真器
我公司提供的1108专用仿真器是针对SHC1108芯片开发的专用智能卡芯片仿真器，一如华虹公司以往所有其他仿真器产品一样，这款专用仿真器内也包含了公司享有完全自主知识产权的二十多项仿真工具领域内的国家发明专利，包括200610028855.0、200610029337.0、200810044033.0等。由于其具有极高的技术含量，将会给SHC1108芯片的片上程序开发、调试带来极大的便利。
1108专用仿真器由仿真器主体、电源、连接电缆、射频卡头以及专用的集成开发环境等部件组成，结构简单、连接可靠、使用方便，可以真实的模拟用户程序在产品芯片执行，以及配合各种通用读卡机工作的状态。定制的专用集成开发环境支持KEIL C51和汇编编译器，并在仿真器硬件系统的配合下，为程序的开发人员提供了丰富、实用的各种仿真、调试功能，除了涵盖KEIL、IAR等通用集成开发环境所支持的基本的单步、断点、跟踪、存储器、SFR、寄存器观察、修改等调试功能外，还提供了许多其他实用的调试功能、以及针对该款芯片的专用调试功能。这些调试功能包括：仿真器硬件系统工作状态的实时可视化观察；物理存储器（FLASH、EEPROM）区域可以和逻辑存储器（CODE、XDATA）一样观察、修改、填充数据、装载HEX或BIN文件，并支持单字节数据和多字节数据在存储器区域内的查找；多组DPTR观察和修改；实时指令执行时间、PC值观测等等。这些实用的仿真、调试功能，将会给用户程序的调试带来极大的便利。
5 总结
在SHC1108芯片推出的1年时间里，基于芯片的COS获得了PBOC 2.0 ED/EP的检测通过和建设部检测通过证书；通过了上海地标测试，并得到批量试用。随着SHC1108的配套开发环境和芯片性能的逐渐稳定、成熟，SHC1108在国内的许多非接触的应用领域得到使用，市场认可度越来越高，为建设部的公交升 市场提供了很好的支持。
