基于ISO14443A的NFC数字核心模块设计

发布时间：2017-04-08 18:12

  本文关键词：基于ISO14443A的NFC数字核心模块设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：NFC(Near Field Communication,近场通讯)技术发展已经十余年,智能终端,比如手机,掌上电脑等设备的更新换代如此之快,更是加速了NFC技术的推广和发展。NFC可用于移动支付、快速文件传输、快速手机设置、智能海报等应用中,其技术已经达到成熟阶段,发展前景很大,有潜力成为人们日常生活中的标配。有关无线通信协议有ISO14443、ISO18000、ISO15693、ISO18092等,市场上占主导地位的仍是ISO14443通信协议。文章提出了一种基于ISO14443-A的可用于NFC标签的数字核心模块的设计和功能验证。首先解读了ISO/IEC14443 Type A提出的规范,包括物理特性、射频功率和信号接口、初始化和防冲突,传输协议等四方面。其次给出了NFC阅读器与电子标签之间的通信流程,详细分析了防冲突环算法及其命令帧格式。根据自顶而下的设计思想,将NFC数字核心模块划分为防冲突、应答模块,加密模块,认证、读写操作模块和控制计算模块等四个模块。使用Verilog HDL硬件描述语言设计了各个模块。其中重点阐述了数据编解码、数据校验和DES加解密模块的设计,数据编解码包括接收信息后对信号进行的改进型Miller解码以及发送前对待发送数据的Manchester编码,数据校验采用奇校验和CRC循环冗余校验,DES加解密模块采用Modelsim仿真软件对各个模块进行了RTL级仿真,修正Miller译码器和Manchester编码器的RTL级功能仿真结果显示译码及编码正确无误,满足设计要求,DES加密模块的RTL级功能仿真结果显示DES加密系统对数据的加解密正确无误,符合设计要求。本文所设计的NFC数字核心模块可以通过验证,达到ISO/IEC14443-A对电子标签的技术指标的要求。
【关键词】：NFC ISO/IEC 14443-A 数字核心模块 仿真
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN918.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-18
• 1.1 项目研究背景和意义13-14
• 1.2 NFC技术的基本原理和发展14-16
• 1.2.1 NFC技术的基本原理14-15
• 1.2.2 NFC技术的发展15-16
• 1.3 论文研究内容及安排16-18
• 第2章 NFC通信协议分析18-25
• 2.1 NFC相关的标准化组织18-20
• 2.1.1 ISO/IEC18-19
• 2.1.2 ECMA19
• 2.1.3 ETSI19
• 2.1.4 NFC论坛下设规范19-20
• 2.2 ISO/IEC 14443-A协议设计规范20-24
• 2.2.1 物理特性20-21
• 2.2.2 功率传送和信号接口21-22
• 2.2.3 初始化和防冲突22-23
• 2.2.4 传输协议23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第3章 NFC数字核心模块通信的建立25-32
• 3.1 NFC数字核心模块概述25-28
• 3.1.1 芯片整体框架26
• 3.1.2 NFC标签与阅读器的通信建立26-28
• 3.2 防冲突环28-31
• 3.2.1 算法流程28-29
• 3.2.2 命令编码格式29-31
• 3.2.3 状态机转换流程31
• 3.3 本章小结31-32
• 第4章 数据编解码和数据校验的设计32-45
• 4.1 数据编解码的设计32-43
• 4.1.1 修正Miller解码模块设计33-39
• 4.1.2 Manchester编码模块设计39-43
• 4.2 数据校验43-44
• 4.3 本章小结44-45
• 第5章 加密模块的设计45-60
• 5.1 DES加密算法概述45
• 5.2 DES加密算法基本结构45-47
• 5.3 DES加解密核心的硬件实现47-59
• 5.3.1 初始置换与逆初始置换设计47-48
• 5.3.2 DES单轮迭代加密模块的设计48-54
• 5.3.3 DES子密钥生成模块设计54-56
• 5.3.4 DES控制模块设计56-58
• 5.3.5 DES顶层模块设计58-59
• 5.4 三重认证过程59
• 5.5 本章小结59-60
• 第6章 NFC数字核心模块的功能验证60-63
• 6.1 验证平台的搭建60-61
• 6.2 DES加密模块仿真验证结果61
• 6.3 修正米勒码仿真验证结果61-62
• 6.4 曼彻斯特码仿真验证结果62-63
• 总结与展望63-64
• 参考文献64-66
• 致谢66

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