单板(驱动)软件详细设计说明书

1、 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书CJ-7.3-54 v1.0v1.0普天信息技术研究院普天信息技术研究院200X 年月 XX 日机密机密 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书普天信息技术研究院普天信息技术研究院 机密机密 第第 1 1 页页修订历史记录日期版本作者备注 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书普天信息技术研究院普天信息技术研究院 机密机密 第第 2 2 页页编制姓名签字日期审查姓名签字日期审核姓名签字日期批准姓名签字日期文档评审负责人： 参加评审人员： 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书

2、普天信息技术研究院普天信息技术研究院 机密机密 第第 3 3 页页目目 录录1引言引言.41.1编写目的.41.2背景.41.3定义.41.4设计依据.42软件系统结构软件系统结构.42.1功能需求.42.2子模块划分.42.3子模块间关系.43公共数据结构公共数据结构.44程序设计说明程序设计说明.44.1程序 1 设计说明.54.1.1程序描述.54.1.2功能.54.1.3性能.54.1.4输入.54.1.5输出.54.1.6算法.54.1.7流程.54.2程序 2 设计说明.55模块重用说明模块重用说明.5 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书普天信息技术研究院普

3、天信息技术研究院 机密机密 第第 4 4 页页1引言引言1.1编写目的说明编写这份软件详细设计说明书的目的本文档是以 RFID 读卡器硬件结构为基础，以RFID 读卡器需求分析说明书和RFID 读卡器软件概要设计说明书为指导编写而成。本文档旨在分析 RFID读卡器需求的基础上，定义各个功能模块的实现方式与具体函数，以达到实际应用的目的。同时也为 RFID 读卡器后期的软件升级和维护提供便利。1.2背景说明待开发软件（子）系统的名称和此软件（子）系统所属大系统的名称；说明任务的来源（开发背景和市场背景）等；该软件（子）系统与大系统中其他子系统的关系。RFID 读卡器通常使用无线电调制方式和卡片进

4、行信息交换，通常根据以下几种标准来设计，即 ISOIEC10536 标准、ISOIEC14443 标准、 ISOIEC15693标准。 根据 ISOIEC10536 标准设计的卡称为密耦合卡，对应的阅读器也相应遵循ISOIEC10536 标准设计；根据 ISOIEC14443 标准设计的卡是近耦合卡，对应的阅读器遵循 ISOIEC14443 标准设计；根据 ISOIEC15693 标准设计的卡是遥耦合卡，对应的阅读器遵循 ISOIEC15693 标准设计。遥耦合卡比近耦合卡具有更远的读卡距离，但二者均采用 13.56MHz 工作频率，均具有防冲突机制。RFID读卡器的设计还应该考虑具体的行业应

5、用规范，比如金融行业的中国银联非接触IC 卡读卡器技术规范或支持某些特殊应用协议，比如 PC/SC 协议。本产品是针对金融服务业开发的 RFID 读卡器，配合我们自主研发的大容量智能存储卡的推广应用。本文档是在 RFID 读卡器硬件设计、外观设计已经完成，系统需求与概要设计已经确定的背景下完成的。1.3定义列出本文档中所用到的专门术语的定义和缩写词的原意RFID Radio Frequency Identification 无线射频身份识别APDU Application Protocol Data Unit 应用协议数据单元 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书普天信息

6、技术研究院普天信息技术研究院 机密机密 第第 5 5 页页USB Universal Serial Bus 通用串行总线1.4设计依据列出本文档所引用的有关设计依据（标题、文件编号、版本号、作者、发布日期、出版单位） ，包括本项目内部已编写的有效文档、出版刊物和国家标准或规范RFID 读卡器支持 ISO/IEC 14443 Type A/Type B 的非接触智能卡和 Mifare one系列存储卡，内置 2 个小 SIM 卡座，支持符合 ISO/IEC 7816-1/2/3 的智能卡。本 RFID 读卡器参考以下外部文档:支持符合标准非接触 IC 卡读卡器技术规范ISO/IEC14443-1

7、/2/3/4ISO/IEC7816-1/2/3USB2.0 标准AT89C5131.PDFATMEL 公司提供的参考设计文档资料MCRF531.PDFNXP 公司提供的参考设计文档资料本 RFID 读卡器参考以下文档：RFID 读卡器软件需求分析说明书RFID 读卡器软件概要设计说明书 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书普天信息技术研究院普天信息技术研究院 机密机密 第第 6 6 页页2软件系统结构软件系统结构2.1功能需求图 1 RFID 读卡器功能框图RFID 读卡器系统控制软件是这个 RFID 读卡机的灵魂。RFID 读卡器系统控制软件本着满足各个功能模块的具体要

8、求和实际使用时用户的具体需求进行设计。采用自上而下的软件设计方法逐步细化进行模块化设计。使控制软件具有很好的可读性、逻辑性和易扩展性。软件通过 MCU 控制硬件资源，利用 USB 接口、UART接口接收并响应上层应用的命令，利用非接触卡接口完成与非接触智能卡的数据交换，利用 SIM 卡接口满足应用对安全鉴权模块的需求，利用 LED 和 BEEP 提供操作帮助，如显示 RFID 读卡器状态、提示异常，时钟和电源是 RFID 读卡器工作的基本保证。设计遵循 USB2.0 通讯协议规范、ISO7816 协议规范和 ISO14443 协议规范。2.2子模块划分说明本软件系统(或模块)的实现，即其内部的

9、子模块划分（给出程序的名称和标识符） 。建议以图形说明。 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书普天信息技术研究院普天信息技术研究院 机密机密 第第 7 7 页页图 2 RFID 读卡器软件模块图如图 2 所示，本 RFID 读卡器系统软件可以具体划分为中心控制模块（MCU） 、报警提示模块、非接触卡控制模块、安全鉴权模块、应用接口模块和卡片协议模块6 个部分，是对概要设计中读卡器管理模块、应用接口模块和卡片接口模块的细致划分。1. 中心控制模块（MCU）图 3 中心控制模块结构图如图 3 所示，中心控制模块由系统初始化模块（Init_System（ ） ） 、循环控制模块

10、（While（ ） ） 、中断服务模块组成。系统初始化模块完成系统时钟初始化、定时器中断初始化、波特率初始化等操作；循环控制模块用来轮询 UART 或 USB 端口进行系统任务的选择具体任务如图 4 所示；中断服务模块完成 MCU 同上位 PC 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书普天信息技术研究院普天信息技术研究院 机密机密 第第 8 8 页页机的通讯和非接触卡通讯等操作。系统主循环SIM Card操 作RF Card操 作与PC通讯LED指示设置当前卡槽设置TPDU自动执行卡复位执行PPS发送APDU卡复位执行PPS发送APDUUSBUART模式设定数据发送数据接收模

11、式设定数据发送数据接收图 4 循环控制模块任务图2. 报警提示模块LED 控制是读卡器系统工作的辅助设计，完成对读卡器工作状态的指示和系统故障的报警提示，分别采用长亮和 10KHz 频闪的方式（LED_ON( )、LED_Flash_10K( )） 。BEEP 控制是读卡器系统工作的辅助设计，完成读卡器系统故障时的报警提示和系统部分功能使用时的提示音(Beep_On( )、Beep_Error( )。3. 非接触卡控制模块 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书普天信息技术研究院普天信息技术研究院 机密机密 第第 9 9 页页图 5 非接触卡控制芯片程序划分图非接触卡控制模

12、块程序设计是针对控制芯片 MF RC531 进行代码设计，由下至上分为物理层、数据链路层、会话层和传输层 4 个具体模块，以完成非接触卡传输协议ISO14443 协议的工作需求。具体实现了寻卡、卡防冲突、选卡、卡读写等具体操作。TYPEA 和 TYPEB 的启动和防冲突过程如图 6、图 7 所示。 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书普天信息技术研究院普天信息技术研究院 机密机密 第第 1010 页页图 6 TYPEA 启动和防冲突流程图 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书普天信息技术研究院普天信息技术研究院 机密机密 第第 1111 页页图 7

13、TYPEB 启动和防冲突流程图4. 安全鉴权模块 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书普天信息技术研究院普天信息技术研究院 机密机密 第第 1212 页页图 8 安全鉴权模块程序划分图安全鉴权模块是针对 SIM 卡进行代码设计，符合 ISO7816 相关协议，支持 T0 和T1 两种工作模式。程序划分为物理层、数据链路层和应用层 3 个模块，实现选卡、PPS 请求和 APDU 的功能需求。对 SIM 卡的操作流程如图 9 所示。 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书普天信息技术研究院普天信息技术研究院 机密机密 第第 1313 页页图 9 SIM 卡

14、操作流程图5. 应用接口模块UART 接口UART 接口采用定时器中断方式进行数据接收，发送采用查询方式进行，具体的初始化设置在中心控制模块的初始化模块中定义。USB 接口USB 接口采用中断方式进行数据的接收和发送。相关函数模块如表 1 所示。函数名称函数名称函数功能函数功能USB_General_Config()USB 接口全局设置USB_Endpoint_Config()USB 接口端点设置USB_Read()MCU 从 USB 接口读数据USB_Send()MCU 将数据发送到 USB 接口USB_Bulk_Read()MCU 从 USB 接口以块模式读数据USB_Bulk_Send(

15、)MCU 将数据以块模式发送到 USB 接口表 1 USB 接口函数表 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书普天信息技术研究院普天信息技术研究院 机密机密 第第 1414 页页6. 卡片协议模块卡片协议模块完成非接触卡和 SIM 卡之间的信息交互，以进行安全认证工作（Safe_Garud( )） 。2.3子模块间关系说明各子模块间的控制、顺序等耦合关系。图 10 系统自模块调用关系图 单板单板/ /驱动软件详细设计说明书驱动软件详细设计说明书普天信息技术研究院普天信息技术研究院 机密机密 第第 1515 页页3公共数据结构公共数据结构给出本软件系统使用的每一个公共数据结构

16、的类型定义、存储方式，公共数据结构内各元素项的类型定义、初始取值、可能取值的范围及相应的物理含义。建议以类似语言的数据说明格式来描述。4程序设计说明程序设计说明从本章节开始，逐个对每个程序模块给出以下的设计说明。以下给出的提纲是针对一般情况的，对于一个具体的模块，尤其是层次较低的模块或子程序，其很多条目的内容往往与它所隶属的上一层模块的对应条目的内容相同，在这种情况下，只要简单地说明这一点就可以了。4.1程序 1 设计说明4.1.1程序描述给出对该程序的简单描述，主要说明安排设计本程序的目的和意义，并且说明本程序的特点（是否常驻内存、是否子程序、顺序处理还是并发处理、是可重入的还是不可重入的等等）4.1.2功能说明本程序应具备的功能，可用IPO图（输入处理输出）的形式描述。4.1.3性能说明对本程序的全部性能要求，包括精度、灵活性、时间特性等4.1.4输入给出本程序的输入参数的详细说明, 包括名称、标识、取值范围、格式、含义，及参数间的控制、顺序、独立或依赖等关系。4.1.5输出给出本程序的输出参数的详细说明, 包括名称、标识、取值范围、格式、含义，及参数间的控制、顺序、独立或依赖等关系。4.1.6算法详细说明本程序所选用的算法、具体的