智能卡操作系统(cos)编程语言及编译器系统设计与实现

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1、万方数据ChinaIntegratedCircuitI⋯H巾国集成电路士田■●■■一“，u’智能卡操作系统(cos)编程语言及编译船系统设计与实现．‘上_．-t．--一、闩IJ舌华大智宝电子系统公司李金良1976年法国布尔公司研制成功了世界上第一张由双晶片(微处理器和存储器)组成的智能卡(IntegratedCircuitCard或SmartCard，统称IC卡)，随后又研制成功了单晶片智能卡。在此后的二十年间，除了法国的Bull以外，先后有Motorola、Siemens、Thomson、Hita

2、chi、OKI、Toshiba、Sharp、Atmel、Gem-plus、Schlumberger等十几家公司相继投入了Ic卡芯片和卡片的开发与生产，形成了一个世界性的新兴技术产业。’+IC卡产品和技术引入中国大约是在90年代初期。我国于1993年在全国范围内启动金卡工程。它是一项跨部门、跨地区、跨行业、跨世纪的庞大社会系统工程。随后，在政府政策的指导下，在广大的市场需求推动下，在中国大陆诞生了许许多多从事Ic卡的芯片设计公司、芯片操作系统(Chip—Operat—ing—System，COS)开发

3、公司、晶园代工厂、模块封装厂、卡片加工厂以及以Ic卡应用为主的软件系统开发商、配套机具制造商等等，初步形成了日渐齐备的IC卡产业链。Ic卡产业链中，芯片设计是龙头、关键；而芯片内的中央处理单元(CPU)的设计以及芯片内的COS程序编程，更是芯片设计的核心。目前，在国内从事Ic卡芯片设计的公司中，有从国外购买CPU电路IP核(如8051核、ARM核)的公司，也有成功进行自主开发的公司(如华大公司)。由于IC卡芯-，}●^．，J；-^⋯，^；⋯⋯一片内的CPU核没有一个统一的标准，因此，不同公司设计的C

4、PU核，虽然在所实现的功能上大同小异，但是其指令集、指令码却不尽相同(也不能相同，否则有可能侵权)。因此，针对国内自主设计的IC卡芯片CPU核，如华大公司的CIU92系列CPU核，必须制定与其指令集、指令码对应的编程语言如汇编语言(以及c语言、Java语言虚拟机)和程序编译器等等，有了这些基础或工具，才能开发、编制卡内的COS程序，完成和实现IC的设计、生产、产品化、系列化，也才能有后续的产业链发展。可以说，编程语言和程序编译器作为基础或工具的开发是设计和实现IC卡应用整个过程中的重要一环，是IC卡

5、产品化、产业化的基础和前提。因此，设计、开发“智能卡操作系统(cos)编程语言及编译器系统”具有重要的现实意义和极高的商业价值。尤其是在国家大力倡导Ic卡芯片国产化、信息安全芯片国产化的今天，自主设计、开发配套的基础或系统工具，更具有深远的战略意义和社会意义。二、智能卡操作系统(COS)编程语言，及编译器系统功能及总体方案1、cIU92COS开发仿真系统介绍CIU92COS开发仿真系统(DS92)是针对中国华大集成电路设计中心(CIDC)白行设计的CIU92万方数据系列CPU、结合IC卡的有关特点而

6、设计的软硬件集成开发环境(基于Windows环境)。DS92主要有两大功能：汇编语言编译和Ic卡功能硬件仿真。硬件仿真提供了不同层次的硬件仿真手段，便于用户根据应用开发程度选择相应的仿真模式。DS92是针对CPU卡的开发系统，既有一般CPU开发系统的共性(包括基本的汇编语言编译器、单步运行、断点设置、设置／显示CPUSFR内容、设置／显示CPURAM内容、设置／显示CPUROM内容、设置／显示CPUEEPROM内容)，也有一些IC卡特有的仿真要求，例如内部复位(internalmrst)模式、外部复

7、位(externalmrst)模式、实(release)模式、Ic卡与读卡器(reader)的相互作用关系遵循IS07816—3协议。仿真系统主要功能如下：(1)提供COS程序(可以是汇编语言、C语言等，下同)代码编制、编辑环境；(2)提供将COS程序代码编译为智能卡中央处理单元(CPU)可以执行的机器指令码的编译环境；(3)实现将编译后的机器指令码下载到仿真器，并由仿真器执行的功能；(4)可以设置COS程序执行断点，支持单步运行、多步运行、子程序调用、跳转、连续运行等调试(Debug)功能；(5)

8、可以实时查看卡内CPU的内部RAM、寄存器单元；(6)可以实时查看COS程序执行后的数据结果；(7)仿真运行需要的其它辅助性功能。2、智能卡操作系统(COS)编程语言及编译器系统主要实现的功能根据CIU92COS开发仿真系统并结合智能卡应用特点要求，编程语言与编译器系统主要实现的功能有：(1)实现COS源代码编译、生成智能卡机器执行码；(2)支持智能卡COS源代码级软、硬件仿真调试(Debug)功能；(3)支持智能卡在加工生产完成后、用户应用状态下用户程序(补丁程序)