摘要：H8/310系列单片机是日立公司生产的用于制作IC卡的专用8位单片机,该系列单片机有三种型号,具有相同的CPU和指令系统,仅在特性上稍有不同。文章介绍了H8/310系列IC卡型单片机的特性结构、指令系统及软件编程。 

    关键词：IC卡;单片机;指令;软件

    IC卡是一种把单片机和存贮器结合为一体的塑料智能卡片,与磁卡相比,它具有更好的保密措施和更大的存贮能力。IC卡能满足多功能卡的各种要求,目前已被广泛应用。H8/310系列八位单片机是日本日立公司生产的专门用于IC卡的专用单片机系列。IC卡专用单片机与通用单片机相比具有特殊的封装形式,即该封装必须要超薄,引脚少并带有EEPROM。

    1．H8/310的主要特性

    H8/310系列IC卡专用单片机的主要特性如下：

    ·片内带有8kB的EEPROM,可用EEPMOV指令写入;具有页（32B）写与擦除和写与擦除保护功能;片内还具有充电泵电路;

    ·具有低功耗的睡眠工作方式;

    ·I/O口最多2个,中断1个;

    ·片内ROM为19kB,RAM是256B和512B。

    该系列单片机有3种型号,分别为H8/310、H8/  3101、H8/3102,它们的主要特性如表1所列。

    2．系统结构、外型尺寸和管脚功能

    H8/ 3102型IC卡专用单片机的内部系统结构如图1所示,外形尺寸及管脚排列如图2所示。该单片机共有八个管脚步,各管脚功能如表2所列。

    从图1所示的结构图可以看出,IC卡单片机具有相同的H8/300CPU,工作频率可达10MHz/16MHz（晶振频率为20MHz/32MHz）;有16个8位通用寄存器,16位程序计数器PC和8位条件码寄存器;CCR,RAM,ROM和I/O采用统一寻址方式。为了提高单片机的存储器寻址速度,IC卡专用单片机提供了两种2字节指令快速存取的寻址方式：一种是存储器的最高端256个单元通过8位短地址直接存取;另一种是存储器的最低端256个单元可用于8位存储器间接寻址。如存储器其余区域寻址方式有很多种：存储器直接寻址、存储器间接寻址、寄存器寻址和自动增量（减量）寻址等寻址方式。

    单片机CPU有程序执行、程序暂停、异常处理和复位等四种操作状态。程序执行状态有激活方式和子激活方式,子激活方式是在子时钟下的低功率工作方式。程序暂停状态有睡眠、等待、监视3种工作方式。

    从外形封装来看,单片机的、和CLK三个引脚有单或双焊盘两种形式。对引脚为双焊盘的单片机,两个引脚焊盘可同时使用,也可以仅使用一个引脚焊盘,不使用的焊盘一定要悬空,不能与其它地方连接。和I/O-2两个引脚都可以做I/O口使用,但也可以用来做中断输入管脚,如果这个管脚不用,也要悬空。

    用H8/310系列单片机制成的IC卡,其使用的读/写装置可由日立公司提供,一般型号为MR-151E。

    3．IC卡专用单片机的软件编程

    IC卡专用单片机的软件编程有调试和维护容易人优点,每一条指令都由一个单独的模块组成,图3所示IC卡专用单片机软件编程的结构。

    在图3中,指令处理主要完成数据的读、写文件控制和分类等,这四条指令所完成的主要功能如表3所列。 

    在接通电源和单片机复位时,单片机要对复位应答并传送IC卡信息。传送方式为半双工异步二进制,时钟频率为4.9152MHz,传输速度为9600bps,传送的数据格式是：1起始位+8数据位+1奇偶校验位+2结束位。复位应答（ATR）要交换通信协议的类型、电源电压的参数、传输控制参数、IC卡的生产过程参数和系统参数,并设备单片机内定时器的初始值,以确定分组发送/接收的波特率和特性。在复位应答（ATR）结束之后还要传送信息,传送信息的方式采用半双工异步分组传输方式,传送数据的格式是：1超始位+8数据位+1奇偶校验位。传输速度和时钟频率可按表4选择。

    使用该单片机的主程序流程图如图4所示,其它子程序模块的流程图可参阅日立公司的IC卡应用指南等有关资料。