随着微电子技术的发展,智能卡技术逐渐取代磁卡,在金融、交通、医疗、旅游等领域得到了广泛应用。智能卡技术向着多种类型、一卡多用的方向发展。智能卡系统包括:终端、读卡器和智能卡。当智能卡系统特别用于金融行业时,对整个系统的安全性要求很高。在通信时,读卡器除读写用户卡之外,还需要读写专门的加密卡以保证通信的安全性。根据应用的要求,读卡器需要具备能读多张卡、多种类型的卡的性能。　　本文首先对IC卡系统进行了分析,阐述了系统中读卡器与卡的通信原理,以及采用分时复用的方法与多张卡进行交互的工作原理。本文还介绍了读卡器与终端通过USB接口进行通信的原理。本文的设计方法划分为架构设计和模块设计。架构设计需要满足论文的设计目标,即实现一款成本低、性能完善、能同时与多张IC卡进行稳定交互的读卡器芯片。架构设计从该设计目标出发,进行软硬件划分、选择合适的MCU,提出了基于8051的读卡器芯片的架构。　　架构设计完成后,对读卡器需要完成的功能细化到每个模块的设计。针对读卡器需要支持多种类型的智能卡,并且能同时与多张智能卡通信的特点,重点分析并介绍了接触式接口控制模块的设计。该模块从硬件资源复用的角度节省了资源,为了兼容不同类型的卡对I/O进行多电平转换处理,采用稳定的时钟切换电路避免了多张卡通信时,时钟来回切换造成的亚稳态。设计提供了多种终端控制接口与通信接口:UART、JTAG、USB、GPIO。本文介绍了掉电保护电路,分析了其对芯片稳定性的影响。本论文对芯片进行功能性的软硬件仿真后,搭建了FPGA验证平台,模拟接近真实的芯片环境,全面验证芯片的设计功能,包括软硬件联合运行的功能。最后将流片之后的芯片成品进行测试,对设计预期于芯片测试的结果进行了比较。　　本论文所设计提到的双界面IC卡读卡器的单芯片方案,在构建IC卡系统所需要的读卡器时,具有体积小、性能优越、兼容性好、稳定性高、需要的外围芯片较少的特点。特别在将磁条银行卡改造成IC银行卡的金融系统中,该方案的安全性能使其具有重要的实际应用意义。