基于通用接口芯片CH365的财税安全卡设计

目前中国国内“金税工程”经过几年的推广实施，在全国范围内己取得了巨大的经济效益和社会效益，在金税工程中，最重要的是对于开票系统数据的保护，为了防止开票系统受病毒感染或被人为地破坏，绝大部分的单位都被要求专机专用，从而来确保系统的安全和稳定。

但随着“金税工程”的深入推广，也暴露出了一些急待解决的问题∶首先，由于国税局对于企业的防伪税控开票系统有“专机专用”的要求，致使企业花费一万多元购买的防伪税控设备及计算机只能用于开具增值税发票巨大的资源浪费;其次，随着电子报税、出口退税等科技手段在企业中的应用以及企业财务管理的电子化，都必须依赖计算机处理，这必然会造成企业还需再投资一台电脑给财务人员来处理这方面的工作，这对企业来说，是一种重复的投资;最后，防伪税控的系统和数据，财务软件和数据以及电子报税系统和数据等都属于企业的重要资料，如何保证其安全性，使其不会因为财务人员的误操作、病毒等因素造成系统的崩溃，甚至重要数据资料的丢失，而影响企业的正常工作。

　　财税安全卡的硬件实现

财税安全卡的工作过程和工作原理是：利用PCI总线的扩展ROM机制，在安全卡上嵌入扩展程序，通过CH365的本地8位总线，接管并扩展BIOS的INT13H中断，实时监控系统的读写操作，根据设置进行过滤，确保读写操作的安全性，实现硬盘隔离和一机多用。相关硬盘系统引导分区等信息可以通过CH365的两线串行主机接口保存在EEPROM上，达到动态分隔硬盘空间的目的，将一个硬盘分成相互隔离互不干扰的多个硬盘空间。

　　图1：财税安全卡硬件电路图

PCI总线协议比较复杂，用户可以根据具体实际需求选择相应的开发方式。一般，PCI总线开发采用两种方式：一是采用CPLD来设计控制接口。它的最大好处是比较灵活，用户可以根据自己的需要开发出适合于特定功能的芯片，而不必实现PCI的全部功能。现在有许多生产可编程逻辑器件的厂商，如Xilinx的LogiCore和Altera的AMPP都提供经过严格测试的PCI接口功能模块，用户只要进行组合设计即可。由于PCI总线协议复杂，设计PCI控制接口难度较大，对于产品不大又有时限的工程项目来说，成本巨大。

二是采用通用PCI接口芯片，例如南京沁恒公司的CH365、AMCC公司的AMCCS5920和AMCCS5933，PLX公司的PLX9054和PLX9080等。通过专用芯片可以实现完整的PCI主控模块和目标模块的功能，将复杂的PCI总线接口转换为相对简单的用户接口，用户只要设计转换后的总线接口即可，它能实现PCI规范所要求的所有硬件接口信号和配置空间寄存器，专用接口芯片具有较低的成本和通用性，能够有效降低接口设计的难度，缩短开发时间,并能获得较好的数据传输性能。

第二种方法适合于小规模的情况，能够有效缩短开发时间以及成本投入，因此在设计财税安全卡上选择CH365 PCI接口芯片。CH365是一个连接PCI总线的通用接口芯片，支持I/O端口映射、存储器映射、扩展ROM以及中断。实现将基于32位PCI总线的从设备接口转换为主动并行接口：8位数据、16位地址、I/O读和写、存储器读和写。支持低电平有效的本地中断请求，支持中断共享。支持长度达240字节的I/O端口。支持本地硬件定址功能，自由选择I/O地址，并在指定地址实现I/O端口。基于CH365的财税安全卡硬件电路图如图1。

在本设计中，所使用的存储器是华邦公司的W27C512，64K容量。存储器容量根据安全卡扩展程序的大小选择更大的存储器，如128K等。EEPROM是Atmel公司的AT24C02，支持写保护功能，能够有效防止信息被篡改。图1的财税安全卡的硬件电路核心器件是PCI接口芯片CH365、W27C512和AT24C02，CH365的部分引脚连线直接与金手指(电路板和插槽之间的连接点)相连。

CH365通过MEM_RD与ROM芯片U2(27C512)连接。CH365支持EPROM和闪存，容量为32KB或者64KB，如果将SYS_EX用于A16地址线，则最大容量可达128KB。一般情况下CH365直接支持32KB容量的扩展ROM(即27C256芯片的容量)，但可以在扩展ROM的程序中通过控制A15地址线支持64KB容量的ROM芯片。可选的下拉电阻R1用于CH365的工作模式设定，图中的数据线D0被连接了下拉电阻，所以系统复位后，地址线A15为低电平，从而选择U2的低32KB(偏移地址为0000H～7FFFH)，而在需要读取U2的高32KB时(偏移地址为8000H～0FFFFH)，可以通过写芯片控制寄存器的位0重新设定A15地址线来访问ROM的高字节。

　　图2：CH365的读写时序

另外，PCI扩展ROM的内容通常被BIOS复制到RAM内存中，所以需要设置CH365的扩展ROM基址以重新映射U2到存储器空间。

CH365通过