Java 技術在嵌入式系統中的應用詳解

2019-11-18 10:49:25

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　　java 程序語言在其產生之初，是為嵌入式設備--機頂盒設備設計的?，F在Java又憑借J2MEE和Java Card Platform回到嵌入式系統開發領域。
　　
　　Java卡
　?。?）Java卡簡介
　　
　　Java卡是Java平臺中最小的子集，也是一種非凡的智能卡。智能卡是一種嵌入計算機芯片的卡片，廣泛應用于通信、交通、金融、證券和保險等領域。智能卡分為兩大類：一類是存儲器卡，另一類是微處理器卡。存儲器卡僅僅被用于存儲器數據。微處理器卡有數據處理的功能：它有自己的CPU、I/O端口、存儲器和操作系統，可以被看作是一臺微型電腦；可以安裝并運行小的應用程序，通過串行通信接口與外部通信。ISO（國際標準組織）制定了智能卡的國際標準ISO 7816。
　　
　　影響智能卡推廣的主要因素是其不夠開放，不同的卡片制造商生產的卡片的應用程序開發沒有統一的標準。為了解決這個問題，工業界提出了能運行Java程序的智能卡--Java卡，并且制定了Java卡的技術規范，包括Java Card VM(Java卡虛擬機)和API的具體信息。
　　
　　Java Card VM位于智能卡的操作系統之一，用通用的編程語言和系統接口屏蔽了不同智能卡硬件和操作系統的區別。Java卡的框架定義了供給用程序開發者使用的API。Java卡的應用程序稱為Applet，每個Applet由唯一的AID（應用程序標識符）來識別。
　　
　?。?）Java卡對硬件的最低要求
　　
　　512 B RAM：主要用于存儲應用程序運行時的棧以及I/O緩沖區。
　　24 KB ROM：主要用于存儲程序代碼和系統的運行時系統。
　　8 KB EEPROM：主要用于存儲Java卡的Applet和堆。
　　8位處理器：8位處理器是Java卡的最低要求。
　　
　?。?）Java卡軟件體系結構
　　
　　Java卡軟件體系結構如圖1所示。
　　　 Java 技術在嵌入式系統中的應用詳解（圖一）

　　最底層的Card OS（操作系統）和Native Functions（基本函數），負責低層的處理工作。Java Card VM位于Card OS和Native Functions之上，隱蔽了底層智能卡的不同技術，實現了卡接口的統一和編程語言的統一。
　　
　　Java Card Framework（Java卡框架）為開發人員定義了一整套API，主要負責運行Java卡Applet以及為Applet運行提供所需要的環境。Card OS、Java Card VM和Java Card Framework共同組成了JCRE(Java卡運行時環境)。Industry Specific Extensions是服務方所提供的類，使企業與公司能夠提供屬于自己的服務程序。例如，假如這張卡是GSM網絡的SIM（用戶識別模塊）卡，那么這一層就是SIM卡所需的接口類。
　　
　?。?）Java Card API
　　
　　Java Card的2.1版包括四個包：Javacard.lang package、Javacard.frame work package、Javacard.security package和Javacardx.cryp to package。Javacard.lang package提供Java程序語言中重要的類，例如所有Java類的根類Object類。Javacard.frame work package是Java Card API的核心包，提供了實現Java Card Applet基本類和工具。其中ISO7816抽象接口提供了ISO7816所使用的常數值。PIN(個人識別號碼)抽象接口使其子類能夠驗證PIN是否合法。Shareable抽象接口使得不同的Applet能夠互相通信。AID類使得JCRE能夠通過一個AID表來識別Applet。APDU類通過治理一個緩沖區來接收與傳送終端的指令以及回傳Applet運行結果與狀態。Applet類是所有Java Card Applet的根類，治理Java Card Applet的生命周期。JCSystem類治理Applet與Java Card的系統資源，如AID與事務。OwnerPIN類治理卡片持有者的PIN，并提供相關驗證與更新等方法。Util類提供了開發中的常用工具。
　　
　　Javacard.security package負責提供安全機制，包括Key抽象接口、KeyBuilde類和MessageDisest類。Javacardx.cryp to package包含了關于加密與安全的抽象接口和類。
　　
　　（5）Java卡應用的開發
　　
　　Java卡的生命周期從操作系統、JVM、API庫和可選的Applet被寫入Java卡的ROM開始。在正式使用之前，Java卡要經過初始化（在卡上寫入制造商和發行商名稱等通用信息）和個人化（在卡上寫入密鑰等個人信息）。然后用戶就可以購買并使用Java卡了，當然還要與讀卡器相配合。

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