随着超大规模集成电路的技术不断发展,以及国家对实现自主可控的信息安全机制的重视,带有嵌入式CPU的智能卡技术日益普及,目前主要应用在银行等领域,国内已基本实现金融IC卡取代过往的磁条卡。本文主要讨论了金融卡SoC的整体架构设计,重点实现了智能卡接口模块(SCI)及基于缓存技术的Flash加速器设计。整个SoC平台采用基于具有自主知识产权的国产嵌入式处理器CK802作为系统的主控制器,遵循AMBA总线协议架构,并且出于成本及低功耗方面的考虑,加入了可复用的GPIO接口以及进行低功耗调控的功耗管理模块。本文基于IS07816协议,设计了硬件参数可配的智能卡接口模块,由于卡片插入读卡器后,SCI模块将工作在两个时钟域之下,为了解决数据跨时钟域传输容易产生亚稳态的问题,针对SCI数据收发的特点设计了异步FIFO以确保金融卡与读卡器之间的数据传输正确稳定,在一些容易使跨时钟信号产生亚稳态的地方如中断的生成,都作出了有针对性的设计。与此同时,对寄存器功能及中断行为的设定都作出了更为合理的设计,实现模块参数灵活可配。本文利用高速缓存技术,实现了Flash加速器的设计,提高了CPU对Flash存储器的访问效率。加速器只加速读取指令操作,cache容量可配,可缓存区域可配,支持失效下访问部分数据,并优化解决了加速器中诸如cache数据通路读写访问冲突等系列问题。基于上述两个模块完成金融卡SoC系统的集成后,结合现代验证方法学及CK系列国产嵌入式CPU开发平台的特性,搭建了仿真验证平台,针对SCI模块详细制定了验证策略及编写测试用例,完成了功能验证。同时验证了Flash加速器的基本功能正确。本文的最后,基于中芯国际的55nm工艺,完成了对SCI模块及Flash加速器的逻辑综合,并且对集成后金融卡SoC芯片进行初步的功耗评估。