Java 技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用詳解

2019-11-18 10:49:25

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供稿：網(wǎng)友

　　java 程序語言在其產(chǎn)生之初，是為嵌入式設(shè)備--機頂盒設(shè)備設(shè)計的。現(xiàn)在Java又憑借J2MEE和Java Card Platform回到嵌入式系統(tǒng)開發(fā)領(lǐng)域。
　　
　　Java卡
　　（1）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(yīng)用于通信、交通、金融、證券和保險等領(lǐng)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(shù)據(jù)。微處理器卡有數(shù)據(jù)處理的功能：它有自己的CPU、I/O端口、存儲器和操作系統(tǒng)，可以被看作是一臺微型電腦；可以安裝并運行小的應(yīng)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(chǎn)的卡片的應(yīng)用程序開發(fā)沒有統(tǒng)一的標準。為了解決這個問題，工業(yè)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(shù)規(guī)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(tǒng)之一，用通用的編程語言和系統(tǒng)接口屏蔽了不同智能卡硬件和操作系統(tǒng)的區(qū)別。Java卡的框架定義了供給用程序開發(fā)者使用的API。Java卡的應(yīng)用程序稱為Applet，每個Applet由唯一的AID（應(yīng)用程序標識符）來識別。
　　
　　（2）Java卡對硬件的最低要求
　　
　　512 B RAM：主要用于存儲應(yīng)用程序運行時的棧以及I/O緩沖區(qū)。
　　24 KB ROM：主要用于存儲程序代碼和系統(tǒng)的運行時系統(tǒng)。
　　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。
　　
　　（3）Java卡軟件體系結(jié)構(gòu)
　　
　　Java卡軟件體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
　　　 Java 技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用詳解（圖一）

Java 技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用詳解（圖一）

　　最底層的Card OS（操作系統(tǒng)）和Native Functions（基本函數(shù)），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(shù)，實現(xiàn)了卡接口的統(tǒng)一和編程語言的統(tǒng)一。
　　
　　Java Card Framework（Java卡框架）為開發(fā)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(huán)境。Card OS、Java Card VM和Java Card Framework共同組成了JCRE(Java卡運行時環(huán)境)。Industry Specific Extensions是服務(wù)方所提供的類，使企業(yè)與公司能夠提供屬于自己的服務(wù)程序。例如，假如這張卡是GSM網(wǎng)絡(luò)的SIM（用戶識別模塊）卡，那么這一層就是SIM卡所需的接口類。
　　
　　（4）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(xiàn)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(shù)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(qū)來接收與傳送終端的指令以及回傳Applet運行結(jié)果與狀態(tài)。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(tǒng)資源，如AID與事務(wù)。OwnerPIN類治理卡片持有者的PIN，并提供相關(guān)驗證與更新等方法。Util類提供了開發(fā)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(guān)于加密與安全的抽象接口和類。
　　
　　（5）Java卡應(yīng)用的開發(fā)
　　
　　Java卡的生命周期從操作系統(tǒng)、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(jīng)過初始化（在卡上寫入制造商和發(fā)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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