IC卡的接口設備

1、第9章 IC卡的接口設備1本章主要內容9.1 IC卡接口設備的組成9.2 IC卡適配插座（IC卡座）9.3 IC卡的接口電路和讀寫控制9.4 IC卡的應用設備9.5 讀寫器（接口設備）規(guī)范9.1 IC卡接口設備的組成 IC卡接口設備（又稱讀寫器/讀寫機具），是連接IC卡和應用系統(tǒng)的橋梁。 9.1.1 IC卡接口設備的基本功能 IC卡插入/退出的識別與控制（接觸式卡） IC卡進/出RF區(qū)的識別和控制（非接觸式卡） 向IC卡提供電源與時鐘 與IC卡交換數(shù)據，并提供控制信號 提供加/解密處理與密鑰管理機制 與上級設備交換數(shù)據，并提供控制信號主機 接觸式IC卡接口設備總體結構框圖IC卡接口電路IC卡適

2、配插座IC卡協(xié)議實現(xiàn)單元微處理器ROMRAM密碼運算處理單元 EEPROM與主機信息交換的接口單元IC卡接口設備控制與讀寫單元 9.1.2 IC卡接口設備的組成讀卡器計算機非接觸式IC卡SHC1101輸入輸出微處理器 讀寫器專用芯片SHC1501射頻模塊天線非接觸式IC卡接口設備總體結構框圖 接觸式IC卡的適配插座是構成IC卡和IC卡接口設備間的物理連接部件。9.2 IC卡適配插座（IC卡座）9.2.1 IC卡適配插座的結構形式1、觸點的接觸方式滑觸式結構：IC卡插入或退出時， 滑過不相關的位置，滑接在固定的位置上。著陸式結構：IC卡插入時，觸點與卡同步運動，逐 步下壓，穩(wěn)定在最終位置。2、卡

3、的進退形式推入拉出結構推入推入彈出結構壓入彈出結構壓入電磁彈出結構電動式入出卡控制結構9.2.2 選擇IC卡適配插座的重要指標觸點的電氣性能IC卡座的拔插壽命對卡的磨損程度9.3 IC卡的接口電路和讀寫控制9.3.1 接觸式IC卡的接口電路1、IC卡的接口電路IC卡的接口電路是連接IC卡和讀寫機具的通路，由它實現(xiàn)對IC卡的供電，并滿足不帶電拔插的要求。保證IC卡不帶電拔插；但是邏輯電路的輸出“1”和“0”，都是帶電的，故要有專門的接口電路。IC卡數(shù)據接口電路工作原理：1、電路采用OC開路輸出和二極管保護式輸入結構；2、當IC卡處于供電時，OC門通過上拉電阻R與電源連通，IC卡處于上電狀態(tài)；3、

4、當IC卡處于下電時，OC門的上拉電阻R與電源斷開，IC卡不帶電。OC門電路可以與CMOS、TTL電路兼容；上升沿阻尼大；作為CPU卡的時鐘驅動電路時，由于時鐘頻率通常為3.57MHz，有可能丟失時鐘；電路特點：解決方案：通過減小時鐘驅動端的上拉電阻，減小上升時間來解決；采用互補驅動方式來進行時鐘驅動，電路中R是去耦電阻，可有效地抑制上升和下降沿的抖動現(xiàn)象。原理分析：CLK0Ud=UDD0.7CLK1Ud=0.72、IC卡接口設備的供電電路 IC卡接口設備中的IC卡供電電路是一個相對獨立于其他回路，并提供完善的過流保護措施的穩(wěn)壓電路，當卡插入時，接口設備開始向IC卡提供所需的電力。100mA短路

5、保護150200mA9.3.2 接觸式IC卡的控制與讀寫技術 IC卡的控制和讀寫技術是IC卡接口設備的核心部分，也稱為IC卡協(xié)議實現(xiàn)單元。1、IC卡的插入/退出的識別和控制技術 對于手動式拔插的IC卡適配器，IC卡的插入/退出的識別是通過IC卡適配插座上的感應開關來識別的。 卡離開該位置，適配器就會發(fā)出相反的信號。 插入的識別過程必須加入消顫處理。 卡已插到位，IC卡適配插座就會給出一個開關 接通（或斷開）的信號。消顫控制程序：JNB IC_SW, Recog ；若無卡插入，等待LCALL Delay-5ms ；延遲5msJNB IC_SW , Recog ；再次判斷，若無卡輸入等待RET2、

6、IC卡的上電/下電的控制 IC卡的供電控制是一個直接涉及是否能安全可靠地操作IC卡的過程。必須嚴格遵循ISO 78163規(guī)定的操作順序。（1）IC卡的激活（上電過程）： RST處于L狀態(tài) UCC供電 接口設備處于接收方式 UPP上升為空閑狀態(tài) CLK 由相應穩(wěn)定的時鐘提供（2）IC卡的去激活（下電過程）： RST處于L狀態(tài) UCC關閉 I/O為狀態(tài)A UPP不起作用 CLK 為狀態(tài)L 同步卡和異步卡時鐘加載過程不同，靠程序來進行識別。見書P255。同步IC卡的接口電路異步IC卡的接口電路Q1Q2fCP14.31 MHzfQ17.155 MHzfQ23. 57 MHz3、IC卡的讀寫技術 IC卡

7、的讀寫方式或數(shù)據協(xié)議方式是不同的，ISO 7816標準對異步型IC卡的讀寫協(xié)議作了充分的定義，而對于同步型IC卡，則定義了復位響應過程的協(xié)議標準，好在許多IC卡都以ISO 7816同步復位響應協(xié)議作為IC卡的數(shù)據讀協(xié)議方式。（1）同步IC卡讀操作的實現(xiàn) 數(shù)據的讀出過程分為三個基本過程：復位、數(shù)據字段的定位和數(shù)據的讀出。復位過程 對符合ISO 7816同步協(xié)議標準的IC卡，其復位方式也與ISO 7816標準是相容的，因而該部分程序可描述為：SYNRST: SETB DATOUT ；使能數(shù)據線 SETB RST ；復位使能 LCALL Delay_10s ；延遲10 s SETB CLK ；置同步

8、復位時鐘H LCALL Delay_10s ；延遲10 s CLR CLK ; 時鐘為L LCALL Delay_10s ；延遲10 s CLR RST ; 復位結束 RET 數(shù)據字段的定位 數(shù)據字段的定位是以復位后的時鐘數(shù)目來定標的，設R2，R3為所定位的位地址數(shù)，R2為高位字節(jié)。則定位子程序：SYNPOS: LCALL SYSRST ；IC卡復位 SP1: CJNE R3， 00H，SP3 ；判低位 CJNE R2， 00H，SP2 ；判高位 RET SP2： DEC R2 ；高位減1 SP3： DEC R3； 低位減1 SETB CLK ； 開始建立一個時鐘脈沖 LCALL Delay_

9、10s ；延遲10 s CLR CLK ; LCALL Delay_10s ；時鐘脈沖結束 JMP SP1 ；繼續(xù)下一次 數(shù)據的讀出過程 設R2，R3為被讀的起始地址，R4為數(shù)據字節(jié)數(shù)。讀出的數(shù)據被保存在R0的起始地址，遞增若干個字節(jié)。SYNREAD: LCALL SYSPOS ；定位到起始地址 SETB DATAIN ；使能數(shù)據輸入線 SR1: MOV R5， 08H ；置移位次數(shù)為8次（一個字節(jié)） SR2： RLC A； A寄存器循環(huán)左移，C的內容進入A最低位 LCALL Delay_10s ；延遲10 s CLR CLK； LCALL Delay_10s ；延遲10 s DJNZ R5，

10、SR2； 判斷是否接收完一字節(jié)，若是繼續(xù)，否則轉到SR2， MOV R0，A ； 將字節(jié)內容送R0單元 INC R0；地址加1 DJNZ R4，SR1 ； 判斷是否接收完R4個字節(jié)，若是繼續(xù)， 否則 轉到SR1，繼續(xù)接收 RET ；（2）異步型IC卡的協(xié)議實現(xiàn) 異步型IC卡的操作相對簡單得多。大多帶有微處理器，對卡的操作只有ATR過程和COS命令的傳遞和應答過程，其通信協(xié)議方式嚴格符合ISO78163標準。 ISO7816標準中異步通信標準的格式與計算機的異步通信格式基本相同，標準上規(guī)定的卡在3.57MHz時鐘頻率下的初始速率為9600bps，該速率符合現(xiàn)行的異步通信速率標準。 為方便讀寫，將

11、IC卡的數(shù)據端口與IC卡接口設備的異步通信接口構成相應的半雙工異步通信邏輯通路。異步通信接口的初始化設置為： 通信速率初始設置為9600bps。 1個起始位 8個數(shù)據位 1個奇偶校驗位 2個停止位 異步型IC卡大多擁有微處理器，在MCS51或MC68系列微處理器，設置有異步通信與I/O的復用功能，利用這功能，配合相應的程序，可完整實現(xiàn)IC卡的接口數(shù)據協(xié)議。9.3.3 非接觸式IC卡讀寫機具的現(xiàn)狀 非接觸式IC卡讀寫機具內設置有RF電路和天線，市場出現(xiàn)較晚，供應商不多。1、Type A型非接觸式卡及其讀寫機具源于Philips公司，是專利產品，數(shù)據加密是保密的，因此使用Mifare卡還要用Phi

12、lips的讀寫器。2、 Type B型非接觸式卡產品較多。以色列OTI公司對非接觸式卡系統(tǒng)的發(fā)射和接收部分有深入的研究。9.4 IC卡的應用設備 面向應用需求，實現(xiàn)應用所需的功能操作； 完成與IC卡的數(shù)據交換。 IC卡的應用設備主要完成兩方面的工作： IC卡的應用設備的分類：應用的IC卡數(shù)據結構明確，用戶只需建立IC卡發(fā)行管理體系；即IC卡專用設備用戶在購買IC卡設備后，需進行二次開發(fā)才能使用的設備；即IC卡通用設備9.4.1 專用的IC卡應用設備IC卡水、電、煤氣表；IC卡電話；IC卡自動售貨機；IC卡POS機；IC卡讀寫器；9.4.2 通用型的IC卡應用設備通用型IC卡應用設備與專用型IC

13、卡應用設備的區(qū)別：專用IC卡設備可以直接安裝使用，可內裝與應用有關的其他設備；通用型IC卡應用設備一般只具備讀寫功能，與其他設備的連接則以標準數(shù)據接口方式提供；通用型IC卡應用設備支持的卡種類多；通用型IC卡應用設備提供開發(fā)平臺，供二次開發(fā)使用；9.5 讀寫器（接口設備）規(guī)范 將應用設備發(fā)出的命令傳遞給IC卡； IC卡將處理結果通過讀寫器發(fā)回給應用。 IC卡的應用設備主要用來運行應用程序的?？梢允怯嬎銠C或是其他設備。所以，讀寫器（接口設備）是應用設備與IC卡之間的設備，其作用： IC卡讀寫器的標準應包括三個方面： 應用與讀寫器的接口標準； 讀寫器本身的標準； 讀寫器與IC卡之間的標準；9.5.

14、1 IC卡讀寫機通用規(guī)范簡介接觸式IC卡1、對讀寫機的功能要求：具有識別IC卡真?zhèn)蔚哪芰?，相互確認時間不應超過一定值；顯示：具有顯示數(shù)字、英文和漢字的能力；設置必要的工作鍵；電源：讀寫機能提供IC卡所需的電壓和電流； 存儲器：容量合理配置、信息能保存10年以上； 通信接口：至少能與符合RS232串行接口標準的計算機相連；手持讀寫機具有脫機工作能力；2、對讀寫機外觀與結構的要求：3、環(huán)境要求：氣候環(huán)境：規(guī)定了工作溫度、相對濕度；機械環(huán)境：對振動、沖擊、碰撞有具體的規(guī)定；4、設備安全：符合GB95信息技術設備的安全5、可靠性機壽命6、電磁兼容性7、數(shù)據安全8、測試方法9.5.2 應用設備與讀寫器的

15、接口標準1、IC卡應用系統(tǒng)的層次結構應用程序基本應用編程接口API 物理接口 RS232 / USB接口設備程序處理IC卡 應用設備APD （PC） 接口設備 IC卡2、基本應用編程接口的信息格式 應用設備APD和接口設備IFD之間的通信永遠是由APD提出的，IFD返回應答。信 息 頭信息體校驗和地址字節(jié)控制字節(jié)信息體 長度目的地址源地址 該格式基本與T1傳輸協(xié)議的命令分組相同。 IFD向APD傳送的信息初步決定如下：數(shù)據（若有）命令執(zhí)行狀態(tài)來自IC卡或IFDSW1SW23、基本應用編程接口的命令集 基本命令集可分為三類： 由接口設備IFD完成的； 異步卡（CPU卡）命令集； 同步卡（邏輯加密卡）命令集；（1）接口設備命令集：