IC卡的原理和應(yīng)用課件

IC卡的原理和使用econy一、IC卡簡介

IC卡是英文“集成電路卡”的縮寫,是近年來傳入中國的一項新技術(shù)。它是把具有存儲、運算等功能的集成電路芯片壓制在塑料片上，使其成為能存儲、轉(zhuǎn)載、傳遞、處理數(shù)據(jù)的載體。

在日常生活中，IC卡的使用越來越廣泛，而且還有進一步擴大的趨勢。因此有必要掌握這方面知識。

IC卡的種類

IC卡從其使用方式上分為兩種：

（1）接觸式IC卡：必須將IC卡插入主機卡口內(nèi)，通過有線方式才能傳輸數(shù)據(jù)的一種IC卡。此卡易磨損、怕油污。（2）非接觸式IC卡（射頻卡）：主機無卡口，IC卡無須和主機接觸，通過無線方式就能傳輸數(shù)據(jù)的一種IC卡。由于其為整體封裝，不怕油污和磨損，所以使用壽命長。

常用IC卡芯片的生產(chǎn)廠家及

主要芯片的型號

一、美國：愛特梅爾（ATMEL）公司生產(chǎn)的AT24CXX系列、93C46等；

二、德國：西門子公司生產(chǎn)的4414、4424、4442等。二、IC卡芯片1、AT24CXX系列芯片串行E2PROM芯片AT24C01/02/04/08/16是美國愛特梅爾(ATMEL)公司生產(chǎn)的二線式串行IC卡芯片,小巧,可靠性高,具有保護性能,速度快,安全穩(wěn)定,因此在設(shè)計IC卡等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。圖1AT24CXX引腳圖

芯片引腳和外形封裝形式如圖5所示,各管腳功能如表1所示。WP管腳操作功能見表2AT24CXX系列芯片主要有AT24C01,AT24C02,AT24C04,AT24C08,AT24C16等型號,其區(qū)別主要是容量不同,分別為1k,2k,4k,8k和16k比特。它采用低功耗、高速度和高密度CMOS工藝,可擦寫10萬次以上,數(shù)據(jù)保存100年有效,為雙線串行接口。存儲在芯片中的數(shù)據(jù),可通過軟件的方法利用各種加密算法進行處理,從而確保其安全性。2、邏輯加密存儲SLE4442卡

圖2IC卡的觸點安排SLE4442是德國西門子SIMENS公司設(shè)計的邏輯加密存儲卡，它具有2K位的存儲容量和完全獨立的可編程代碼存儲器（PSC）。較大的存儲容量能夠滿足通常應(yīng)用領(lǐng)域的各種需要，因此是目前國內(nèi)應(yīng)用較多的一種IC卡芯片，芯片采用多存儲器結(jié)構(gòu)2線連接協(xié)議，NMOS工藝技術(shù)每字節(jié)的擦除/寫入編程時間為2.5ms存儲器具有至少10000次的擦寫周期數(shù)據(jù)保持時間至少10年。

圖2為SLE4442卡的觸點安排情況，表3為各管腳功能。表3SLE4442各引腳功能三、IIC總線

1、IIC總線簡介 IIC總線（InterIntegratedCircuitBUS）是Philips公司推出的串行擴展總線，為二線制，總線上擴展的外圍器件及外設(shè)接口通過總線尋址。圖4為IIC總線外圍擴展示意。外圍器件可以是LED顯示器、LCD顯示器、I/O口鍵盤、碼盤等。

外圍器件3外圍器件2外圍器件1外圍器件4外圍器件5時鐘復(fù)位SDASCLRpRpSDASCL圖4IIC總線外圍擴展示意VccSDASCLSDASCLSCLSDASCLSDASCLSDA

IIC總線由數(shù)據(jù)線SDA和時鐘線SCL構(gòu)成。SDA/SCL總線上掛接單片機、外圍器件和外設(shè)接口。所有掛接在IIC總線上的器件和接口電路都應(yīng)具有IIC總線接口，而且所有的SDA/SCL同名端相連。 IIC總線接口電路均為漏極開路，故總線上必須有上拉電阻Rp。 所有掛接到總線上的器件及接口都通過總線尋址，故IIC總線具有最簡單的電路擴展方式。 IIC總線的驅(qū)動能力為400pF，通過驅(qū)動擴展可達4000pF，原規(guī)范中傳輸速率為100kb/s,新規(guī)范的傳輸速率可達400kb/s。SLADA3DA2DA1DA0A0A1A2R/W器件地址（DA3、DA2、DA1、DA0）：是IIC總線外圍接口器件固有的地址編碼，器件出廠時，就已給定。例如：IIC總線AT24CXX的器件地址為1010，4位LED驅(qū)動器SAA1064的器件地址為0111。引腳地址（A2、A1、A0）：是由IIC總線外圍器件地址端口A2、A1、A0在電路中接電源或接地的不同，形成地址數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)方向（R/W）：數(shù)據(jù)方向位規(guī)定了總線上主節(jié)點對從節(jié)點的數(shù)據(jù)傳送方向，R——接收，W——發(fā)送。例如：AT24C04在系統(tǒng)中的尋址字節(jié)SLAW=A0H，SLAR=A1H。D7D0

3、IIC總線時序 IIC總線上傳送的每一幀數(shù)據(jù)為一個字節(jié)，但啟動IIC總線后，傳送的字節(jié)數(shù)沒有限制，只要求每傳送一個字節(jié)后，對方回應(yīng)一個應(yīng)答位（圖5）。在發(fā)送時，首先發(fā)送的是數(shù)據(jù)的最高位。每次傳送開始有起始信號，結(jié)束有停止信號（圖6）。 （1）起始信號（S）。在時鐘SCL為高電平時，數(shù)據(jù)線SDA出現(xiàn)由高電平向低電平變化，啟動IIC總線。 （2）終止信號（P）。在時鐘SCL為高電平時，數(shù)據(jù)線出現(xiàn)由低到高的電平變化，將停止IIC總線數(shù)據(jù)傳送。 （3）應(yīng)答信號（A）。IIC總線上“確認”對應(yīng)于應(yīng)答位。相應(yīng)數(shù)據(jù)線上低電平時為“應(yīng)答”信號（A），高電平時為“非應(yīng)答”信號（！A）。 （4）數(shù)據(jù)位傳送。在IIC總線啟動后或應(yīng)答信號后的第1~8個時鐘脈沖對應(yīng)于一個字節(jié)的8位數(shù)據(jù)傳送。脈沖高電平期間，數(shù)據(jù)串行轉(zhuǎn)送，低電平期間為數(shù)據(jù)準備，允許總線上數(shù)據(jù)電平變換。

圖6總線的開始與停止圖5輸出確認5、主方式下的虛擬IIC總線軟件包

1、虛擬IIC總線軟件包的內(nèi)容 設(shè)計IIC總線軟件包，是為了在使用虛擬IIC總線時，有一個通用的傻瓜界面，從而使操作簡單方便，只須使用三條歸一化操作命令。 IIC總線軟件包主要包括以下幾個子程序：啟動（START）、停止（STOP）、發(fā)送應(yīng)答位（MACK）、發(fā)送非應(yīng)答信號（MNACK）、檢查應(yīng)答位（CACK）、發(fā)送一個字節(jié)（WRBYTE）、讀取一個字節(jié)（RDBYTE）、發(fā)送N個字節(jié)（IWRNBYTE）、讀取N個字節(jié)（IRDNBYTE）等。

2、虛擬IIC總線軟件包的應(yīng)用

（1）虛擬IIC總線軟件包只適用于主方式下IIC總線的外圍擴展，即單主系統(tǒng)。 （2）在使用時，應(yīng)先將軟件包嵌入到程序內(nèi)，作為IIC總線應(yīng)用程序設(shè)計的軟件支持平臺。 （3）軟件包內(nèi)有許多符號，要根據(jù)系統(tǒng)的資源分配，在程序設(shè)計中通過賦值語句賦值。這些標記符號有： SLA器件從地址、SUBA器件子地址、NUMBYTE讀／寫的字節(jié)數(shù)、位變量ACK、SDA、SCL總線位、MTD發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首址、MRD接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首址、SLAW尋址字節(jié)寫、SLAR尋址字節(jié)寫 還要注意此軟件包占用內(nèi)部資源：R0，R1，R2，R3，ACC，Cy。 （4）使用歸一化操作命令： MOV SLA，#SLAW/#SLAR;尋址字節(jié)入從地址 MOV NUMBYTE，#N;操作字節(jié)數(shù) LCALLIWRNBYTE/IRDNBYTE;調(diào)用軟件包例如:將數(shù)據(jù)55H寫入AT24C02中 ;寫入 ;將子地址和數(shù)據(jù)放入發(fā)送緩沖區(qū) MOV R0,#MTD MOV@R0,#SUBA INC R0 MOV @R0,#55H ;用三個歸一化指令寫入 MOV SLA，#SLAW MOV NUMBYTE，#02H LCALLIWRNBYTE

小結(jié)

在用IIC總線與單片機連接工作時，可以將單片機的任意兩個I/O口虛擬為IIC總線的SDA和SCL，不影