IC卡的原理和應用PPT演示文稿

1、1ic卡的原理和使用 e c o n y 仁科單片機開發(fā)有限公司2一、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。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、轉載、傳遞、處理數據的載體。 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。 3ic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，通過有線方式才能傳輸數據的一種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據的一種ic卡

2、。由于其為整體封裝，不怕油污和磨損，所以使用壽命長。4 ic卡從其功能上分為三種： （1） 存儲器卡。 （2） 帶加密邏輯存儲器卡：內有cos（卡操作系統）的一種存儲器卡。 （3） cpu智能卡：內有cpu（中央處理單元）的一種存儲器卡。這三種卡又都分為接觸式和非接觸式。 磁卡是一種貼有一條磁帶的卡片。它在受磁場及外力作用下極易損壞，不能直接存儲數據；而ic卡由封裝好的集成電路組成，不受磁場影響，能夠進行數據存儲。5常用ic卡芯片的生產廠家及主要芯片的型號 一、美國：愛特梅爾（atmel）公司生產的at24cxx系列、93c46等； 二、德國：西門子公司生產的4414、4424、4442等。6

3、二、ic卡芯片1、at24cxx系列芯片 串行e2 prom 芯片at24c01/ 02/ 04/08/ 16 是美國愛特梅爾(atmel) 公司生產的二線式串行ic 卡芯片, 小巧, 可靠性高,具有保護性能,速度快,安全穩(wěn)定,因此在設計ic 卡等領域中得到了廣泛的應用。圖1 at24cxx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27 at24cxx 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

4、、高速度和高密度cmos 工藝, 可擦寫10 萬次以上, 數據保存100 年有效, 為雙線串行接口。存儲在芯片中的數據, 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。8時鐘復位sdasclrprp sda scl wp a2 a1 a0vddvss圖3 at24cxx系列外圍擴展電路 圖3為at24cxx系列芯片的電路連接方式,其中,vdd接電源,vss、a0、a1、a2、test均接地，sda、scl分別為數據線和時鐘線，接單片機上的兩個i/o口。使用sle4442時的電路也是如此。因此，控制ic卡只需兩個i/o口即可。92、邏輯加密存儲sle4442 卡圖2 ic卡的觸點

5、安排 sle4442是德國西門子simens 公司設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用領域的各種需要，因此是目前國內應用較多的一種ic卡芯片，芯片采用多存儲器結構2線連接協議，nmos工藝技術每字節(jié)的擦除/寫入編程時間為2.5ms存儲器具有至少10000次的擦寫周期數據保持時間至少10年。圖2為sle4442卡的觸點安排情況，表3為各管腳功能。表3 sle4442各引腳功能10三、iic總線 1、iic總線簡介iic總線（inter integrated circuit bus）是philips公司推出的串行擴展總線

6、，為二線制，總線上擴展的外圍器件及外設接口通過總線尋址。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時鐘復位sdasclrprpsdascl圖4 iic總線外圍擴展示意vccsda sclsda sclscl sdascl sdascl sda11 iic總線由數據線sda和時鐘線scl構成。sda/scl總線上掛接單片機、外圍器件和外設接口。所有掛接在iic總線上的器件和接口電路都應具有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

7、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總線的驅動能力為400pf，通過驅動擴展可達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。12 2、總線節(jié)點的尋址方法 掛接到總線上的所有外圍器件、外設接口都是總線上的節(jié)點。在任何時刻總線上只有一個主控器件（主節(jié)點）實現總線的控制操作，對總線上的其它節(jié)點尋址，分時實現點點的數據傳送。因此，總線上每個節(jié)點都有一個固定的節(jié)點地址。iic總線上的單片機都可以成為主節(jié)點，其器件地址由軟件給定，存放在iic總線的地址寄存器中，稱為主器件的從地址。在iic總線的多主系統中，單

8、片機作為從節(jié)點時，其從地址才有意義。iic總線上所有的外圍器件都有規(guī)范的器件地址。器件地址由7位組成，它和1位方向位構成了iic總線器件的尋址字節(jié)sla。尋址字節(jié)格式如下：13slada3da2da1da0a0a1a2r/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，形成地址數據。 數據方向（r/w）：數據方向位規(guī)定了總線上

9、主節(jié)點對從節(jié)點的數據傳送方向，r接收，w發(fā)送。 例如：at24c04在系統中的尋址字節(jié)slaw=a0h，slar=a1h。 d7 d014 3、iic總線時序iic總線上傳送的每一幀數據為一個字節(jié)，但啟動iic總線后，傳送的字節(jié)數沒有限制，只要求每傳送一個字節(jié)后，對方回應一個應答位（圖5）。在發(fā)送時，首先發(fā)送的是數據的最高位。每次傳送開始有起始信號，結束有停止信號（圖6）。（1）起始信號（s）。在時鐘scl為高電平時，數據線sda出現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，數據線出現由低到高的電平變化，將停止iic總線數據傳送。（3）應答信號（a）。

10、iic總線上“確認”對應于應答位。相應數據線上低電平時為“應答”信號（a），高電平時為“非應答”信號（！a）。（4）數據位傳送。在iic總線啟動后或應答信號后的第18個時鐘脈沖對應于一個字節(jié)的8位數據傳送。脈沖高電平期間，數據串行轉送，低電平期間為數據準備，允許總線上數據電平變換。15圖6 總線的開始與停止圖5 輸出確認164、數據操作格式 iic總線上一次完整的數據傳送操作包括起始、發(fā)送尋址字節(jié)、發(fā)送器件子地址字節(jié)、應答、發(fā)送數據、應答、發(fā)下一個數據、應答直到終止。如圖7s slaw/r aaaaa/!apsubadata1datan-1datan其中：s：開始slaw/r：尋址字節(jié)suba

11、: 器件子地址data1datan：n個數據a：應答!a: 非應答p：停止圖7 數據操作格式175、主方式下的虛擬iic總線軟件包 1、虛擬iic總線軟件包的內容 設計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)送應答位（mack）、發(fā)送非應答信號（mnack）、檢查應答位（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。18 2、虛擬iic總線軟

12、件包的應用（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。（2）在使用時，應先將軟件包嵌入到程序內，作為iic總線應用程序設計的軟件支持平臺。（3）軟件包內有許多符號，要根據系統的資源分配，在程序設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、位變量ack、sda、scl總線位、mtd發(fā)送數據緩沖區(qū)首址、mrd接收數據緩沖區(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部資源：r0，r1，r2，r3，acc，cy。（4）使用歸一化操作命令：mov sla，#slaw/#slar ;尋

13、址字節(jié)入從地址mov numbyte，#n ;操作字節(jié)數lcall iwrnbyte/irdnbyte ;調用軟件包19例如:將數據55h寫入at24c02中;寫入;將子地址和數據放入發(fā)送緩沖區(qū)mov r0,#mtdmov r0,#subainc r0mov r0,#55h ;用三個歸一化指令寫入mov sla，#slawmov numbyte，#02hlcall iwrnbyte20將at24c02內的數據讀到單片機的70h中程序可寫為：;讀出;發(fā)出子地址mov mtd,#subamov sla,#slawmov numbyte,#01hlcall iwrnbyte;讀出字節(jié)mov sla,#slarmov numbyte,#01hlcall rdnbytemov 70h,mrd21小結 在用iic總線與單片機連接工作時，可以將單片