IC卡的接口設備

1、第第9章章 IC卡的接口設備卡的接口設備return本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容return IC卡接口設備（又稱讀寫器卡接口設備（又稱讀寫器/讀寫機讀寫機具），是連接具），是連接IC卡和應用系統(tǒng)的橋梁?？ê蛻孟到y(tǒng)的橋梁。 return主機 接觸式接觸式IC卡接口設備總體結(jié)構(gòu)框圖卡接口設備總體結(jié)構(gòu)框圖IC卡接口電路IC卡適配插座IC卡卡協(xié)議實現(xiàn)單元協(xié)議實現(xiàn)單元微處理器微處理器ROMRAM密碼運算處理單元密碼運算處理單元 EEPROM與主與主機信機信息交息交換的換的接口接口單元單元IC卡接口設備卡接口設備控制與讀寫單元控制與讀寫單元 return讀卡器讀卡器計算機計算機非接觸式非接觸式ICIC卡卡

2、SHC1101輸入輸出微處理器微處理器 讀寫器讀寫器專用芯片專用芯片SHC1501射頻模塊天線非接觸式非接觸式IC卡接口設備總體結(jié)構(gòu)框圖卡接口設備總體結(jié)構(gòu)框圖return 接觸式接觸式IC卡的適配插座是構(gòu)成卡的適配插座是構(gòu)成IC卡和卡和IC卡接口卡接口設備間的物理連接部件。設備間的物理連接部件。1、觸點的接觸方式、觸點的接觸方式滑觸式結(jié)構(gòu)滑觸式結(jié)構(gòu)：IC卡插入或退出時，卡插入或退出時， 滑過不相關(guān)的位置，滑接在固定的位置上。滑過不相關(guān)的位置，滑接在固定的位置上。著陸式結(jié)構(gòu)著陸式結(jié)構(gòu)：IC卡插入時，觸點與卡同步運動，逐卡插入時，觸點與卡同步運動，逐 步下壓，穩(wěn)定在最終位置。步下壓，穩(wěn)定在最終位置

3、。return2、卡的進退形式、卡的進退形式l推入拉出結(jié)構(gòu)推入拉出結(jié)構(gòu)l推入推入彈出結(jié)構(gòu)推入推入彈出結(jié)構(gòu)l壓入彈出結(jié)構(gòu)壓入彈出結(jié)構(gòu)l壓入電磁彈出結(jié)構(gòu)壓入電磁彈出結(jié)構(gòu)l電動式入出卡控制結(jié)構(gòu)電動式入出卡控制結(jié)構(gòu)returnl觸點的電氣性能觸點的電氣性能lIC卡座的拔插壽命卡座的拔插壽命l對卡的磨損程度對卡的磨損程度return1、IC卡的接口電路卡的接口電路IC卡的接口電路是連接卡的接口電路是連接IC卡和讀寫機具的通路，由卡和讀寫機具的通路，由它實現(xiàn)對它實現(xiàn)對IC卡的供電，并滿足不帶電拔插的要求?？ǖ墓╇?，并滿足不帶電拔插的要求。l保證保證IC卡不帶電拔插；卡不帶電拔插；l但是邏輯電路的輸出但是邏

4、輯電路的輸出“1”和和“0”，都，都是帶電的，故要有專門的接口電路。是帶電的，故要有專門的接口電路。return IC 卡電源 R D2 Dout Din D1 IC 卡 IC卡數(shù)據(jù)接口電路卡數(shù)據(jù)接口電路工作原理：工作原理：1、電路采用、電路采用OC開開路輸出和二極管保路輸出和二極管保護式輸入結(jié)構(gòu)；護式輸入結(jié)構(gòu)；2、當、當IC卡處于供電時，卡處于供電時，OC門通過上拉電阻門通過上拉電阻R與電源連通，與電源連通，IC卡處于上電狀態(tài)；卡處于上電狀態(tài)；3、當、當IC卡處于下電時，卡處于下電時，OC門的上拉電阻門的上拉電阻R與電源斷開，與電源斷開，IC卡不帶電?？ú粠щ姟eturnlOC門電路可以與

5、門電路可以與CMOS、TTL電路電路兼容；兼容；l上升沿阻尼大；上升沿阻尼大；l作為作為CPU卡的時鐘驅(qū)動電路時，由卡的時鐘驅(qū)動電路時，由于時鐘頻率通常為于時鐘頻率通常為3.57MHz，有可，有可能丟失時鐘；能丟失時鐘；電路特點：電路特點：return解決方案：解決方案： GND D1 IC卡電源 D2 R CLK IC卡 l通過減小通過減小時鐘驅(qū)動端的上拉電阻，減小上時鐘驅(qū)動端的上拉電阻，減小上升時間來解決；升時間來解決；l采用互補驅(qū)動方式來進行時鐘驅(qū)動，電路采用互補驅(qū)動方式來進行時鐘驅(qū)動，電路中中R是去耦電阻，可有效地抑制上升和下降是去耦電阻，可有效地抑制上升和下降沿的抖動現(xiàn)象。沿的抖動現(xiàn)

6、象。return GND D1 IC卡電源 D2 R CLK IC卡 d s s G 原理分析：原理分析：CLK0Ud=UDD0.7CLK1Ud=0.7return2、IC卡接口設備的供電電路卡接口設備的供電電路 IC卡接口設備中的卡接口設備中的IC卡供電電路是一個相對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?？ㄌ峁┧璧碾娏Αeturn100mA短路保護短路保護150200mAreturn IC卡的控制和讀寫技術(shù)是卡的控制和讀寫技術(shù)是I

7、C卡接口設備的核心部卡接口設備的核心部分，也稱為分，也稱為IC卡協(xié)議實現(xiàn)單元。卡協(xié)議實現(xiàn)單元。1、IC卡的插入卡的插入/退出的識別和控制技術(shù)退出的識別和控制技術(shù) 對于手動式拔插的對于手動式拔插的IC卡適配器，卡適配器，IC卡的插入卡的插入/退出的識別是通過退出的識別是通過IC卡適配插座上的感應開關(guān)來卡適配插座上的感應開關(guān)來識別的。識別的。returnl 卡離開該位置，適配器就會發(fā)出相反的信號。卡離開該位置，適配器就會發(fā)出相反的信號。l 插入的識別過程必須加入消顫處理。插入的識別過程必須加入消顫處理。l 卡已插到位，卡已插到位，IC卡適配插座就會給出一個開關(guān)卡適配插座就會給出一個開關(guān) 接通（或斷

8、開）的信號。接通（或斷開）的信號。消顫控制程序：消顫控制程序：JNB IC_SW, Recog ；若無卡插入，等待；若無卡插入，等待LCALL Delay-5ms ；延遲；延遲5msJNB IC_SW , Recog ；再次判斷，若無卡輸入等待；再次判斷，若無卡輸入等待RETreturn2、IC卡的上電卡的上電/下電的控制下電的控制 IC卡的供電控制是一個直接涉及是否能安全可卡的供電控制是一個直接涉及是否能安全可靠地操作靠地操作IC卡的過程。必須嚴格遵循卡的過程。必須嚴格遵循ISO 78163規(guī)定的操作順序。規(guī)定的操作順序。（1）IC卡的激活（上電過程）：卡的激活（上電過程）： RST處于處于

9、L狀態(tài)狀態(tài) UCC供電供電 接口設備處于接收方式接口設備處于接收方式 UPP上升為空閑狀態(tài)上升為空閑狀態(tài) CLK 由相應穩(wěn)定的時鐘提供由相應穩(wěn)定的時鐘提供return（2）IC卡的去激活（下電過程）：卡的去激活（下電過程）： RST處于處于L狀態(tài)狀態(tài) UCC關(guān)閉關(guān)閉 I/O為狀態(tài)為狀態(tài)A UPP不起作用不起作用 CLK 為狀態(tài)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。見書行識別。見書P255。return同步同步IC卡的接口電路卡的接口電路returnGNDVPPI/OUD2SW2VCCRSTCLKUD1SW1R11.2 kU278L

10、05UinUout+8V15 V+C510 FP1SMARTADPR2010 k 6VCCD5PWRU4：CU4：BU4：AU4：FU4：DU4：E740774077407740774077407IC SWP1.5P1.4TXDRXDRST0.1 FVD1VD2VD3VD4VD6VD7VD8VD9VD10V1C4CDSDCLKDQDCLKCDSDQP1.0U1：A74LS74U1：B74LS74U3：A74LS00C1R214.31MHzX1U3：B74LS00CLK3.57MHz異步異步IC卡的接口電路卡的接口電路Q1Q2return CP Q1 Q2 fCP14.31 MHzfQ17.15

11、5 MHzfQ23. 57 MHzreturn3、IC卡的讀寫技術(shù)卡的讀寫技術(shù) IC卡的讀寫方式或數(shù)據(jù)協(xié)議方式是不同的，卡的讀寫方式或數(shù)據(jù)協(xié)議方式是不同的，ISO 7816標準對異步型標準對異步型IC卡的讀寫協(xié)議作了充分卡的讀寫協(xié)議作了充分的定義，而對于同步型的定義，而對于同步型IC卡，則定義了復位響應卡，則定義了復位響應過程的協(xié)議標準，好在許多過程的協(xié)議標準，好在許多IC卡都以卡都以ISO 7816同同步復位響應協(xié)議作為步復位響應協(xié)議作為IC卡的數(shù)據(jù)讀協(xié)議方式?？ǖ臄?shù)據(jù)讀協(xié)議方式。（1）同步）同步IC卡讀操作的實現(xiàn)卡讀操作的實現(xiàn) 數(shù)據(jù)的讀出過程分為三個基本過程：復位、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的讀出過程分為三

12、個基本過程：復位、數(shù)據(jù)字段的定位和數(shù)據(jù)的讀出。字段的定位和數(shù)據(jù)的讀出。return 復位過程復位過程 對符合對符合ISO 7816同步協(xié)議標準的同步協(xié)議標準的IC卡，其復位方卡，其復位方式也與式也與ISO 7816標準是相容的，因而該部分程序標準是相容的，因而該部分程序可描述為：可描述為：SYNRST: SETB DATOUT ；使能數(shù)據(jù)線；使能數(shù)據(jù)線 SETB RST ；復位使能；復位使能 LCALL Delay_10s ；延遲；延遲10 s SETB CLK ；置同步復位時鐘；置同步復位時鐘H LCALL Delay_10s ；延遲；延遲10 s CLR CLK ; 時鐘為時鐘為L LCA

13、LL Delay_10s ；延遲；延遲10 s CLR RST ; 復位結(jié)束復位結(jié)束 RETreturn 數(shù)據(jù)字段的定位數(shù)據(jù)字段的定位 數(shù)據(jù)字段的定位是以復位后的時鐘數(shù)目來定標的，設數(shù)據(jù)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)，為所定位的位地址數(shù)，R2為高位字節(jié)。則定位子程序：為高位字節(jié)。則定位子程序：SYNPOS: LCALL SYSRST ；IC卡復位卡復位 SP1: CJNE R3， 00H，SP3 ；判低位；判低位 CJNE R2， 00H，SP2 ；判高位；判高位 RET SP2： DEC R2 ；高位減；高位減1 SP3： DEC R3； 低位減低位減

14、1 SETB CLK ； 開始建立一個時鐘脈沖開始建立一個時鐘脈沖 LCALL Delay_10s ；延遲；延遲10 s CLR CLK ; LCALL Delay_10s ；時鐘脈沖結(jié)束；時鐘脈沖結(jié)束 JMP SP1 ；繼續(xù)下一次；繼續(xù)下一次return 數(shù)據(jù)的讀出過程數(shù)據(jù)的讀出過程 設設R2，R3為被讀的起始地址，為被讀的起始地址，R4為數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。為數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。讀出的數(shù)據(jù)被保存在讀出的數(shù)據(jù)被保存在R0的起始地址，遞增若干個字的起始地址，遞增若干個字節(jié)。節(jié)。returnSYNREAD: LCALL SYSPOS ；定位到起始地址；定位到起始地址 SETB DATAIN ；使能數(shù)據(jù)輸入線；使

15、能數(shù)據(jù)輸入線 SR1: MOV R5， 08H ；置移位次數(shù)為；置移位次數(shù)為8次（一個字節(jié)）次（一個字節(jié)） SR2： RLC A； A寄存器循環(huán)左移，寄存器循環(huán)左移，C的內(nèi)容進入的內(nèi)容進入A最低位最低位 LCALL Delay_10s ；延遲；延遲10 s CLR CLK； LCALL Delay_10s ；延遲；延遲10 s DJNZ R5，SR2； 判斷是否接收完一字節(jié)，若是繼續(xù)，否則轉(zhuǎn)到判斷是否接收完一字節(jié)，若是繼續(xù)，否則轉(zhuǎn)到SR2， MOV R0，A ； 將字節(jié)內(nèi)容送將字節(jié)內(nèi)容送R0單元單元 INC R0；地址加；地址加1 DJNZ R4，SR1 ； 判斷是否接收完判斷是否接收完R4個

16、字節(jié)，若是繼續(xù)，個字節(jié)，若是繼續(xù)， 否則否則 轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到SR1，繼續(xù)接收，繼續(xù)接收 RET ；return（2）異步型）異步型IC卡的協(xié)議實現(xiàn)卡的協(xié)議實現(xiàn)l 異步型異步型IC卡的操作相對簡單得多。大多帶有微卡的操作相對簡單得多。大多帶有微處理器，對卡的操作只有處理器，對卡的操作只有ATR過程和過程和COS命令的傳命令的傳遞和應答過程，其通信協(xié)議方式嚴格符合遞和應答過程，其通信協(xié)議方式嚴格符合ISO78163標準。標準。l ISO7816標準中異步通信標準的格式與計算機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)定的卡在的異步通信格式基本相同，標準上規(guī)定的卡在3.57MHz時鐘

17、頻率下的初始速率為時鐘頻率下的初始速率為9600bps，該速，該速率符合現(xiàn)行的異步通信速率標準。率符合現(xiàn)行的異步通信速率標準。l 為方便讀寫，將為方便讀寫，將IC卡的數(shù)據(jù)端口與卡的數(shù)據(jù)端口與IC卡接口設卡接口設備的異步通信接口構(gòu)成相應的半雙工異步通信邏輯備的異步通信接口構(gòu)成相應的半雙工異步通信邏輯通路。通路。return異步通信接口的初始化設置為：異步通信接口的初始化設置為：l 通信速率初始設置為通信速率初始設置為9600bps。l 1個起始位個起始位l 8個數(shù)據(jù)位個數(shù)據(jù)位l 1個奇偶校驗位個奇偶校驗位l 2個停止位個停止位return 異步型異步型IC卡大多擁有微處理器，在卡大多擁有微處理器

18、，在MCS51或或MC68系列微處理器，設置有異步通信與系列微處理器，設置有異步通信與I/O的復用的復用功能，利用這功能，配合相應的程序，可完整實現(xiàn)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(jù)協(xié)議?？ǖ慕涌跀?shù)據(jù)協(xié)議。return 非接觸式非接觸式IC卡讀寫機具內(nèi)設置有卡讀寫機具內(nèi)設置有RF電路和天線，電路和天線，市場出現(xiàn)較晚，供應商不多。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型非接觸式卡及其讀寫機具源于Philips公司，是專利產(chǎn)品，數(shù)據(jù)加密是保密的，因此使用公司，是專利產(chǎn)品，數(shù)據(jù)加密是保密的，因此使用Mifare卡還要用卡還要用Philips的

19、讀寫器。的讀寫器。2、 Type B型非接觸式卡型非接觸式卡產(chǎn)品較多。以色列產(chǎn)品較多。以色列OTI公司對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。非接觸式卡系統(tǒng)的發(fā)射和接收部分有深入的研究。returnl 面向應用需求，實現(xiàn)應用所需的功能操作；面向應用需求，實現(xiàn)應用所需的功能操作；l 完成與完成與IC卡的數(shù)據(jù)交換?？ǖ臄?shù)據(jù)交換。 IC卡的應用設備主要完成兩方面的工作：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：卡的應用設備的分類：l應用的應用的IC卡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)明確，用戶只需建立卡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)明確，用戶只需建立IC卡發(fā)卡發(fā)行管理體系；即行管理體系；即IC卡專用設備卡專用設備l用

20、戶在購買用戶在購買IC卡設備后，需進行二次開發(fā)才能使卡設備后，需進行二次開發(fā)才能使用的設備；即用的設備；即IC卡通用設備卡通用設備returnIC卡水、電、煤氣表；卡水、電、煤氣表；IC卡電話；卡電話；IC卡自動售貨機；卡自動售貨機；IC卡卡POS機；機；IC卡讀寫器；卡讀寫器；returnl 通用型通用型IC卡應用設備與專用型卡應用設備與專用型IC卡應用設備的區(qū)卡應用設備的區(qū)別：別：l 專用專用IC卡設備可以直接安裝使用，可內(nèi)裝與應用卡設備可以直接安裝使用，可內(nèi)裝與應用有關(guān)的其他設備；有關(guān)的其他設備；l 通用型通用型IC卡應用設備一般只具備讀寫功能，與其卡應用設備一般只具備讀寫功能，與其他設

21、備的連接則以標準數(shù)據(jù)接口方式提供；他設備的連接則以標準數(shù)據(jù)接口方式提供；l 通用型通用型IC卡應用設備支持的卡種類多；卡應用設備支持的卡種類多；l 通用型通用型IC卡應用設備提供開發(fā)平臺，供二次開發(fā)卡應用設備提供開發(fā)平臺，供二次開發(fā)使用；使用；returnl 將應用設備發(fā)出的命令傳遞給將應用設備發(fā)出的命令傳遞給IC卡；卡；l IC卡將處理結(jié)果通過讀寫器發(fā)回給應用。卡將處理結(jié)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?？煽ǖ膽迷O備主要用來運行應用程序的?？梢允怯嬎銠C或是其他設備。以是計算機或是其他設備。所以，讀寫器（接口設備）是應用設備與所以，讀寫器（接口設備）是應用設備

22、與IC卡之間卡之間的設備，其作用：的設備，其作用：return IC卡讀寫器的標準應包括三個方面：卡讀寫器的標準應包括三個方面：l 應用與讀寫器的接口標準；應用與讀寫器的接口標準；l 讀寫器本身的標準；讀寫器本身的標準；l 讀寫器與讀寫器與IC卡之間的標準；卡之間的標準；return1、對讀寫機的功能要求：、對讀寫機的功能要求：l 具有識別具有識別IC卡真?zhèn)蔚哪芰?，相互確認時間不應超卡真?zhèn)蔚哪芰?，相互確認時間不應超過一定值；過一定值；l 顯示：具有顯示數(shù)字、英文和漢字的能力；顯示：具有顯示數(shù)字、英文和漢字的能力；l 設置必要的工作鍵；設置必要的工作鍵；l 電源：讀寫機能提供電源：讀寫機能提供I

23、C卡所需的電壓和電流；卡所需的電壓和電流；l 存儲器：容量合理配置、信息能保存存儲器：容量合理配置、信息能保存10年以上；年以上；l 通信接口：至少能與符合通信接口：至少能與符合RS232串行接口標準串行接口標準的計算機相連；的計算機相連；returnl 手持讀寫機具有脫機工作能力；手持讀寫機具有脫機工作能力；2、對讀寫機外觀與結(jié)構(gòu)的要求：、對讀寫機外觀與結(jié)構(gòu)的要求：3、環(huán)境要求：、環(huán)境要求：l 氣候環(huán)境：規(guī)定了工作溫度、相對濕度；氣候環(huán)境：規(guī)定了工作溫度、相對濕度；l 機械環(huán)境：對振動、沖擊、碰撞有具體的規(guī)定；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、設備安全：符合GB95信息技術(shù)設備的安全信息技術(shù)設備的安全5、可靠性機壽命、可靠性機壽命6、電磁兼容性、電磁兼容性7、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)安全8、測試方法、測試方法return1、IC卡應用系統(tǒng)的卡應用系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)應用程序應用程序基本應用編程接口基本應用編程接口API 物理接口物理接口 RS232 / USB接口設備程序處理接口設備程序處理IC卡卡 應用設備應用設備APD （PC） 接口設備接口設備 IC卡卡return2、基本應用編程接口的、基本應用編程接口的信息格式信息格式 應用設備應用設備APD和接口設備和接口設備IFD之間的通信之間的通信永遠是由永遠是由APD提出的，提出的，IFD返回