sim軟硬件接口[精品]

1、sim的軟硬件接口精品SIM卡的硬件和軟件接口設(shè)計(jì)移動通信作者:黃智SIM卡（SubscriberIdentityModule）。即用戶識別模塊，是一張符合GSM規(guī)范的"智慧卡"。SIM卡可以插入任何一部符合GSM規(guī)范的移動電話中，"實(shí)現(xiàn)電話號碼隨卡不隨機(jī)的功能"，而通話費(fèi)則自動計(jì)入持卡用戶的帳單上，與手機(jī)無關(guān)。SIM卡作為智能卡中特殊的一類卡，采用標(biāo)準(zhǔn)的接觸式IC卡。他受到ISO7816標(biāo)準(zhǔn)（接觸式集成電路IC卡的規(guī)定）和ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會）的GSM11.11等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范。他沿襲了智能卡在安全中的特色，并在移動用戶認(rèn)證和移動商務(wù)中扮演重要的角

2、色。目前手機(jī)用戶將一些重要的電話號碼都儲存在手機(jī)的SIM卡上。如果手機(jī)失竊，用戶可以買一部新的，但是儲存的號碼怎么辦呢?如果用戶能事先將儲存在SIM卡上的電話號碼做一份電子拷貝，這樣就算手機(jī)丟失了，用戶還是可以很容易地將保存的號碼寫入到新的SIM卡里。為此，研究并設(shè)計(jì)了SIM卡讀卡器，通過他可以將手機(jī)SIM卡中信息讀取到電腦中，方便地實(shí)現(xiàn)電話簿和短消息的編輯、備份和管理。為經(jīng)常使用手機(jī)的用戶提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)、便捷的信息備份管理解決方案。SIM卡是一張符合GSMffl范"智能卡"，他實(shí)際上是一個(gè)裝有微處理器的芯片卡，內(nèi)部有5個(gè)模塊，且每個(gè)模塊都對應(yīng)一個(gè)功能：CPU（8位）、程序

3、存儲器（3,8kb）、工作存儲器（6,16kb）、數(shù)據(jù)存儲器（128,256kb）和串行通信單元。SIM卡能實(shí)現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)（電話本、短消息等）和在安全條件下（個(gè)人身份號碼PIN、鑒權(quán)鑰Ki正確)完成客戶身份鑒權(quán)和客戶信息加密算法的全過程。這些功能都是由SIM卡內(nèi)的一部具有操作系統(tǒng)的微處理機(jī)完成。SIM卡具有機(jī)卡分離(SIM-ME接口)、通信安全可靠、成本低等特點(diǎn)。(1) SIM卡的物理特征：可以分尺寸為54mmx84mmID-1SIM(大卡)和尺寸為25mnrK15mmPlug-inSIM(小卡)兩種。(2) SIM卡的存儲容量：一般SIM卡有8kB的存儲容量，另外還有容量分別為16k和32k的

4、SIM卡，即STKSIM卡。(3) SIM卡的使用溫度：標(biāo)準(zhǔn)溫度-25,+70?，極限溫度-35,85?，極限情況下每次使用不得超過4小時(shí)，總共使用不得超過100次。(4) SIM卡的使用壽命：物理壽命是取決于客戶的插拔次數(shù)，約在1萬次左右;而集成電路芯片的壽命取決于數(shù)據(jù)存儲器的寫入次數(shù)，不同廠家其指標(biāo)有所不同，就Mo-torola經(jīng)試驗(yàn)室試驗(yàn)約5萬次左右。平均壽命約為4年。一、SIM卡接口電路SIM卡引腳功能的定義如表1所列：SIM卡芯片有8個(gè)觸點(diǎn)，與移動臺設(shè)備相互接通：(1) 電源VCC觸點(diǎn)C1):4.5,5.5V,ICC<10mA;(2) 復(fù)位RST觸點(diǎn)C2);(3) 時(shí)鐘CLK(

5、觸點(diǎn)C3):卡時(shí)鐘3.25MHz;(4) 不提供(觸點(diǎn)C4);(5) 接地端GND觸點(diǎn)C5);(6) 編程電壓VPP觸點(diǎn)C6);(7) 數(shù)據(jù)I,O口(觸點(diǎn)C7);(8) 不提供(觸點(diǎn)C8)。SIM卡同移動臺設(shè)備連接時(shí)至少需5個(gè)連接線：數(shù)據(jù)1,0口(Data)、復(fù)位(RST)、接地端(GND)電源(VCC)、時(shí)鐘(CLK)。他與基帶單元的接口電路如圖1所示。其中SIMCD為SIM卡檢測腳，用于檢測SIM卡的拔插;SIMCLK為ME提供的讀,寫SIM卡的參考時(shí)鐘；SIMRST為SIM卡復(fù)位信號;SIMIO為串行數(shù)據(jù)輸入，輸出線，由20kQ上拉電阻上拉至高電平;SIMRnW為讀，寫控制信號，用以指示

6、當(dāng)前SIMO線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?SIMPWCTRI為功率控制信號，可在空閑方式時(shí)控制SIM卡上的電源關(guān)閉，從而降低功耗，延長待機(jī)時(shí)間。二、單片機(jī)與SIM卡的接口單片機(jī)與SIM卡的接口電路如圖1所示。該電路主要由外圍有源晶體丫2提供4MHz穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率給SIM卡，電源由一顆LDC輸出3.3V、純凈的直流電到SIM卡的Cl_VCC上。這里選擇ST7267的PE2腳作為I/O引腳，通過一個(gè)4.7kQ的上拉電阻與SIM卡實(shí)現(xiàn)通訊；選擇PE3腳作為SIM卡的復(fù)位控制引腳。四、SIM卡內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)SIM卡共有3類數(shù)據(jù)文件：主文件(MasterFile，MF)專用文件(DedicateFile，DF)、基

7、本文件(ElementFile，EF)。組織結(jié)構(gòu)規(guī)定如下：0x3F00代表根目錄，0x2FXX代表根目錄下的基本文件；0x7FXX代表一級子目錄，0x6FXX代表一級子目錄下的基本文件；0x5FXX代表二級子目錄，0x4FXX代表二級子目錄下的基本文件。5SIM卡上電復(fù)位流程SIM卡符合國際標(biāo)準(zhǔn)ISO7816的要求，按照協(xié)議中的規(guī)定，SIM應(yīng)有8個(gè)觸點(diǎn)，包括電源接口、復(fù)位控制接口、時(shí)鐘輸入接口、數(shù)據(jù)輸入輸出接口，SIM卡工作時(shí)整體電流消耗小于10mASIM卡的時(shí)鐘頻率可由外部提供，在指定時(shí)問內(nèi)運(yùn)行鑒權(quán)過程時(shí)至少需要13,4MHz的時(shí)鐘頻率，其他情況下，使用最小為13,8MHz的時(shí)鐘頻率。I,O

8、端口的數(shù)據(jù)傳輸波特率為時(shí)鐘頻率的1,372。五、底層軟件設(shè)計(jì)SIM卡的數(shù)據(jù)傳輸方式與其他存儲卡不同，它遵循ISO7816標(biāo)準(zhǔn)。因此在進(jìn)行SIM卡讀寫設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意數(shù)據(jù)傳輸時(shí)每一個(gè)數(shù)據(jù)位的寬度，然后按照ISO7816的標(biāo)準(zhǔn)編寫程序。首先是接收到正確的復(fù)位應(yīng)答信號（ATR），其次是向SIM卡發(fā)送命令，得到正確的返回?cái)?shù)據(jù)和狀態(tài)標(biāo)志。5.1 ETU的計(jì)算ETU（基本時(shí)間單位）就是SIM卡I/O腳上輸入/輸出每一位數(shù)據(jù)的時(shí)間，計(jì)算公式是;其中：參數(shù)F和D分別是時(shí)鐘頻率轉(zhuǎn)換因子和波特率調(diào)整因子，這里使用默認(rèn)的速率，即F=372,D=1;使用的時(shí)鐘頻率f是4MHz可以計(jì)算出基本時(shí)間單位是93卩s。5.2 基

9、本數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)通信使用的協(xié)議是ISO7816-3所規(guī)定的T=0的異步半雙工字符傳輸協(xié)議。基本的數(shù)據(jù)幀是由1個(gè)起始位（低電平）、8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)奇偶校驗(yàn)位組成的，如圖2所示。其中，校驗(yàn)位是將8個(gè)數(shù)據(jù)位與其自身做偶校驗(yàn)，也就是其中1的個(gè)數(shù)必須足偶數(shù)。起始位不做校驗(yàn)運(yùn)算。在保護(hù)時(shí)間內(nèi)SIM卡和單片機(jī)都要處于高電平（即I/O口是高電平）。在T=0協(xié)議里，如果SIM卡或者單片機(jī)檢測到奇偶校驗(yàn)結(jié)果不正確，則在保護(hù)時(shí)間內(nèi)把I/O端口拉低，以示出錯(cuò)。5.3 SIM卡的APDU吉構(gòu)應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元APDU（ApplicationProtocolDataUnits）包括了命令A(yù)PDU以及應(yīng)答APDU其結(jié)構(gòu)如下：其中

10、:CLA是指令的類別，A0被制定為GSM勺應(yīng)用;INS是指令代碼;Pl、P2、P3是指令參數(shù)，P3指示的是數(shù)據(jù)的長度；Data就是要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；SWI和SW2就是命令處理后返回的狀態(tài)。5.4 基本程序模塊的設(shè)計(jì)設(shè)myBit為從I/O端口采樣的存儲變量，設(shè)Parity為奇偶校驗(yàn)變量，Parlty的初始化值為0。每次從I/O口采樣后，myBit都要與Parity進(jìn)行一次“異或”，結(jié)果放入Parity。這樣采樣9次后，如果Parity的最終值是0，就說明奇偶校驗(yàn)正確;如果不是0，就說明讀取數(shù)據(jù)失敗，返回錯(cuò)誤信息，要求發(fā)送者重發(fā)。Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cyborg收藏Cybo