IC卡的接口設(shè)備

1、第9章 IC卡的接口設(shè)備1本章主要內(nèi)容9.1 IC卡接口設(shè)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(yīng)用設(shè)備9.5 讀寫器（接口設(shè)備）規(guī)范9.1 IC卡接口設(shè)備的組成 IC卡接口設(shè)備（又稱讀寫器/讀寫機(jī)具），是連接IC卡和應(yīng)用系統(tǒng)的橋梁。 9.1.1 IC卡接口設(shè)備的基本功能 IC卡插入/退出的識(shí)別與控制（接觸式卡） IC卡進(jìn)/出RF區(qū)的識(shí)別和控制（非接觸式卡） 向IC卡提供電源與時(shí)鐘 與IC卡交換數(shù)據(jù)，并提供控制信號(hào) 提供加/解密處理與密鑰管理機(jī)制 與上級(jí)設(shè)備交換數(shù)據(jù)，并提供控制信號(hào)主機(jī) 接觸式IC卡接口設(shè)備總體結(jié)構(gòu)框圖IC卡接口電路IC卡適

2、配插座IC卡協(xié)議實(shí)現(xiàn)單元微處理器ROMRAM密碼運(yùn)算處理單元 EEPROM與主機(jī)信息交換的接口單元IC卡接口設(shè)備控制與讀寫單元 9.1.2 IC卡接口設(shè)備的組成讀卡器計(jì)算機(jī)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(shè)備總體結(jié)構(gòu)框圖 接觸式IC卡的適配插座是構(gòu)成IC卡和IC卡接口設(shè)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(jié)構(gòu)形式1、觸點(diǎn)的接觸方式滑觸式結(jié)構(gòu)：IC卡插入或退出時(shí)， 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)：IC卡插入時(shí)，觸點(diǎn)與卡同步運(yùn)動(dòng)，逐 步下壓，穩(wěn)定在最終位置。2、卡

3、的進(jìn)退形式推入拉出結(jié)構(gòu)推入推入彈出結(jié)構(gòu)壓入彈出結(jié)構(gòu)壓入電磁彈出結(jié)構(gòu)電動(dòng)式入出卡控制結(jié)構(gòu)9.2.2 選擇IC卡適配插座的重要指標(biāo)觸點(diǎn)的電氣性能IC卡座的拔插壽命對(duì)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(jī)具的通路，由它實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jù)接口電路工作原理：1、電路采用OC開路輸出和二極管保護(hù)式輸入結(jié)構(gòu)；2、當(dāng)IC卡處于供電時(shí)，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(dāng)IC卡處于下電時(shí)，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(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，由于時(shí)鐘頻率通常為3.57MHz，有可能丟失時(shí)鐘；電路特點(diǎn)：解決方案：通過減小時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)端的上拉電阻，減小上升時(shí)間來解決；采用互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)方式來進(jìn)行時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，電路中R是去耦電阻，可有效地抑制上升和下降沿的抖動(dòng)現(xiàn)象。原理分析：CLK0Ud=UDD0.7CLK1Ud=0.72、IC卡接口設(shè)備的供電電路 IC卡接口設(shè)備中的IC卡供電電路是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立于其他回路，并提供完善的過流保護(hù)措施的穩(wěn)壓電路，當(dāng)卡插入時(shí)，接口設(shè)備開始向IC卡提供所需的電力。100mA短路

5、保護(hù)150200mA9.3.2 接觸式IC卡的控制與讀寫技術(shù) IC卡的控制和讀寫技術(shù)是IC卡接口設(shè)備的核心部分，也稱為IC卡協(xié)議實(shí)現(xiàn)單元。1、IC卡的插入/退出的識(shí)別和控制技術(shù) 對(duì)于手動(dòng)式拔插的IC卡適配器，IC卡的插入/退出的識(shí)別是通過IC卡適配插座上的感應(yīng)開關(guān)來識(shí)別的。 卡離開該位置，適配器就會(huì)發(fā)出相反的信號(hào)。 插入的識(shí)別過程必須加入消顫處理。 卡已插到位，IC卡適配插座就會(huì)給出一個(gè)開關(guān) 接通（或斷開）的信號(hào)。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(gè)直接涉及是否能安全可靠地操作IC卡的過程。必須嚴(yán)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(shè)備處于接收方式 UPP上升為空閑狀態(tài) CLK 由相應(yīng)穩(wěn)定的時(shí)鐘提供（2）IC卡的去激活（下電過程）： RST處于L狀態(tài) UCC關(guān)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(shí)鐘加載過程不同，靠程序來進(jìn)行識(shí)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(shù) IC卡

7、的讀寫方式或數(shù)據(jù)協(xié)議方式是不同的，ISO 7816標(biāo)準(zhǔn)對(duì)異步型IC卡的讀寫協(xié)議作了充分的定義，而對(duì)于同步型IC卡，則定義了復(fù)位響應(yīng)過程的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，好在許多IC卡都以ISO 7816同步復(fù)位響應(yīng)協(xié)議作為IC卡的數(shù)據(jù)讀協(xié)議方式。（1）同步IC卡讀操作的實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)的讀出過程分為三個(gè)基本過程：復(fù)位、數(shù)據(jù)字段的定位和數(shù)據(jù)的讀出。復(fù)位過程 對(duì)符合ISO 7816同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的IC卡，其復(fù)位方式也與ISO 7816標(biāo)準(zhǔn)是相容的，因而該部分程序可描述為：SYNRST: SETB DATOUT ；使能數(shù)據(jù)線 SETB RST ；復(fù)位使能 LCALL Delay_10s ；延遲10 s SETB CLK ；置同步

8、復(fù)位時(shí)鐘H LCALL Delay_10s ；延遲10 s CLR CLK ; 時(shí)鐘為L(zhǎng) LCALL Delay_10s ；延遲10 s CLR RST ; 復(fù)位結(jié)束 RET 數(shù)據(jù)字段的定位 數(shù)據(jù)字段的定位是以復(fù)位后的時(shí)鐘數(shù)目來定標(biāo)的，設(shè)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(fù)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(gè)時(shí)鐘脈沖 LCALL Delay_

9、10s ；延遲10 s CLR CLK ; LCALL Delay_10s ；時(shí)鐘脈沖結(jié)束 JMP SP1 ；繼續(xù)下一次 數(shù)據(jù)的讀出過程 設(shè)R2，R3為被讀的起始地址，R4為數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。讀出的數(shù)據(jù)被保存在R0的起始地址，遞增若干個(gè)字節(jié)。SYNREAD: LCALL SYSPOS ；定位到起始地址 SETB DATAIN ；使能數(shù)據(jù)輸入線 SR1: MOV R5， 08H ；置移位次數(shù)為8次（一個(gè)字節(jié)） SR2： RLC A； A寄存器循環(huán)左移，C的內(nèi)容進(jìn)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(zhuǎn)到SR2， MOV R0，A ； 將字節(jié)內(nèi)容送R0單元 INC R0；地址加1 DJNZ R4，SR1 ； 判斷是否接收完R4個(gè)字節(jié)，若是繼續(xù)， 否則 轉(zhuǎn)到SR1，繼續(xù)接收 RET ；（2）異步型IC卡的協(xié)議實(shí)現(xiàn) 異步型IC卡的操作相對(duì)簡(jiǎn)單得多。大多帶有微處理器，對(duì)卡的操作只有ATR過程和COS命令的傳遞和應(yīng)答過程，其通信協(xié)議方式嚴(yán)格符合ISO78163標(biāo)準(zhǔn)。 ISO7816標(biāo)準(zhǔn)中異步通信標(biāo)準(zhǔn)的格式與計(jì)算機(jī)的異步通信格式基本相同，標(biāo)準(zhǔn)上規(guī)定的卡在3.57MHz時(shí)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(biāo)準(zhǔn)。 為方便讀寫，將

11、IC卡的數(shù)據(jù)端口與IC卡接口設(shè)備的異步通信接口構(gòu)成相應(yīng)的半雙工異步通信邏輯通路。異步通信接口的初始化設(shè)置為： 通信速率初始設(shè)置為9600bps。 1個(gè)起始位 8個(gè)數(shù)據(jù)位 1個(gè)奇偶校驗(yàn)位 2個(gè)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(shè)置有異步通信與I/O的復(fù)用功能，利用這功能，配合相應(yīng)的程序，可完整實(shí)現(xiàn)IC卡的接口數(shù)據(jù)協(xié)議。9.3.3 非接觸式IC卡讀寫機(jī)具的現(xiàn)狀 非接觸式IC卡讀寫機(jī)具內(nèi)設(shè)置有RF電路和天線，市場(chǎng)出現(xiàn)較晚，供應(yīng)商不多。1、Type A型非接觸式卡及其讀寫機(jī)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Mifare卡還要用Phi

12、lips的讀寫器。2、 Type B型非接觸式卡產(chǎn)品較多。以色列OTI公司對(duì)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(yīng)用設(shè)備 面向應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用所需的功能操作； 完成與IC卡的數(shù)據(jù)交換。 IC卡的應(yīng)用設(shè)備主要完成兩方面的工作： IC卡的應(yīng)用設(shè)備的分類：應(yīng)用的IC卡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)明確，用戶只需建立IC卡發(fā)行管理體系；即IC卡專用設(shè)備用戶在購(gòu)買IC卡設(shè)備后，需進(jìn)行二次開發(fā)才能使用的設(shè)備；即IC卡通用設(shè)備9.4.1 專用的IC卡應(yīng)用設(shè)備IC卡水、電、煤氣表；IC卡電話；IC卡自動(dòng)售貨機(jī)；IC卡POS機(jī)；IC卡讀寫器；9.4.2 通用型的IC卡應(yīng)用設(shè)備通用型IC卡應(yīng)用設(shè)備與專用型IC

13、卡應(yīng)用設(shè)備的區(qū)別：專用IC卡設(shè)備可以直接安裝使用，可內(nèi)裝與應(yīng)用有關(guān)的其他設(shè)備；通用型IC卡應(yīng)用設(shè)備一般只具備讀寫功能，與其他設(shè)備的連接則以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口方式提供；通用型IC卡應(yīng)用設(shè)備支持的卡種類多；通用型IC卡應(yīng)用設(shè)備提供開發(fā)平臺(tái)，供二次開發(fā)使用；9.5 讀寫器（接口設(shè)備）規(guī)范 將應(yīng)用設(shè)備發(fā)出的命令傳遞給IC卡； IC卡將處理結(jié)果通過讀寫器發(fā)回給應(yīng)用。 IC卡的應(yīng)用設(shè)備主要用來運(yùn)行應(yīng)用程序的。可以是計(jì)算機(jī)或是其他設(shè)備。所以，讀寫器（接口設(shè)備）是應(yīng)用設(shè)備與IC卡之間的設(shè)備，其作用： IC卡讀寫器的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括三個(gè)方面： 應(yīng)用與讀寫器的接口標(biāo)準(zhǔn)； 讀寫器本身的標(biāo)準(zhǔn)； 讀寫器與IC卡之間的標(biāo)準(zhǔn)；9.5.

14、1 IC卡讀寫機(jī)通用規(guī)范簡(jiǎn)介接觸式IC卡1、對(duì)讀寫機(jī)的功能要求：具有識(shí)別IC卡真?zhèn)蔚哪芰?，相互確認(rèn)時(shí)間不應(yīng)超過一定值；顯示：具有顯示數(shù)字、英文和漢字的能力；設(shè)置必要的工作鍵；電源：讀寫機(jī)能提供IC卡所需的電壓和電流； 存儲(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)相連；手持讀寫機(jī)具有脫機(jī)工作能力；2、對(duì)讀寫機(jī)外觀與結(jié)構(gòu)的要求：3、環(huán)境要求：氣候環(huán)境：規(guī)定了工作溫度、相對(duì)濕度；機(jī)械環(huán)境：對(duì)振動(dòng)、沖擊、碰撞有具體的規(guī)定；4、設(shè)備安全：符合GB95信息技術(shù)設(shè)備的安全5、可靠性機(jī)壽命6、電磁兼容性7、數(shù)據(jù)安全8、測(cè)試方法9.5.2 應(yīng)用設(shè)備與讀寫器的

15、接口標(biāo)準(zhǔn)1、IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序基本應(yīng)用編程接口API 物理接口 RS232 / USB接口設(shè)備程序處理IC卡 應(yīng)用設(shè)備APD （PC） 接口設(shè)備 IC卡2、基本應(yīng)用編程接口的信息格式 應(yīng)用設(shè)備APD和接口設(shè)備IFD之間的通信永遠(yuǎn)是由APD提出的，IFD返回應(yīng)答。信 息 頭信息體校驗(yàn)和地址字節(jié)控制字節(jié)信息體 長(zhǎng)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?jīng)Q定如下：數(shù)據(jù)（若有）命令執(zhí)行狀態(tài)來自IC卡或IFDSW1SW23、基本應(yīng)用編程接口的命令集 基本命令集可分為三類： 由接口設(shè)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(shè)備命令集：