IC卡的接口設(shè)備課件

第9章IC卡的接口設(shè)備本章主要內(nèi)容9.1IC卡接口設(shè)備的組成9.2IC卡適配插座（IC卡座）9.3IC卡的接口電路和讀寫(xiě)控制9.4IC卡的應(yīng)用設(shè)備9.5讀寫(xiě)器（接口設(shè)備）規(guī)范9.1IC卡接口設(shè)備的組成IC卡接口設(shè)備（又稱(chēng)讀寫(xiě)器/讀寫(xiě)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)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(xiě)器專(zhuān)用芯片SHC1501射頻模塊天線(xiàn)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。9.2IC卡適配插座（IC卡座）9.2.1IC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(guò)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)9.3IC卡的接口電路和讀寫(xiě)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(xiě)機(jī)具的通路，由它實(shí)現(xiàn)對(duì)IC卡的供電，并滿(mǎn)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(zhuān)門(mén)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(kāi)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(mén)通過(guò)上拉電阻R與電源連通，IC卡處于上電狀態(tài)；3、當(dāng)IC卡處于下電時(shí)，OC門(mén)的上拉電阻R與電源斷開(kāi)，IC卡不帶電。OC門(mén)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)：原理分析：CLK＝‘0’Ud=UDD＋0.7CLK＝‘1’Ud=－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(guò)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(kāi)始向IC卡提供所需的電力。100mA短路保護(hù)150～200mA卡離開(kāi)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(guò)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(kāi)關(guān)接通（或斷開(kāi)）的信號(hào)。消顫控制程序：JNBIC_SW,Recog；若無(wú)卡插入，等待LCALLDelay-5ms；延遲5msJNBIC_SW,Recog；再次判斷，若無(wú)卡輸入等待RET2、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(guò)程。必須嚴(yán)格遵循ISO7816－3規(guī)定的操作順序。（1）IC卡的激活（上電過(guò)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(guò)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(guò)程不同，靠程序來(lái)進(jìn)行識(shí)別。見(jiàn)書(shū)P255。異步IC卡的接口電路Q(chēng)1Q2fCP＝14.31MHzfQ1＝7.155MHzfQ2＝3.57MHz3、IC卡的讀寫(xiě)技術(shù)IC卡的讀寫(xiě)方式或數(shù)據(jù)協(xié)議方式是不同的，ISO7816標(biāo)準(zhǔn)對(duì)異步型IC卡的讀寫(xiě)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(guò)程的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，好在許多IC卡都以ISO7816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(guò)程分為三個(gè)基本過(guò)程：復(fù)位、數(shù)據(jù)字段的定位和數(shù)據(jù)的讀出。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(lái)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:LCALLSYSRST；IC卡復(fù)位SP1:CJNER3，＃00H，SP3；判低位CJNER2，＃00H，SP2；判高位RETSP2：DECR2；高位減1SP3：DECR3；低位減1SETBCLK；開(kāi)始建立一個(gè)時(shí)鐘脈沖LCALLDelay_10μs；延遲10μsCLRCLK;LCALLDelay_10μs；時(shí)鐘脈沖結(jié)束JMPSP1；繼續(xù)下一次數(shù)據(jù)的讀出過(guò)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:LCALLSYSPOS；定位到起始地址SETBDATAIN；使能數(shù)據(jù)輸入線(xiàn)SR1:MOVR5，＃08H；置移位次數(shù)為8次（一個(gè)字節(jié)）SR2：RLCA；A寄存器循環(huán)左移，C的內(nèi)容進(jìn)入A最低位LCALLDelay_10μs；延遲10μsCLRCLK；LCALLDelay_10μs；延遲10μsDJNZR5，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INCR0；地址加1DJNZR4，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；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MCS－51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(xiě)機(jī)具的現(xiàn)狀非接觸式IC卡讀寫(xiě)機(jī)具內(nèi)設(shè)置有RF電路和天線(xiàn)，市場(chǎng)出現(xiàn)較晚，供應(yīng)商不多。1、TypeA型非接觸式卡及其讀寫(xiě)機(jī)具源于Philips公司，是專(zhuān)利產(chǎn)品，數(shù)據(jù)加密是保密的，因此使用Mifare卡還要用Philips的讀寫(xiě)器。2、TypeB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。9.4IC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(lèi)：應(yīng)用的IC卡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)明確，用戶(hù)只需建立IC卡發(fā)行管理體系；即IC卡專(zhuān)用設(shè)備用戶(hù)在購(gòu)買(mǎi)IC卡設(shè)備后，需進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)才能使用的設(shè)備；即IC卡通用設(shè)備9.4.1專(zhuān)用的IC卡應(yīng)用設(shè)備IC卡水、電、煤氣表；IC卡電話(huà)；IC卡自動(dòng)售貨機(jī)；IC卡POS機(jī)；IC卡讀寫(xiě)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(zhuān)用型IC卡應(yīng)用設(shè)備的區(qū)別：專(zhuān)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(xiě)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(lèi)多；通用型IC卡應(yīng)用設(shè)備提供開(kāi)發(fā)平臺(tái)，供二次開(kāi)發(fā)使用；9.5讀寫(xiě)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(guò)讀寫(xiě)器發(fā)回給應(yīng)用。IC卡的應(yīng)用設(shè)備主要用來(lái)運(yùn)行應(yīng)用程序的?？梢允怯?jì)算機(jī)或是其他設(shè)備。所以，讀寫(xiě)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(xiě)器的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括三個(gè)方面：應(yīng)用與讀寫(xiě)器的接口標(biāo)準(zhǔn)；

讀寫(xiě)器本身的標(biāo)準(zhǔn)；讀寫(xiě)器與IC卡之間的標(biāo)準(zhǔn)；9.5.1IC卡讀寫(xiě)機(jī)通用規(guī)范簡(jiǎn)介－接觸式IC卡1、對(duì)讀寫(xiě)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(guò)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(xiě)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RS－232串行接口標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)相連；手持讀寫(xiě)機(jī)具有脫機(jī)工作能力；2、對(duì)讀寫(xiě)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GB－95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(xiě)器的接口標(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RS－232/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T＝1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(lái)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(lèi)：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