《IC卡的接口设备》PPT课件.ppt

第9章IC卡的接口设备,本章主要内容,9.1IC卡接口设备的组成9.2IC卡适配插座（IC卡座）9.3IC卡的接口电路和读写控制9.4IC卡的应用设备9.5读写器（接口设备）规范,9.1IC卡接口设备的组成,IC卡接口设备（又称读写器/读写机具），是连接IC卡和应用系统的桥梁。,9.1.1IC卡接口设备的基本功能,IC卡插入/退出的识别与控制（接触式卡）IC卡进/出RF区的识别和控制（非接触式卡）向IC卡提供电源与时钟与IC卡交换数据，并提供控制信号提供加/解密处理与密钥管理机制与上级设备交换数据，并提供控制信号,主机,接触式IC卡接口设备总体结构框图,控制与读写单元,9.1.2IC卡接口设备的组成,读卡器,计算机,非接触式IC卡SHC1101,非接触式IC卡接口设备总体结构框图,接触式IC卡的适配插座是构成IC卡和IC卡接口设备间的物理连接部件。,9.2IC卡适配插座（IC卡座）,9.2.1IC卡适配插座的结构形式,1、触点的接触方式,滑触式结构：IC卡插入或退出时，滑过不相关的位置，滑接在固定的位置上。着陆式结构：IC卡插入时，触点与卡同步运动，逐步下压，稳定在最终位置。,2、卡的进退形式,推入拉出结构推入推入弹出结构压入弹出结构压入电磁弹出结构电动式入出卡控制结构,9.2.2选择IC卡适配插座的重要指标,触点的电气性能IC卡座的拔插寿命对卡的磨损程度,9.3IC卡的接口电路和读写控制,9.3.1接触式IC卡的接口电路,1、IC卡的接口电路,IC卡的接口电路是连接IC卡和读写机具的通路，由它实现对IC卡的供电，并满足不带电拔插的要求。,保证IC卡不带电拔插；但是逻辑电路的输出“1”和“0”，都是带电的，故要有专门的接口电路。,IC卡数据接口电路,工作原理：,1、电路采用OC开路输出和二极管保护式输入结构；,2、当IC卡处于供电时，OC门通过上拉电阻R与电源连通，IC卡处于上电状态；,3、当IC卡处于下电时，OC门的上拉电阻R与电源断开，IC卡不带电。,OC门电路可以与CMOS、TTL电路兼容；上升沿阻尼大；作为CPU卡的时钟驱动电路时，由于时钟频率通常为3.57MHz，有可能丢失时钟；,电路特点：,解决方案：,通过减小时钟驱动端的上拉电阻，减小上升时间来解决；采用互补驱动方式来进行时钟驱动，电路中R是去耦电阻，可有效地抑制上升和下降沿的抖动现象。,原理分析：,CLK0Ud=UDD0.7,CLK1Ud=0.7,2、IC卡接口设备的供电电路,IC卡接口设备中的IC卡供电电路是一个相对独立于其他回路，并提供完善的过流保护措施的稳压电路，当卡插入时，接口设备开始向IC卡提供所需的电力。,100mA,短路保护150200mA,9.3.2接触式IC卡的控制与读写技术,IC卡的控制和读写技术是IC卡接口设备的核心部分，也称为IC卡协议实现单元。,1、IC卡的插入/退出的识别和控制技术,对于手动式拔插的IC卡适配器，IC卡的插入/退出的识别是通过IC卡适配插座上的感应开关来识别的。,卡离开该位置，适配器就会发出相反的信号。插入的识别过程必须加入消颤处理。,卡已插到位，IC卡适配插座就会给出一个开关接通（或断开）的信号。,消颤控制程序：,JNBIC_SW,Recog；若无卡插入，等待LCALLDelay-5ms；延迟5msJNBIC_SW,Recog；再次判断，若无卡输入等待RET,2、IC卡的上电/下电的控制,IC卡的供电控制是一个直接涉及是否能安全可靠地操作IC卡的过程。必须严格遵循ISO78163规定的操作顺序。,（1）IC卡的激活（上电过程）：RST处于L状态UCC供电接口设备处于接收方式UPP上升为空闲状态CLK由相应稳定的时钟提供,（2）IC卡的去激活（下电过程）：RST处于L状态UCC关闭I/O为状态AUPP不起作用CLK为状态L,同步卡和异步卡时钟加载过程不同，靠程序来进行识别。见书P255。,同步IC卡的接口电路,异步IC卡的接口电路,Q1,Q2,fCP14.31MHzfQ17.155MHzfQ23.57MHz,3、IC卡的读写技术,IC卡的读写方式或数据协议方式是不同的，ISO7816标准对异步型IC卡的读写协议作了充分的定义，而对于同步型IC卡，则定义了复位响应过程的协议标准，好在许多IC卡都以ISO7816同步复位响应协议作为IC卡的数据读协议方式。,（1）同步IC卡读操作的实现数据的读出过程分为三个基本过程：复位、数据字段的定位和数据的读出。,复位过程对符合ISO7816同步协议标准的IC卡，其复位方式也与ISO7816标准是相容的，因而该部分程序可描述为：,SYNRST:SETBDATOUT；使能数据线SETBRST；复位使能LCALLDelay_10s；延迟10sSETBCLK；置同步复位时钟HLCALLDelay_10s；延迟10sCLRCLK;时钟为LLCALLDelay_10s；延迟10sCLRRST;复位结束RET,数据字段的定位数据字段的定位是以复位后的时钟数目来定标的，设R2，R3为所定位的位地址数，R2为高位字节。则定位子程序：,SYNPOS:LCALLSYSRST；IC卡复位SP1:CJNER3，00H，SP3；判低位CJNER2，00H，SP2；判高位RETSP2：DECR2；高位减1SP3：DECR3；低位减1SETBCLK；开始建立一个时钟脉冲LCALLDelay_10s；延迟10sCLRCLK;LCALLDelay_10s；时钟脉冲结束JMPSP1；继续下一次,数据的读出过程设R2，R3为被读的起始地址，R4为数据字节数。读出的数据被保存在R0的起始地址，递增若干个字节。,SYNREAD:LCALLSYSPOS；定位到起始地址SETBDATAIN；使能数据输入线SR1:MOVR5，08H；置移位次数为8次（一个字节）SR2：RLCA；A寄存器循环左移，C的内容进入A最低位LCALLDelay_10s；延迟10sCLRCLK；LCALLDelay_10s；延迟10sDJNZR5，SR2；判断是否接收完一字节，若是继续，否则转到SR2，MOVR0，A；将字节内容送R0单元INCR0；地址加1DJNZR4，SR1；判断是否接收完R4个字节，若是继续，否则转到SR1，继续接收RET；,（2）异步型IC卡的协议实现异步型IC卡的操作相对简单得多。大多带有微处理器，对卡的操作只有ATR过程和COS命令的传递和应答过程，其通信协议方式严格符合ISO78163标准。ISO7816标准中异步通信标准的格式与计算机的异步通信格式基本相同，标准上规定的卡在3.57MHz时钟频率下的初始速率为9600bps，该速率符合现行的异步通信速率标准。为方便读写，将IC卡的数据端口与IC卡接口设备的异步通信接口构成相应的半双工异步通信逻辑通路。,异步通信接口的初始化设置为：通信速率初始设置为9600bps。1个起始位8个数据位1个奇偶校验位2个停止位,异步型IC卡大多拥有微处理器，在MCS51或MC68系列微处理器，设置有异步通信与I/O的复用功能，利用这功能，配合相应的程序，可完整实现IC卡的接口数据协议。,9.3.3非接触式IC卡读写机具的现状,非接触式IC卡读写机具内设置有RF电路和天线，市场出现较晚，供应商不多。,1、TypeA型非接触式卡及其读写机具源于Philips公司，是专利产品，数据加密是保密的，因此使用Mifare卡还要用Philips的读写器。,2、TypeB型非接触式卡产品较多。以色列OTI公司对非接触式卡系统的发射和接收部分有深入的研究。,9.4IC卡的应用设备,面向应用需求，实现应用所需的功能操作；完成与IC卡的数据交换。,IC卡的应用设备主要完成两方面的工作：,IC卡的应用设备的分类：,应用的IC卡数据结构明确，用户只需建立IC卡发行管理体系；即IC卡专用设备用户在购买IC卡设备后，需进行二次开发才能使用的设备；即IC卡通用设备,9.4.1专用的IC卡应用设备,IC卡水、电、煤气表；IC卡电话；IC卡自动售货机；IC卡POS机；IC卡读写器；,9.4.2通用型的IC卡应用设备,通用型IC卡应用设备与专用型IC卡应用设备的区别：专用IC卡设备可以直接安装使用，可内装与应用有关的其他设备；通用型IC卡应用设备一般只具备读写功能，与其他设备的连接则以标准数据接口方式提供；通用型IC卡应用设备支持的卡种类多；通用型IC卡应用设备提供开发平台，供二次开发使用；,9.5读写器（接口设备）规范,将应用设备发出的命令传递给IC卡；IC卡将处理结果通过读写器发回给应用。,IC卡的应用设备主要用来运行应用程序的。可以是计算机或是其他设备。所以，读写器（接口设备）是应用设备与IC卡之间的设备，其作用：,IC卡读写器的标准应包括三个方面：,应用与读写器的接口标准；读写器本身的标准；读写器与IC卡之间的标准；,9.5.1IC卡读写机通用规范简介接触式IC卡,1、对读写机的功能要求：具有识别IC卡真伪的能力，相互确认时间不应超过一定值；显示：具有显示数字、英文和汉字的能力；设置必要的工作键；电源：读写机能提供IC卡所需的电压和电流；存储器：容量合理配置、信息能保存10年以上；通信接口：至少能与符合RS232串行接口标准的计算机相连；,手持读写机具有脱机工作能力；2、对读写机外观与结构的要求：3、环境要求：气候环境：规定了工作温度、相对湿度；机械环境：对振动、冲击、碰撞有具体的规定；4、设备安全：符合GB95信息技术设备的安全5、可靠性机寿命6、电磁兼容性7、数据安全8、测试方法,9.5.2应用设备与读写器的接口标准,1、IC卡应用系统的层次结构,2、基本应用编程接口的信息格式,应用设备APD和接口设备IFD之间的通信永远是由APD提出的，IFD返回应答。,该格式基本与T1传输协议的命令分组相同。,IFD向APD传送的信息初步决定如下：,3、基本应用编程接口的命令集,基本命令集可分为三类：由接口设备IFD完成的；异步卡（CPU卡）命令集；同步卡（逻辑加密卡）命令集；,（1）接口设备命令集：由接口设备完成，不再发送到IC卡，如复