单片机应用系统 IC卡技术 ppt

1、第十一章第十一章 ICIC卡接口技术卡接口技术 IC卡是“Integrated circuit Card”（集成电路卡）的缩写，按照内部结构可分为存储器卡、逻辑加密卡、CPU卡三类。按照应用形式，IC卡又可为接触式、非接触式。接触式的IC卡上有8个触点，通过它们与外界进行数据传送；非接触式卡又称射频卡，其内部还包含射频收/发等其他相关电路，传送数据不需要接触。本节主要讲述目前应用较广的SLE4442接触式逻辑加密卡，这种卡是德国西门子公司设计的逻辑加密存储卡，具有容量大、安全保密、使用灵活和价格低廉等优点。SLE4442具有下列特性。 （1）卡内有2K位的存储容量和完全独立的可编程逻辑代码存储

2、器（PSC）：即2568位E2PROM，321位PROM，48位E2PROM型加密存储器。 （2）串行口满足ISO7816同步传递协议。 （3）每一字节的擦除/写入时间为2.5ms。 （4）存储器可擦除1000次以上，数据可保存10年以上。 （5）以单+5V电压供电，可以满足应用领域的各种需要。 10.1 SLE444210.1 SLE4442的存储区域分配的存储区域分配 SLE4442存储器分为主存储器和密码存储器两部分。 主存储器：容量为256个字节，分为保护区和应用区，保护区00H1FH，应用区为20HFFH。通常情况下，SLE4442保护区中的固化信息如下： 00H03H复位应答信息（

3、ATR）； 04H07H芯片生产厂家代码和卡型编码（出厂时已固化）； 15H1AH用户标识。 密码存储器：SLE4442提供了一个4字节的密码存储器。其中，0单元是误码计数器EC，只用了该单元的低三位；其余3个字节存放密码（PSC）。上电后，除密码外的整个存储器只能够读，只有当3个字节密码验证正确以后才可以进行擦写。如果输入的密码不正确，错一次EC为011，再一次不正确，EC为001，三次不正确，EC为000，这时卡片自锁，不能进行擦写操作。三次输入只要有一次正确，EC为111。如果需要，还可以改写密码。 SLE4442卡的的触点排列和引脚功能如图9-44所示，1脚为电源，2脚为复位脚，3脚为

4、时钟输入，5脚为地线，7脚为双向数据线，所有的地址、数据和命令均从此端输入/输出，由于该引脚是开漏结构，必须外加上拉电阻。 图9-44 SLE4442卡的触点排列和引脚功能10.2 SLE444210.2 SLE4442的通信协议的通信协议SLE4442卡的通信协议分为四种方式。 1复位与应答操作 上电以后，当RST由高电平到低电平时，CLK提供1个时钟脉冲，即启动了复位与复位响应操作。在CLK的第一个下降沿后，最低位数据就到了I/O线上，若连续输入32个时钟脉冲，则主存储器00H03H的四个字节H1、H2、H3、H4的D0D31位被读出，这是从IC卡发送到CPU的复位应答标头，其中H1表示同

5、步传输协议的类型，H2表示协议类型的参数，它们必须符合ISO7816-3标准；H3和H4不在该标准范围之内，SLE4442的标头为A2H、14H、10H、91H。在第33个时钟脉冲的下降沿，I/O线被置成高阻态而关闭，完成一次复位及复位应答过程，如图9-45所示。 图9-45 SLE4442 IC卡的复位及复位应答时序 在对卡操作前，一般需进行复位和复位应答操作，有时要连续进行两次才能得到正确的复位应答信息。在复位响应期间，任何开始和停止条件均被禁止。 2命令方式 复位应答以后就可以对芯片进行输入操作命令，由于SLE4442采用的是I2C总线协议，每次操作时序必须由三部分组成：一个START时

6、序，三个字节的数据包括命令字、地址和数据，最后是一个STOP时序，如图9-46所示。图9-46 SLE 4442卡的命令方式时序图 SLE4442的操作命令有7个命令字，对主存储器的操作命令有四个：读/写应用区、读/写保护区。对密码存储器的操作有三个命令：读密码、写密码和校验密码，见表9-6。 表9-6 SLE4442的操作命令 一个读命令可以连续取到若干字节的数据，而一个写命令却只能写一个数据。保护区被保护的信息不能改写。 3数据输出方式 命令被接收后可能会出现两种模式：可读的数据输出模式和可擦写的内部处理模式。输出数据模式将IC卡中的数据连续送给外部接口设备，如图9-47所示。在时钟脉冲的

7、第一个下降沿后，I/O线输出第一个字节的最低位，在最后一个数据后的额外的时钟脉冲使I/O线变为高阻态并等待接收新的指令。在此模式期间的任何一个START和STOP条件都视为无效，若要停止数据的输出操作，可用BREAK条件：在时钟信号为低期间，使RST为高电平，则结束此次操作，I/O线变为高阻态。 图9-47 SLE4442 IC卡的输出数据模式时序 4内部处理方式 当IC卡处于可擦写的内部处理模式时，如图9-48所示，在第一个CLK下降沿之后，I/O线从高状态拉到低状态开始内部处理，此后IC卡连续接收n+1个时钟，在n+1个时钟的下降沿I/O线被设置成高状态H，完成IC卡的内部处理。在这种方式

8、下，任何开始和停止条件均被禁止。在内部处理模式期间，可实现下列几种功能： （1）擦除和写入（5ms），相当于n=256个时钟脉冲（时钟频率为50kHz）； （2）只写入不擦除（2.5ms），相当于n=124个时钟脉冲； （3）只擦除不写入（2.5ms），相当于n=124个时钟脉冲。 图9-48 SLE4442 IC卡的内部擦除与写入操作时序10.3 805110.3 8051单片机和单片机和SLE4442SLE4442卡的接口设计卡的接口设计 通过实例来说明单片机对将SLA4442卡的接口程序设计，接口电路如图9-49所示。图9-49 805l单片机和SLE4442卡的接口电路 从IC卡中地址

9、为address处读入n个字节，并存放在单片机内部s指向的单元。其C51程序如下： #include #include sbit IO=P14; sbit CLK=P12; sbit RST=P13; ReadStrSLE4442 (unsigned char address,unsigned char data *s,unsigned char n) unsigned char i,x4; SLE4442RST(x);/*调IC卡复位子程序*/ SENDCMD(0 x30,address,0);/*发送读主存命令*/ for(i=0;in;i+,s+) *s=ReceiveByte(); /

10、*读取数据*/ SLE4442break();/*结束总线*/ 再将单片机内部RAM中s单元开始的n个字节数据写到IC卡中地址为address处。在对卡进行写操作之前，必须进行密码校验。校验密码必须严格按图9-50所示的流程进行，任何改变都会导致失败，不能修改密码，还可能引起EC位从“1”变为“0”。读错误计数器EC的程序如下： char RDSMEC() unsigned char x4,y; SLE4442RST(x);/*调IC卡复位子程序*/ SENDCMD(0 x31,0,0);/*发送读误码计数器EC命令*/ y=ReceiveByte()&07; return (y);

11、delay (unsigned char x) unsigned char i; for (i=0;ix;i+) CLK=1; Some10NOP(); CLK=0; Some10NOP(); 图9-50 校验密码程序流程图校验密码的C51程序如下： bit VERY() unsigned char data passward=0 xff,0 xff,0 xff, i; sbit ACC_0=ACC0; sbit ACC_1=ACC1; sbit ACC_2=ACC2; ACC=RDSMEC(); /*读误码计数器EC内容*/ do if (ACC=0) return(0); /*误码计数器E

12、C为零返回*/ else if (ACC_2) ACC_2=0; /*将误码计数器EC的一位写0*/ else if (ACC_1) ACC_1=0; else ACC_0=0; SENDCMD(0 x39,0,ACC); /*发送写误码计数器EC命令字*/ DELAY(255 ); /*延时5ms*/ for (i=0;i3;i+) SENDCMD(0 x33,i+1,passwardi);/*发送密码校验命令及密码*/ DELAY(125 );/*延时2.5ms*/ SENDCMD(0 x39,0,07);/*擦除EC（写07）*/ ACC=RDSMEC();/*读误码计数器EC内容*/ while (!ACC=07);/*比较不成功，重试*/ return (1); 写IC卡程序如下： bit WRITEStrSLE4442 (unsigned char ad