【正文】 等公司都提供這類(lèi)產(chǎn)品。通用型IC卡讀寫(xiě)器使用比較靈活，價(jià)格相對(duì)比較便宜，但使用還需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，一般有開(kāi)發(fā)能力的公司可以考慮選擇這種讀寫(xiě)器。l 專(zhuān)用型IC卡讀寫(xiě)器這類(lèi)讀寫(xiě)器是根據(jù)特定應(yīng)用要求設(shè)計(jì)的，它只能在某一個(gè)專(zhuān)用領(lǐng)域使用。除了提供基本的IC卡讀寫(xiě)功能和數(shù)據(jù)傳輸功能外，一般還根據(jù)需要提供適當(dāng)?shù)逆I盤(pán)、顯示人機(jī)接口，它同設(shè)計(jì)廠家提供的管理系統(tǒng)一起提供給用戶，用戶也可以根據(jù)需要向生產(chǎn)廠家定制。如珠海YD2001車(chē)載收費(fèi)機(jī)是專(zhuān)門(mén)為公交車(chē)收費(fèi)設(shè)計(jì)的非接觸式IC卡讀寫(xiě)終端，提供乘客用卡、掛失和非法卡（黑名單卡）報(bào)警、用戶界面、程序下載等功能，很適合公交車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)使用。這類(lèi)產(chǎn)品是為某一功能專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，使用方便，功能強(qiáng)大，但一般價(jià)格相對(duì)比較高，也只能應(yīng)用于特定領(lǐng)域。2) IC卡讀寫(xiě)器中使用的最新技術(shù)l 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制技術(shù)使用嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口，IC卡讀寫(xiě)器能夠直接和Internet相連，用戶只要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)就可以遠(yuǎn)程控制讀寫(xiě)器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。如蘇博泰克的56760型收費(fèi)機(jī)是一種專(zhuān)用非接觸式IC卡讀寫(xiě)器，根據(jù)使用的環(huán)境不同，可提供聯(lián)網(wǎng)型和無(wú)線型兩種。聯(lián)網(wǎng)型采用RS485網(wǎng)或以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在線式工作。無(wú)線型既可以通過(guò)專(zhuān)用的GSM MODEM與服務(wù)器做實(shí)時(shí)的連接也可以通過(guò)連接手持式數(shù)據(jù)傳遞匯總機(jī)完成數(shù)據(jù)的非實(shí)時(shí)交換?？蓮V泛應(yīng)用于各類(lèi)消費(fèi)場(chǎng)所。l 生物識(shí)別技術(shù)把多媒體技術(shù)和IC卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)聯(lián)系在一起，使用指紋或聲音識(shí)別用戶，進(jìn)一步方便了使用者，保證了系統(tǒng)安全。如蘇博泰克的F4350/4360指紋IC卡讀寫(xiě)器，具有指紋采集與IC卡讀寫(xiě)的全部功能，支持多卡應(yīng)用，內(nèi)置PSAM卡接口，支持二次開(kāi)發(fā)，提供多平臺(tái)驅(qū)動(dòng)程序，可將指紋信息寫(xiě)入符合IS07816標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)卡、CPU卡、符合ISO14443A的非接觸卡中。并可通過(guò)該產(chǎn)品從卡內(nèi)讀取指紋信息。 課題中IC卡讀寫(xiě)器的設(shè)計(jì)目標(biāo)讀寫(xiě)器是IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的終端設(shè)備，只有通過(guò)讀寫(xiě)設(shè)備才能和IC卡建立聯(lián)系，讀寫(xiě)IC卡中的數(shù)據(jù)。讀寫(xiě)器一般還要求和信息網(wǎng)絡(luò)中的上位機(jī)進(jìn)行通訊，把IC卡中的數(shù)據(jù)融入到上層數(shù)據(jù)庫(kù)。設(shè)計(jì)選擇讀寫(xiě)器是建立IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵。本文是就設(shè)計(jì)IC卡讀寫(xiě)器展開(kāi)的，課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)是一種通用的接觸式IC卡讀寫(xiě)終端，要求讀寫(xiě)器能夠單獨(dú)工作。預(yù)期目標(biāo)：l 實(shí)現(xiàn)用戶信息的存儲(chǔ)l 通過(guò)鍵盤(pán)顯示電路實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互l 實(shí)現(xiàn)卡的插入與退出識(shí)別l 實(shí)現(xiàn)偽卡的識(shí)別 擴(kuò)展目標(biāo)：l 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)或計(jì)費(fèi)l 具有密碼識(shí)別功能，密碼3次錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)鎖卡功能第二章 IC卡國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求由于 IC卡使用具有流動(dòng)性與全球性，建立相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)就顯得特別重要。在信息技術(shù)領(lǐng)域，ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)和IEC(國(guó)際電子技術(shù)委員會(huì))共同建立了一個(gè)技術(shù)委員會(huì)ISO/IEC JTC1以制定相應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，讀寫(xiě)設(shè)備對(duì)IC卡的讀寫(xiě)控制的每一個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)當(dāng)遵照相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，才能保證數(shù)據(jù)的正確讀取。這是IC卡讀寫(xiě)器終端設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。接觸式IC卡國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的總稱為:識(shí)別卡接觸式集成電路卡。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為ISO/IEC7816。包括以下部分:第一部分:ISO7 8161，物理特性第二部分:ISO7 8162，觸點(diǎn)尺寸和位置第三部分:ISO7 8163，電信號(hào)和傳輸協(xié)議第四部分:ISO7 8164，行業(yè)間交換用命令第五部分:ISO7 8165，應(yīng)用標(biāo)識(shí)符的編碼系統(tǒng)和注冊(cè)系統(tǒng)第六部分:ISO7 8166，行業(yè)間數(shù)據(jù)元第七部分:ISO7 8167，關(guān)于結(jié)構(gòu)化卡詢問(wèn)語(yǔ)言的行業(yè)間命令第八部分:ISO7 8168，與安全有關(guān)的行業(yè)fal命令第九部分:ISO7 8169，附加的行業(yè)間命令和復(fù)位應(yīng)答第十部分:ISO7 81610，用于同步卡的電信號(hào)和復(fù)位應(yīng)答由于在本課題相關(guān)的接觸型邏輯加密卡SLE4442的設(shè)計(jì)中，只涉及到ISO78162, ISO78163,所以只對(duì)這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行介紹，其中后兩個(gè)協(xié)議直接與讀寫(xiě)器設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)相關(guān)，所以進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹。 ISO78161，接觸式集成電路卡的物理特性本標(biāo)準(zhǔn)制定的物理特性適合于ID1型識(shí)別卡。 ISO7810(識(shí)別卡的物理特性)中為各種識(shí)別卡定義的物理特性適用于IC卡， ISO7813(作為金融交易卡的磁卡的格式即內(nèi)容)中對(duì)金融交易卡定義的阻燃性和外形尺寸也適用于IC卡。此外，還提出了以下附加特性:防護(hù)紫外線的能力。X光照射的劑量；觸點(diǎn)的表面輪廓；卡和觸點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度；觸點(diǎn)電阻；磁條與集成電路之間的電磁干擾。指定強(qiáng)度磁場(chǎng)的影響；靜電影響；熱耗等。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了上述各項(xiàng)測(cè)試的指標(biāo)，并要求測(cè)試后的IC卡不應(yīng)損壞或喪失功能。使用過(guò)程中卡的表而溫度不應(yīng)超過(guò)50攝氏度。 ISO78162，接觸式集成電路卡的觸點(diǎn)尺寸和位置該協(xié)議規(guī)定了ID1型集成電路卡各觸點(diǎn)的尺寸、位置和功能。，各觸點(diǎn)間應(yīng)互相隔離，但未規(guī)定觸點(diǎn)的形狀和最大尺寸。IC卡有8個(gè)觸點(diǎn)，從C1到C8，觸點(diǎn)可安排在卡的正面和反面。引腳配置如圖21，觸點(diǎn)的位置如下圖22所示(以卡的接觸面的左邊和上邊為基準(zhǔn)線)。圖21引腳配置圖22 觸點(diǎn)位置。8個(gè)觸點(diǎn)所占最大面積沒(méi)有規(guī)定，(寬)mm9 .23 (高)m的矩形平面。每個(gè)觸點(diǎn)的功能見(jiàn)表21：表21 IC卡觸點(diǎn)的功能觸點(diǎn)編號(hào)功能觸點(diǎn)編號(hào)功能C1VＣＣ（電源電壓）C5GND(地)C2RST(復(fù)位信號(hào))C6VPP(編程電壓)C3CLK(時(shí)鐘信號(hào))C7I/O(輸入/輸出端)C4ISO/IEC JTC1/SC17保留使用C8ISO/IEC JTC1/SC17保留使用 ISO78163中規(guī)定的各觸點(diǎn)電壓和電流值先介紹ISO78163中規(guī)定的觸點(diǎn)電壓和電流值。在討論每個(gè)觸點(diǎn)的電特性之前，先將所用符號(hào)的意義敘述如下:VIH: 高電平輸入電壓 VIL: 低電平輸入電壓VOH: 高電平輸出電壓 VOL: 地電平輸出電壓TR: 信號(hào)幅度10%90%之間的上升時(shí)間TF: 信號(hào)幅度90%10%之間的下降時(shí)間CIN : 輸入電容 COUT: 輸出電容IIH : 高電平輸入電流 IIL: 低電平輸入電流IOH: 高電平輸出電流 IOL: 低電平輸出電流Icc : VCC端電源電流 IPP: VPP端編程電流所有測(cè)量是相對(duì)GND(地)定義的。測(cè)量的環(huán)境溫度在0攝氏度~50攝氏度范圍內(nèi)。流入卡中的電流被定義為正電流。當(dāng)滿足下列條件時(shí)，定義電路為不工作狀態(tài):觸點(diǎn)相對(duì)于GND的電壓保持在OV0AV之間，且流向接口設(shè)備的電流小于1mA。另外根據(jù)給卡的電壓不同而將卡的操作條件分成A，B兩類(lèi)，A類(lèi)卡VCC上的電壓為5V。 B類(lèi)卡VCC上電壓值為3V，一般情況下的我們多使用A類(lèi)卡。1) VCC觸點(diǎn):下表22是VCC觸點(diǎn)電源電壓值，本觸點(diǎn)用來(lái)提供電源電壓。表22正常操作條件下VCC的電特性符號(hào)條件最小值最大值單位VCCA類(lèi)VB類(lèi)ICCA類(lèi)，在最大允許頻率60mAB類(lèi)，在最大允許頻率50時(shí)鐘停止2) I/O觸點(diǎn): I/O觸點(diǎn)用于數(shù)據(jù)交換的輸入(接收方式)或輸出(發(fā)送方式)。有兩種可能的狀態(tài):傳號(hào)或高狀態(tài)(Z狀態(tài))，空號(hào)或低狀態(tài)(A狀態(tài))。當(dāng)卡和接收設(shè)備均處在接收方式時(shí)，I/O處于Z狀態(tài)，也可被發(fā)送方規(guī)定為Z狀態(tài):A狀態(tài)可由發(fā)送方規(guī)定。當(dāng)卡與接口設(shè)備均處于不匹配的傳輸方式時(shí)，I/O端的邏輯狀態(tài)可能是不確定的。在操作期間，卡與接口設(shè)備不能同時(shí)處于發(fā)送方式。下表23為正常操作狀態(tài)I/O的電特性:表23正常操作條件下的I/O電特性符號(hào)條件最小值最大值單位VIHIIHVIHVILVCC﹣300VCC＋20VuAVILIILVIL0﹣1000VCC＋20VuAVOHIOH外加上拉電阻到VCCVOHVCCVCC＋20VuAVOLTR,TFIOL=1MaCIN=30pF。COUT=30pF0VCC1VuS以上測(cè)試 I/~VCC+，接口設(shè)備工作時(shí)，流入卡的電流不應(yīng)超過(guò)500uA。3）Vpp觸點(diǎn):在A類(lèi)操作條件下卡內(nèi)的非易失性存儲(chǔ)器EEPROM編程或擦除時(shí)可以從Vpp端提供電源。Vpp有兩種狀態(tài)，空閑狀態(tài)和激活狀態(tài)。除編程和擦除外，均處于空閑狀態(tài)。一般IC卡不從Vpp取得電壓，而由卡內(nèi)升壓電路提供編程和擦除所需電壓。在B類(lèi)操作條件下，Vpp觸點(diǎn)保留于將來(lái)使用。正常操作狀態(tài)下Vpp的電特性如表24所示:表24正常操作條件狀態(tài)下Vpp的電特性符號(hào)條件最小值最大值單位VPPIPP空閑狀態(tài)VCCVCC20VmAVPPIPP編程狀態(tài)PP1VMa卡向接口設(shè)備提供P和I值（默認(rèn)值：P=5，I=50）電壓上升或下降時(shí)間:200us(最大值)，Vpp變化速率不超過(guò)2V/。4)CLK觸點(diǎn):正常操作狀態(tài)下的CLK觸點(diǎn)電特性如下表25所示:表25 正常操作條件下CLK的電特性符號(hào)條件最小值最大值單位VIHIIHVIHVCC﹣20VCC＋100VuAVILIILVIL0﹣100＋20VuATR,TFCIN=30pF時(shí)鐘周期的9%CLK上的電壓保持在﹣~ VCC＋5) RST觸點(diǎn):正常操作條件下RST的電特性如下表26所示:表26正常操作條件下RST的電特性符號(hào)條件最小值最大值單位VIHIIHVIHVCC﹣20VCC＋150VuAVILIILVIL0﹣200VCC＋20VuATR,TFCIN=30pF1usRST電壓保持在﹣~ VCC＋第三章 單元電路方案選擇本章主要介紹IC卡芯片的選擇，及其IC卡的特點(diǎn)和協(xié)議，另外還有存儲(chǔ)電路、串口通信電路、鍵盤(pán)電路與顯示電路的選擇。 IC卡芯片選擇IC卡是集成電路卡(IntegratedC ircuit Card)的簡(jiǎn)稱，有些國(guó)家和地區(qū)稱之為微芯片卡(Microchip card)或微電路卡(Microcircuit Card)。IC卡的大小和磁卡相同，它把集成電路鑲在塑料卡片上，芯片一般是不易揮發(fā)性存儲(chǔ)器(ROM, EPROM. EPROM),保護(hù)邏輯電路，甚至于CPU。本節(jié)介紹IC卡的一些基本知識(shí)，使讀者對(duì)IC卡有一個(gè)大概的了解。由于本設(shè)計(jì)所采用的IC卡為接觸型邏輯加密卡（SLE4442），所以本節(jié)的內(nèi)容重點(diǎn)介紹此卡。SLE4442是由德國(guó)西門(mén)子公司設(shè)計(jì)的邏輯加密存儲(chǔ)卡。它具有2K位的存儲(chǔ)容量和完全獨(dú)立的可編程加密代碼存儲(chǔ)器。內(nèi)部電壓提升電路保證了芯片能夠以單5V電壓供電，較大的存儲(chǔ)器容量能夠滿足應(yīng)用領(lǐng)域的各種要求。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的一種IC卡芯片。 芯片特點(diǎn)l 面向字節(jié)尋址；l 采用多存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)：主存儲(chǔ)器、保護(hù)型存儲(chǔ)器、加密存儲(chǔ)器；l 線連接協(xié)議，觸點(diǎn)和串行接口滿足ISO7816同步傳送協(xié)議；l 芯片采用NMOS工藝技術(shù)，每字節(jié)的擦除/；l 復(fù)位響應(yīng)（ATR）符合ISO/IEC78163協(xié)議；l 存儲(chǔ)器采用至少10 000次的擦除/寫(xiě)入周期，數(shù)據(jù)保持時(shí)間至少為10年；l 額外特性：數(shù)據(jù)僅能在正確輸入24位可編程安全碼（安全存儲(chǔ)器）之后才能改變。 芯片的引腳配置芯片的引腳與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)兼容，下表31是引腳的定義和功能說(shuō)明：表31 SLE4442引腳功能引腳卡觸點(diǎn)符號(hào)功能12345678C1C2C3C4C5C6C7C8VCCRSTCLKNCGNDNCI/ONC操作電壓5V復(fù)位時(shí)鐘未用地未用雙向數(shù)據(jù)線（漏極開(kāi)路）未用 芯片功能SLE4442IC卡芯片主要包括三個(gè)存儲(chǔ)器：2568位EEPROM型主存儲(chǔ)器、321位PROM型保護(hù)存儲(chǔ)器和48位EEPROM型加密存儲(chǔ)器。1)主存儲(chǔ)器:主存儲(chǔ)器為可重復(fù)擦除使用的EEPROM型存儲(chǔ)器。按字節(jié)尋址，擦除寫(xiě)入。在擦除時(shí)，一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的所有8位被全部置“1”。在寫(xiě)入時(shí)，在EEPROM單元中的信息則根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)，按字位方式變換成邏輯“0”(即在EEPROM中，新寫(xiě)入的數(shù)據(jù)與原來(lái)存在的數(shù)據(jù)進(jìn)行“邏輯與”)。通常，要改變一個(gè)數(shù)據(jù)需要先進(jìn)行擦除再進(jìn)行寫(xiě)入兩項(xiàng)操作。如果在被尋