【正文】 夠提供較友好的用戶界面 .也可以使用便攜式的脫機工作站 , 一般由單片機系統(tǒng)組成 ,帶有液晶顯示器和小型鍵盤 .這種讀寫器的用戶接口軟件 , 也需在 專用的單片機系統(tǒng)中開發(fā) . 因此 ,一個 IC 卡應用系統(tǒng)的設計工作除了包括各站點的硬件配置 ,系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng) , 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫構建和管理軟件編程 ,各工作站用戶接口軟件的編程 ,以及 IC卡上數(shù)據(jù)規(guī)劃與初始分區(qū)和數(shù)據(jù)寫。 硬件各模塊的設計： 單片機的簡介： 本讀寫器以 ATMEL89C2051 為內(nèi)核。此型號的單片機是一種低消耗，高性能的 8 位CMOS 微處理芯片。片內(nèi)帶有 2KB 的閃爍可編程及可擦除只讀存儲器，與工業(yè)標準的 80C51指令集相兼容， DIP20 封裝。片上的 PEROM 準許在線對程序 存儲器重新編碼，也可用常規(guī)的非易揮發(fā)存儲芯片編程。它的特點可歸納為： MCS51 產(chǎn)品兼容； 的在線可重復編程閃爍存儲器； :壽命： 1000 次寫 /擦除周期，數(shù)據(jù)保存期 10 年； :范圍 Vcc=~6V； ： 0~24MHZ； 級程序存儲器鎖定； *8 位內(nèi)部 RAM； 條可編程 I/O 口線； 個 16 位定時 /計數(shù)器； 個中斷源； 串行中斷； 。 ? 復位狀態(tài)： MCS— 51單片機復位后 , 程序計數(shù)器 PC 和 特殊功能寄存器復 位的狀態(tài)如表所示。 復位不影響片內(nèi) RAM存放的內(nèi)容 , 而 ALE、 PSEN 在復位期間將輸出高電平。由表可以看出 : (1) （ PC） =0000H 表示復位后程序的入口地址為 0000H。 (2)（ PSW）=00H, 其中 RS1()=0, RS0()=0, 表示復位后單片機選擇工作寄存器 0組 。 (3)（ SP） =07H 表示復位后堆棧在片內(nèi) RAM 的 08H 單元處建立 。(4)P0 口～ P3 口鎖存器為全 1 狀態(tài) , 說明復位后這些并行接口可以直接作輸入口 , 無須向端口寫 1。 (5) 定時器 /計數(shù)器、 串行口、 中斷系統(tǒng)等特殊功能寄存器復位后的狀態(tài)對各功能部件工作狀態(tài)的影響。 上電復位： ? AT89C2051 結構： AT89C2051 是一個有 20 個引腳的芯片，引腳配置如圖 . 與 8051內(nèi)部結構進行對比后可發(fā)現(xiàn)， AT89C2051 減少了兩個對外端口 (即 P0、 P2 口 )，使它最大可能地減少了對外引腳，因而芯片尺寸有所減小。 AT89C2051 芯片的 20 個引腳功能為 : 電源電壓 。 接地 。3: RST 復位輸入。當 RST 變?yōu)楦唠娖讲⒈３?2 個機器周期時，所有 I/O 引腳復位至“ 1”。 引腳結構： ? XTAL1 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2 來自反向振蕩放大器的輸出。 P1 口 8 位雙向 I/O 口。引腳 ~ 提供內(nèi)部上拉，當作為輸入并被外部下拉為低電平時，它們將輸出電流 (IIL),這是因內(nèi)部上拉的緣故。 P3 口引腳~ 與 為 7個帶內(nèi)部上拉的雙向 I/O 引腳。 輸出相連，不能作為通用 I/O 引腳訪問 。 單片機內(nèi)部，外部振蕩電路： ? 單片機存儲器分類及配置： MCS— 51 單片機存儲器的分類從物理結構上可分為 : 片內(nèi)、 片外程序存儲器（ 8031 和 8032 沒有片內(nèi)程序存儲器）與片內(nèi)、 片外數(shù)據(jù)存儲器 4 個部分 。 從尋址空間分布可分為 : 程序存儲器、 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器 3 大部分 。 從功能上可分為 : 程序存儲器、 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器、 特殊功能寄存器、 位地址空間和外部數(shù)據(jù)存儲器 5 大部分。 ? 特殊功能寄存器 (SFR)： AT89C2051 中特殊功能寄存器描述，它們共占用了 19 字節(jié)，其功能與 8051SFR 功能相對應。 ? 程序存儲器的加密： AT89C2051 片內(nèi)有 2 個鎖定位，可以編程 (P)，也可以 不編程 (U)，從而得到 3種鎖定位保護模式。 （ a ） 程序存儲器 。 （ b ） 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 。 （ c ） 外部數(shù)據(jù)存儲器 內(nèi)部結構： ? 低功耗工作方式： AT89C2051 有兩種低功耗工作方式：空閑方式與掉電方式。 1) 空閑方式 (休眠方式 )：當利用軟件使空閑方式位 IDL()=1 時，單片機進入空閑方式。此時， CPU 處于休眠狀態(tài)，而片內(nèi)所有其他外圍設 備保持工作狀態(tài)，片內(nèi) RAM 和所有特殊功能寄存器內(nèi)容保持不變。在空閑方式下，當晶振 fosc=12MHz、電源電壓 VCC=6V 時，電源電流 ICC 從 20mA 降至 5mA，而 VCC=3V 時， ICC 由 降至 1mA。 中斷或硬件復位可以終止空閑方式。 當空閑方式由硬件復位終止時， CPU 要從休眠處恢復程序的執(zhí)行，執(zhí)行 2 個機器周期后，內(nèi)部復位算法才起作用。此時，硬件禁止訪問內(nèi)部 RAM，但允許訪問端口引腳。為了防止休眠被復位終止時對端口引腳意外寫入的可能性，在生成空閑方式的指令后不應緊跟對端口引腳的寫指令。如果不采用外 部上拉， 和 應置“ 0”；如果采用外部上拉，則應置“ 1”。 2)掉電方式：掉電方式由掉電方式位 PD()=1 設置。此時，振蕩器停止工作，設置掉電方式的指令成為最后執(zhí)行的 1 條指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器內(nèi)容保持不變。在掉電方式下， VCCmin=2V。當 VCC=6V 時， ICCmax=100μ A。當 VCC=3V 時，ICCmax=20μ A。退出掉電方式的唯一方法是硬件復位。硬件復位將重新定義特殊功能寄存器，但不影響片內(nèi) RAM。復位的保持時間應足夠長，以便振蕩器能重新開始工作并穩(wěn)定下來。在 VCC 沒有恢復到正常工作電壓之前，不應進行復位。如果不采用外部上拉， 和 應置“ 0”，否則置“ 1”。 SLE4442IC 卡的簡介： ? 概述： SLE4442 是德國西門子 SIMENS 公司設計的邏輯加密存儲卡它具有 2K 位的存儲容量和完全獨立的可編程代碼存儲器 PSC 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容量能夠滿足通常應用領域的各種需要因此是目前國內(nèi)應用較多的一種IC 卡芯片芯片采用多存儲器結構 2 線連接協(xié)議串行接口滿足 ISO7816 同步傳送協(xié)議NMOS 工藝技術每字節(jié)的擦除 /寫入編程時間為 存儲器具有至少 10000 次的擦寫周期數(shù)據(jù)保持時間至少 10 年。 SLE4442 的觸點安排： 操作電壓 地 復位 未用 時鐘 雙向數(shù)據(jù)線 未用 未用 芯片功能 芯片功能： SLE4442 IC 卡主要包括三個存儲器： 1． 256x8 位 EEPROM 型主存儲器。地址 0~31 為保護數(shù)據(jù)區(qū)。該區(qū)數(shù)據(jù)讀出不受限制，寫入受保護存儲內(nèi)部數(shù)據(jù)狀態(tài)的限制。當保護存儲器中第 N 位 N=0~31 為 1 時，對應主存儲器中第 N 個字節(jié)允許進行擦除和寫入操作。地址 32~255 后 244 字節(jié)為應用數(shù)據(jù)區(qū) ，數(shù)據(jù)讀出不受限制，擦除和寫入受加密存儲器數(shù)據(jù)校驗結果的影響。這種加密校驗的控制是對整個主存儲器實施的 (即包括保護數(shù)據(jù)區(qū)和應用數(shù)據(jù)區(qū) )。 2． 32 x1 位 PROM 型保護存儲器 .一次性編程以保護主存儲器保護數(shù)據(jù)區(qū) ,防止一些固定的標識參數(shù)被改動 .保護存儲器同樣受加密存儲器數(shù)據(jù)校驗結果的影響。 3． 4x8 位 EEPROM 型加密存儲器 .第 0 字節(jié)為密碼輸入錯誤計數(shù)器 (EC).EC的有效位是低三位 ,芯片初始化時設置成 ”111”這一字節(jié)是可讀的 (EC).的 1,2,3字節(jié)為參照字存儲區(qū) .這3 個字節(jié)的內(nèi)容作為一個整 體被稱為可編程加密代碼 (PSC).其讀出寫入和擦除均受自身比較操作結果的控制。 芯片內(nèi)部邏輯結構如下： ? 傳送協(xié)議： 1. 復位和復位響應 : 復位和復位響應是根據(jù) ISO78163 標準來進行的。在操作期間的任意時候都可以復位。開始，地址計數(shù)器隨一個時鐘脈沖而被設置為零。當 RST 線從高狀態(tài) H 置到低狀態(tài) L 時 ,第一個數(shù)據(jù)位 (LSB)的內(nèi)容被送到 I/O 上。若連續(xù)輸入 32 個時鐘脈沖，主存儲器中的前四個字節(jié)地質單元中的內(nèi)容被讀出。在第 33個始終脈沖的下降沿， I/O 線被置成高狀態(tài)而關閉 . 2． 命令模式： 復位響應以后芯片等待著命令。每條命令都以一個“啟動狀態(tài)”開始。整個命令包括 3 個字節(jié)。隨后經(jīng)更著一個附加脈沖并用一個“停止狀態(tài)”來結束操作。 啟動狀態(tài)：在 CLK 為高狀態(tài) H 狀態(tài)期間 I/O 顯得下降沿為啟動狀態(tài)。 停止狀態(tài)：在 CLK 為高狀態(tài) H 狀態(tài)期間 I/O 顯得上升沿為停止狀態(tài)。 在接受一個命令之后有兩種可能的模式輸出數(shù)據(jù)模式即讀數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)模式。 命令模式的時序圖： 3． 輸出數(shù)據(jù)模式 : 這種 模式是將 IC 卡芯片中的數(shù)據(jù)傳送個外部設備接口 (IFD)的一種操作。 在第一個 CLK 脈沖的下降沿之后， I/O 線上的第一位數(shù)據(jù)變?yōu)橛行?。隨后每增加一個時鐘脈沖芯片，芯片內(nèi)部的一位數(shù)據(jù)被送到 I/O 線上，數(shù)據(jù)的發(fā)送從每個字節(jié)的最低位（ LSB）開始。當所需要的最后一個數(shù)據(jù)送出以后，需要再附加一個時鐘脈沖來把 I/O口置成高狀態(tài)，以便接受新的命令。 在輸出數(shù)據(jù)期間任何“啟動狀態(tài)”和“停止狀態(tài)”均被屏蔽掉 . 輸出數(shù)據(jù)模式的時序關系： : 這種模式是對 IC 芯片作內(nèi)部處理 . 芯片在第一個始 終脈沖的下降沿將 I/O 線從高狀態(tài)拉到低狀態(tài)并開始處理。此后芯片在內(nèi)部連續(xù)計時計數(shù) ,直到低 n 個始終脈沖之后的附加一個時鐘脈沖的下降沿 I/O 線再次置高 ,完成芯片的處理過程。在整個處理過程中 I/O 線被鎖定成低狀態(tài)。 處理模式的時序關系： 2． 3． 3SLE4442卡的應用： ? 芯片的復位方式： 1． 部復位： SLE4442是基于同步夫位響應的傳送協(xié)議。芯片的復位時序如前述。 2． 復位：在把操作電壓連接到 Vcc 段之后，芯片內(nèi)部進行復位操 作。 I/O 線被置為高狀態(tài)。必須在對任意地址進行讀操作或做一個復位響應操作之后才可以進行數(shù)據(jù)交換。 3． ：在 CLK為低狀態(tài)期間，如果 RST 置為高狀態(tài)，則任何操作均無效。 I/O 線被鎖定到高狀態(tài)。需要一個最小維持時間 tres=5Us 之后，芯片才能接受新的復位。 中止狀態(tài)的時序： ? 芯片的操作命令格式： 每條命令包含三個字節(jié)其排列順序如下 SLE4442芯片具有 7種命令： 卡的接口技術： IC 卡接口設備是由 IC 卡適配插座， IC 卡電氣接口電路，用于 IC 卡時序生成與數(shù)據(jù)交換的微處理器以及其他主設備的連接接口組成。根據(jù) IC 卡在插入或退出時，按觸點壓觸和脫離的方式區(qū)分主要有兩種，一是滑觸式結構，這種方式，觸點處于固定位置， IC 卡在插入或退出時，滑過與之不相關的位置，并滑接在固定的位置，另一類是著陸式結構，這種結構下， IC卡在插入過程中，觸點與 IC卡同步運動，逐步下壓，并穩(wěn)定與最終位置。 ? IC卡的接口電路： IC 卡的接口電路是連接 IC 卡與讀寫機具的通路，由它實現(xiàn)對 IC卡的供電，并滿足不帶電插拔的要求。 一般來說，邏輯電路的“ 1”和“ 0”只是反映電壓大小的關系，都處于帶電狀態(tài)。MSB 控制字 LSB MSB 地址字 LSB MSB 數(shù)據(jù)線 LSB B7B6B5B4B3B2B1B0 A7A6A5A4A3A2A1A0 D7D6D5D4D3D2D1D0 字節(jié) 1（控制） B7~B0 字節(jié) 2（地址）A7~A0 字節(jié) 3（數(shù)據(jù)） 功能 命令模式 30H 地址數(shù) 無效 讀主存器 輸出數(shù)據(jù)模式 38H 地址數(shù) 輸入數(shù)據(jù) 改主存器 處理模式 34H 無效 無效 讀保護存儲器 輸出數(shù)據(jù)模式 3CH 地址數(shù) 輸入數(shù)據(jù) 修改加密 處理模式