【正文】 （串行接口滿足 ISO7816 同步傳輸協(xié)議），NMOS 工藝技術(shù)，每字節(jié)的擦除 /寫入編程時(shí)間位。軟件系統(tǒng)主要由 IC 卡數(shù)據(jù)讀 /寫模塊，串行通信模塊等組成。 智能卡操作系統(tǒng)最重要的功能之一就是數(shù)據(jù)安全管理 . 這可以具體地分為用戶與 IC卡的鑒別 ,核實(shí)功能以及對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的加密與解密操作 . 智能 IC卡 COS 的應(yīng)用管理功能是對(duì)讀寫器發(fā)來(lái)的命令進(jìn)行判斷 ,譯碼和處理 . 智能卡的各種應(yīng)用以專有文件形式存在卡上 ,各專有文件則是由 IC 卡的指令系統(tǒng)中指令排列所組成的 . 鑒別 是指對(duì) IC 卡本身的合法性進(jìn)行驗(yàn)證 ,判定一張 IC 卡是不是偽造的 .如在前兩講中談到的多采用多種卡上設(shè)置的讀 ,寫 ,擦除密碼作為防偽的基本手段 .而 COS由于可以通過(guò)內(nèi)部軟件運(yùn)行來(lái)完成密碼轉(zhuǎn)換 ,因此智能 IC 卡上實(shí)際寫入的密碼無(wú)法被讀寫器直接讀取 ,安全性能更強(qiáng) .IC 卡由于其高存儲(chǔ)量和高保密性 ,應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛 ,除覆蓋了傳統(tǒng)磁卡的全部功能外 ,還拓展到許多磁卡不能勝任的領(lǐng)域 2． 2 硬件論證方案： IC 卡是一種集成電路卡，它的讀 /寫設(shè)備是每個(gè) IC 卡應(yīng)用系統(tǒng)必不可缺的周邊設(shè)備。在 IC 卡的觸點(diǎn)和讀 /寫設(shè)備的觸點(diǎn)良好接觸之前，讀 /寫設(shè)備不應(yīng)對(duì) IC 卡施加有關(guān)信號(hào)，以免造成不可預(yù)料的損壞。 本文主要以 89C2051 單片機(jī)為核心， IC 卡讀 /寫設(shè)備就是能將數(shù)據(jù)信息“寫入” IC卡或?qū)?IC 卡內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息“讀出”或“擦除”的電子接口設(shè)備，總體來(lái)說(shuō)，可將其分為通用型讀 /寫設(shè)備和專用型讀 /寫設(shè)備。當(dāng)前廣泛使用的是接觸式 IC卡，本文對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)介紹。 當(dāng)今世界信 息技術(shù)的發(fā)展日新月異，一個(gè)以電子商務(wù)為主要特征的經(jīng)濟(jì)時(shí)代即將來(lái)臨， IC 卡是一種將個(gè)人信息最有效地送入到先進(jìn)的全球信息網(wǎng)絡(luò)并獲取所需結(jié)果的最有效的辦法， IC 卡將成為人們聯(lián)網(wǎng)身份識(shí)別和實(shí)現(xiàn)電子支付手段。 89C2051 單片機(jī)的簡(jiǎn)介。 1． 2 系統(tǒng) 的研究方向及功能概述。 關(guān)鍵詞 ：讀寫控制，單片機(jī)， IC 卡。 其次在主要描述了系統(tǒng)硬件工作原理，并介紹了 IC 卡 SLE4442 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理圖， 論述了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所應(yīng)用的各硬件接口技術(shù)和各個(gè)接口模塊的功能及工作過(guò)程。因此，在實(shí)際生活中 IC 卡的應(yīng)用范圍非常廣泛，它有助于解決問(wèn)題。 IC 卡讀寫器是 IC 卡和計(jì)算機(jī)之間的傳輸媒介，它與計(jì)算機(jī)之間通過(guò)串行口相連，本文主要應(yīng)用 89C2051 單片機(jī)為核心對(duì) SLE4442 卡進(jìn)行讀寫控制。 本系統(tǒng)是以單片機(jī)的基本語(yǔ)言匯編語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)， 指令的執(zhí)行速度快。 Abstract: Raise continuously along with the progress and modern degree of the society, the information category and quantities that the mankind own all Be being doubly a growth, want to handle to be many and personal everyday relevant of information, but these information managements is very application of the IC card is very extensive in the real life. it contributes to solve problem。 2 正文 2． 1 硬件設(shè)計(jì)思路。 SLE4442IC 卡的 簡(jiǎn)介： 芯片概述：芯片功能；芯片內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)； 傳輸協(xié)議：復(fù)位和復(fù)位響應(yīng)；命令模式；輸出數(shù)據(jù)模式；處理數(shù)據(jù)模式； SLE4442 的應(yīng)用： 芯片的復(fù)位方式； 芯片的操作命令格式； SLE4442 的接口技術(shù)： SLE4442 卡的接口電路； SLE4442 卡的插入 /退出識(shí)別與上電 /下電復(fù)位過(guò)程； SLE4442 卡的讀寫； SLE4442 卡的邏輯加密。其影響面是前所未有的。 目前 ,IC卡家族中檔次最高的智能 IC卡 ,又稱 CPU卡 .顧名思義 , 這種卡片上不但 有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器和對(duì)外聯(lián)絡(luò)的通訊接口 ,還帶有具備數(shù)據(jù)處理能力的微處理器 ,實(shí)際上是一臺(tái)卡上的單片微機(jī)系統(tǒng) .為了管理這一系統(tǒng)中的硬件和軟件資源 , 卡上存儲(chǔ)有進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫和安全管理的程序 ,以及管理這些程序的卡上操作系統(tǒng) ,即 COS(Chip Operating system).COS 與我們?cè)?PC 機(jī)上常見的 DOS 和 WINDOWS 等操作系統(tǒng)有很大不同 ,它是根據(jù)IC卡特點(diǎn)而開發(fā)的專用操作系統(tǒng) .COS受 IC 卡存儲(chǔ)容量和微處理器性能的限制 ,主要功能是 :控制 IC 卡與外界的信息交換 。本設(shè)計(jì)主要分析接觸型 IC 卡讀 /寫 器，作為 PC機(jī)的嵌入式外設(shè)，通過(guò)串型接口實(shí)現(xiàn)交換。 IC卡讀 /寫設(shè)備作為系統(tǒng)和用戶交換的接口，必將面對(duì)各種各樣復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境。該設(shè)備通 過(guò) IC 卡的 8個(gè)觸點(diǎn)向 IC 卡提供電源并與 IC 卡相互交換信息。 SLE4442 是德國(guó) SIMENS 公司設(shè)計(jì)的邏輯加密存儲(chǔ)卡。 2。 硬件各模塊的設(shè)計(jì)： 單片機(jī)的簡(jiǎn)介： 本讀寫器以 ATMEL89C2051 為內(nèi)核。它的特點(diǎn)可歸納為： MCS51 產(chǎn)品兼容； 的在線可重復(fù)編程閃爍存儲(chǔ)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(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定； *8 位內(nèi)部 RAM； 條可編程 I/O 口線； 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器； 個(gè)中斷源； 串行中斷； 。 (2)（ PSW）=00H, 其中 RS1()=0, RS0()=0, 表示復(fù)位后單片機(jī)選擇工作寄存器 0組 。 上電復(fù)位： ? AT89C2051 結(jié)構(gòu)： AT89C2051 是一個(gè)有 20 個(gè)引腳的芯片，引腳配置如圖 . 與 8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比后可發(fā)現(xiàn)， AT89C2051 減少了兩個(gè)對(duì)外端口 (即 P0、 P2 口 )，使它最大可能地減少了對(duì)外引腳，因而芯片尺寸有所減小。當(dāng) RST 變?yōu)楦唠娖讲⒈３?2 個(gè)機(jī)器周期時(shí)，所有 I/O 引腳復(fù)位至“ 1”。引腳 ~ 提供內(nèi)部上拉，當(dāng)作為輸入并被外部下拉為低電平時(shí)，它們將輸出電流 (IIL),這是因內(nèi)部上拉的緣故。 從尋址空間分布可分為 : 程序存儲(chǔ)器、 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 3 大部分 。 （ a ） 程序存儲(chǔ)器 。此時(shí)， CPU 處于休眠狀態(tài)，而片內(nèi)所有其他外圍設(shè) 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。此時(shí)，硬件禁止訪問(wèn)內(nèi)部 RAM，但允許訪問(wèn)端口引腳。此時(shí)，振蕩器停止工作，設(shè)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。退出掉電方式的唯一方法是硬件復(fù)位。如果不采用外部上拉， 和 應(yīng)置“ 0”，否則置“ 1”。該區(qū)數(shù)據(jù)讀出不受限制，寫入受保護(hù)存儲(chǔ)內(nèi)部數(shù)據(jù)狀態(tài)的限制。 2． 32 x1 位 PROM 型保護(hù)存儲(chǔ)器 .一次性編程以保護(hù)主存儲(chǔ)器保護(hù)數(shù)據(jù)區(qū) ,防止一些固定的標(biāo)識(shí)參數(shù)被改動(dòng) .保護(hù)存儲(chǔ)器同樣受加密存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)校驗(yàn)結(jié)果的影響。開始，地址計(jì)數(shù)器隨一個(gè)時(shí)鐘脈沖而被設(shè)置為零。每條命令都以一個(gè)“啟動(dòng)狀態(tài)”開始。 停止?fàn)顟B(tài)：在 CLK 為高狀態(tài) H 狀態(tài)期間 I/O 顯得上升沿為停止?fàn)顟B(tài)。隨后每增加一個(gè)時(shí)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(gè)字節(jié)的最低位（ LSB）開始。在整個(gè)處理過(guò)程中 I/O 線被鎖定成低狀態(tài)。 I/O 線被置為高狀態(tài)。需要一個(gè)最小維持時(shí)間 tres=5Us 之后，芯片才能接受新的復(fù)位。 一般來(lái)說(shuō)，邏輯電路的“ 1”和“ 0”只是反映電壓大小的關(guān)系，都處于帶電狀態(tài)。 IC 卡的邏輯接口電路一般采用集電極開路（ OC）輸出及非嵌拉保護(hù)式輸入結(jié)構(gòu)。在作為 CPU 卡的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)時(shí)（通常為 ） ,就有可能產(chǎn)生丟失脈沖等現(xiàn)象。如果插入的是一張電源與地?fù)舸┑膲目?，或是一個(gè)金屬片之類的物質(zhì)，就會(huì) 造成供電回路的短路現(xiàn)象，若 IC 卡接口設(shè)備中無(wú)過(guò)流保護(hù)措施，就會(huì)造成設(shè)備的損壞。 ? IC卡的插入 /退出識(shí)別與上電 /下電控制技術(shù)： IC卡的插入與退出的識(shí)別是通過(guò) IC 卡適配插座上的感應(yīng)開關(guān)來(lái)識(shí)別的，對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的 IC 卡適配插座，其識(shí)別與控制過(guò)程也相當(dāng)復(fù)雜，且針對(duì)不同的卡座，其控制也各不相同， 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。識(shí)別是否有卡插入 CLR RST ；使 RST=L CLR CLK ；使 CLK=L LCALL ；延遲 。 MOV R0,0X66 MOV ByteNum,0x02 MOV StartAdr,0x20 LCALL WriteCard JNZ WRExit MOV ByteNum,0x02 MOV StartAdr,0x20 LCALL ReadCard JZ WriteReadCard WRExit:mov A,00H $INCLUDE()。時(shí)鐘脈沖結(jié)束 SJMP SP1 ；繼續(xù)下一次 數(shù)據(jù)的讀出過(guò)程： SYNREAD： LCALL SUNPOS ；定位至起始地址 SETB DATAIN ；使能數(shù)據(jù)輸入線 SR1： MOV R5， 08H ；置移位次數(shù)為 8 次 SR2： SETB CLK ； CLK=H MOV C， DATIN ；將數(shù)據(jù)線上的內(nèi)容輸入到 C 觸發(fā)器中 RLC A ； A 寄存器循環(huán)左移， C的內(nèi)容進(jìn)入 A最低位 LCALL Delay10us 。地址碼長(zhǎng)度為 8位。 IC 卡讀寫器要能讀寫符合 ISO7816 標(biāo)準(zhǔn)的 IC卡。 (1)激活過(guò)程：為啟動(dòng)對(duì)卡的操作，接口電路應(yīng)按圖 1 所示順序激活電路： ◇ RST 處于 L 狀態(tài)； ◇根據(jù)所選擇卡的類型，對(duì) VCC 加電 A類或 B類，正常操作條件下 VCC 的電特性見表 1； 正常操作條件 VCC 的電特性 符 號(hào) 最小值 最大值 條 件 Vvcc/V A類 B類 Icc/mA A類，在最大允許頻率 B類，在最大允許頻率時(shí)鐘停止 ◇ VPP 上升為空閑狀態(tài) 。時(shí)鐘加于 CLK 后，保持RST 為狀態(tài) L 至少 400 周期 (tb)使卡復(fù)位 (tb 在 t’ a之后 )。 (2)釋放過(guò)程 :當(dāng)信息交換結(jié)束或失敗時(shí) (例如，無(wú)卡響應(yīng)或卡被移出 )，接口電路應(yīng)按圖 2所示時(shí)序釋放電路： ◇ RST 應(yīng)置為狀態(tài) L； ◇ CLK 應(yīng)置為狀態(tài) L(除非時(shí)鐘已在狀態(tài) L 上停止 )； ◇ VPP 應(yīng)釋放 (如果它已被激活 )； ◇ I/O 應(yīng)置為狀態(tài) A(在 td 時(shí)間內(nèi)沒(méi)有具體定義 )； ◇ VCC 應(yīng)釋放。 復(fù)位后，由收到的 ATR(復(fù)位應(yīng)答 )信號(hào)中的 F(時(shí)鐘頻率變換因子 )和 D(比特率調(diào)整因子 )來(lái)確定。邏輯加密卡芯片從功能上看，主要分為兩個(gè)部分，一是 EEPROM 單元陣列，一是保密邏輯部分。在三次比較 PSC 不正確后將鎖住后續(xù)的 PSC比較及寫 /刪除操作。通信雙方使用一條公共信號(hào)地線作電平參考 。 電路原理分析：由于 IC 卡使用中往往牽涉到經(jīng)濟(jì)及其他信息，因此它的可靠性至 關(guān)重要。當(dāng) IC卡上電后，發(fā)光二極管 L2 被點(diǎn)亮，起讀 /寫指示作用。 IC 卡與 CPU 間串行信號(hào)的限流： 為了保證 IC卡帶電插拔的安全可靠，需對(duì) IC卡與 CPU間串行通信的數(shù)據(jù)信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行。 工作狀態(tài)的有效提示：大多 IC 卡讀 /寫裝置有聲光指示接口，發(fā)光二極管 L2 即為讀 /寫工作狀態(tài)指示，發(fā)光二極管 L1 用與串 行通信指示。另外，所有的ＩＣ卡數(shù)據(jù)是先存放在ＩＣ卡的讀緩沖區(qū)和寫緩沖區(qū)，“有卡插入否”是通過(guò)判斷Ｐ３ .3 引腳的高低