【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁(yè) 共 35 頁(yè) 第五章 總結(jié)與展望 信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天， IC 卡作為一種現(xiàn)代高科技的信息存儲(chǔ)介質(zhì)得到了廣泛的應(yīng)用，它已經(jīng)是一些管理信息系統(tǒng)中不可缺少的部分， IC 卡讀寫(xiě)終端作為使用 IC 卡的工具在整個(gè)系統(tǒng)中起到了重要的作用，由 IC 卡、讀寫(xiě)終端、上位管理計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成的整個(gè)軟硬件系統(tǒng)是現(xiàn)代電子技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)的集中體現(xiàn)。邏輯加密卡的這種保護(hù)還比較被動(dòng)，如果 PIN 碼泄漏，還是存在不安全因素，不能象 CPU卡那樣主動(dòng)通過(guò)復(fù)雜的加密計(jì)算和讀寫(xiě)終端相互確認(rèn)。 IC 卡管理系統(tǒng)的安全級(jí)別不高，但也要做比較全面的考慮，確保整個(gè)系統(tǒng)安全穩(wěn)定的工作。 IC 卡終端設(shè)備的非法攻擊 對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行信息截獲和復(fù)制 ； 任何類型的 IC 卡終端設(shè)備其輸入或輸出的信息總是可以測(cè)試得到或從操作過(guò)程中截獲。 對(duì) IC 卡及其系統(tǒng)的潛在攻擊 簡(jiǎn)單的 IC 卡系統(tǒng)組成主要有 IC 卡、讀寫(xiě)器終端設(shè)備等幾部分。 IC 卡在第 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿將 I/O 線從高拉到低并開(kāi)始處理。傳送協(xié)議包括 4 種模式 ： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁(yè) 共 35 頁(yè) ： R S T ( P 0 . 1 )C L K ( P 1 . 2 )I / O ( P 0 . 0 ) D O 0 D O 1 D O 2 9 D O 3 00 1 2 3 0 3 1 3 2D O 3 1V c c3 3 圖 復(fù)位和應(yīng) 答 模式圖 復(fù)位操作能在操作過(guò)程中的任何時(shí)候進(jìn)行，復(fù)位時(shí)序符合 ISO78163 協(xié)議 。//緩沖區(qū)下移 sel=sel1。 void display(uchar idata*p) { uchar sel， i。 由于靜態(tài)顯示所需的 I/0 口太多，開(kāi)銷太大，所以當(dāng)需要顯示的位數(shù)很多時(shí)，一般采用動(dòng)態(tài)顯示方法。而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的 I/O 口線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。 LED 顯示器基本原理 LED 顯示塊由發(fā)光二極管顯示字段組成，有 7 段和 “米 ”字段之分，顯示塊有共陽(yáng)極和共陰極兩種。當(dāng)檢測(cè)到有鍵按下后，延時(shí)一段時(shí)間再做下一步的檢測(cè)判斷。 鍵盤(pán)掃描程序一般應(yīng)包括以下內(nèi)容： （ 1）判別有無(wú)鍵按下。 S3S W P BS2S W P BS1S W P BS4S W P BS5S W P BS6S W P BS7S W P BS8S W P BS9S W P BS 10S W P BS 11S W P BS 12S W P BS 13S W P BS 14S W P BS 15S W P BS 16S W P BP 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17R9 R 1 0R 1 5R 1 45 .1 k *4V C C 圖 4*4 矩陣鍵盤(pán)示意圖 單片機(jī)的 P1 口用作鍵盤(pán) I/O 口，鍵盤(pán)的列線接到 P1 口的高 4 位，行線接到低 4 位，同時(shí)通過(guò)上拉電阻接到 +5V。 人機(jī)交互由單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中配置的外部設(shè)備構(gòu)成，它是應(yīng)用系統(tǒng)與操作人員間交互的窗口，是系統(tǒng)與外界聯(lián)系的紐帶和界面。故此方法只適用于按鍵少，或其他控制功能很簡(jiǎn)單的場(chǎng)合。 為了確保 CPU 對(duì)一次按鍵動(dòng)作 只確認(rèn)一次，并且防止干擾信號(hào)的影響，必須加入消除電平抖動(dòng)的措施 。單片機(jī)對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行行列掃描讀取鍵值 。 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 C/T0、 C/T1。這些部件集成在一塊芯片內(nèi)，片內(nèi)各功能部件通過(guò)內(nèi)部總線相互連。正是由于有了 SFR，才使一個(gè)只有 40 個(gè)腳封裝的單片機(jī)系統(tǒng)的功能獲得很大的擴(kuò)充，并使 I/O 口在程序的控制下具有第二功能。由于集成度的限制，在單片機(jī)內(nèi) 的存儲(chǔ)器容量不會(huì)很大，但允許用戶在片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器。軟件的工作原理是 ： 讀寫(xiě)器上電復(fù)位之后，等待用戶刷卡，一旦讀寫(xiě)器檢測(cè)到 IC 卡后，讀寫(xiě)器開(kāi)始讀卡，讀出卡號(hào)。這種拔插式卡座的優(yōu)點(diǎn)是電路接觸良好，通信可靠，但是不適于刷卡頻繁的場(chǎng)合。 人機(jī)界面是用戶是對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作和控制的接口，用戶根據(jù)顯示的提示，使用鍵盤(pán)輸入命令，從顯示得到設(shè)備輸出的 結(jié)果。當(dāng)密碼計(jì)數(shù)器減數(shù)為零，則芯片的存儲(chǔ)單元將全部鎖死。在芯片初始化時(shí)，計(jì)數(shù)器設(shè)置成 “111。從使用方面來(lái)講，如果需要防止一些固定的標(biāo)識(shí)參數(shù)被改動(dòng)，不至于引起混亂，可以將這類參數(shù)先寫(xiě)入主存儲(chǔ)器的保護(hù)存儲(chǔ)區(qū)，然后將對(duì)應(yīng)單元的保護(hù)存儲(chǔ)器的字位寫(xiě)位 “0，從而使這一部分單元中的 參數(shù)內(nèi)容永遠(yuǎn)不可更改。芯片中各存儲(chǔ)器的內(nèi)容不能再改變。其地址從 32(20H)到 255(FFH)。主存儲(chǔ)器的地址是從 00H 到 FFH。 芯片的引腳配置 芯片的引腳與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)兼容， 表 是引腳的定義和功能說(shuō)明 : 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 共 35 頁(yè) 表 芯片引腳功能 18765423引 腳 卡 觸 點(diǎn)C 8C 7C 6C 5C 4C 3C 2C 1符 號(hào)未 用雙 向 數(shù) 據(jù) 線 ( 漏 極 開(kāi) 路 )地N CI / ON CG N D功 能未 用N C未 用時(shí) 鐘操 作 電 壓 （ 5 V ）復(fù) 位R S TV c cC L KC 1C 2C 3C 4C 5C 6V c cR S TC L KG N DN CI / OI C 卡C 7C 8N CN C 圖 SLE4442 芯片引腳 圖 芯片的功能 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。所有的 IC 卡接口部分都加入了箱位保護(hù)二極管，這些箱位二極管可以使各引腳上的電壓嚴(yán)格地限定在 VDVCCVD 之間 (VD 是擠位二極管的正向壓降，通常為 左右 )。 卡還可集各種服務(wù)功能于一身，如企業(yè)的員工卡、校園 “一卡通 ”等即屬此類，持卡人可以用卡進(jìn)行考勤、開(kāi)門(mén)、就餐、借閱圖書(shū)等。 、保健等領(lǐng)域， IC 卡可以用于健康卡、少兒疫苗卡、就診卡等。通過(guò)持卡人輸入 PIN，與卡內(nèi)一組密碼比較，可以確認(rèn)持卡人的身份。一個(gè)好的 IC 卡應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)具備良好的應(yīng)用特性和性能價(jià)格比，還要有好的安全特性?？梢钥吹轿覈?guó)的一些領(lǐng)域，如電信、交通、醫(yī)療等等部門(mén)，使用 IC 卡也己經(jīng)很普遍，很多單位也已經(jīng)使用 IC 卡來(lái)進(jìn)行人員和財(cái)務(wù)管理。在美國(guó)， IC 卡還成功應(yīng)用在校園，交通部門(mén)， 身份驗(yàn)證，作戰(zhàn)指揮等領(lǐng)域。將 IC 卡和其他設(shè)備組成系統(tǒng)就能提供非常豐富的服務(wù)功能，把這些功能與生產(chǎn)或流通領(lǐng)域有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，將出現(xiàn)令人意想不到的奇跡，創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。IC card。本文主要介紹了一種 IC 卡讀寫(xiě)終端的設(shè)計(jì)， IC 卡讀寫(xiě)終端是一個(gè)單片機(jī)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。 IC 卡的發(fā)展和使用情況 卡片是作為個(gè)人身份識(shí)別的手段而引進(jìn)的，而作為交易憑證的一片則早在 19世紀(jì) 80 年代就萌芽于英國(guó)了， 1950 年，美國(guó)商人設(shè)計(jì)了第一張現(xiàn)代的塑料信用卡， 1951 年美國(guó)富蘭克林銀行作為金融機(jī)構(gòu)率先發(fā)行了信用卡，到 60 年代中期，人們?cè)谒芰辖鹑诮灰卓ǖ谋趁尜N上磁條，發(fā)展成為能夠自動(dòng)讀取信息進(jìn)行在線處理的磁卡，磁卡因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，得到迅速推廠， IC 卡是近年從歐洲開(kāi)始出現(xiàn)的， IC 卡具有突出的 3S 特點(diǎn)，即 Standard(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化 )、 Smart(靈巧智能化 )、和 Security(安全性 )?，F(xiàn)在，法國(guó)在 IC 卡應(yīng)用的廣泛程度和普及性方而也都處于先進(jìn)行列。香港是世界上三大金融中心之一 ，信用卡的發(fā)卡量超過(guò) 500萬(wàn)張，平均每人 張以上。 IC 卡應(yīng)用技術(shù) IC 卡比磁卡存儲(chǔ)容量大，可靠性和安全性高，在應(yīng)用上除了覆蓋磁卡的全部應(yīng)用范圍以外，還提供了許多磁卡所不具備的應(yīng)用特性。 IC卡 在應(yīng)用中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于良好的機(jī)器讀寫(xiě)能力、共同認(rèn)可的安全防范技術(shù)和相對(duì)較大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力 ： IC 卡是一種電路卡，它在機(jī)器讀寫(xiě)性能上遠(yuǎn)優(yōu)于磁卡和光卡，無(wú)需往復(fù)的機(jī)械動(dòng)作即可完成人機(jī)卡之間的多次會(huì)話過(guò)程，使卡在應(yīng)用時(shí)更容易進(jìn)行操作與相互驗(yàn)證，給卡的應(yīng)用開(kāi)發(fā)者和使用者都帶來(lái)了極大的便利。 IC 卡三大特點(diǎn)的結(jié)合，構(gòu)成了 IC 卡應(yīng)用的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，它一方面降低了對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴程度，提高了相應(yīng)速度 ； 另一方面對(duì)發(fā)行商、應(yīng)用商和持卡者三方面的利益提供了有效的保護(hù)手段，解決了以前所難于解決的關(guān)鍵問(wèn)題，為 IC 卡的廣泛應(yīng)用鋪平了道路。用 IC 卡公用電話替代磁卡電話與投幣電話即可杜絕欺詐行為，又可省去攜帶零錢(qián)所帶來(lái)的麻煩。 + 5 vV i nG N D至 I C 卡+ 5 vV i nG N D接 口 設(shè) 備 供 電+ 8 ~ 1 5 V短 路 報(bào) 警 指 示I C 卡 上 電 控 制 圖 IC 卡接口設(shè)備的供電回路 IC 卡卡座接口電路 IC 卡的邏輯接口電路一般采用集電極開(kāi)路 (OC)輸出及非箱位保護(hù)式輸入結(jié)構(gòu)，如 圖 所示。 線連接協(xié)議，串行接口滿足 ISO7816 同步傳送協(xié)議。通常，要改變 數(shù)據(jù)需要先進(jìn)行擦除，再進(jìn)行寫(xiě)入兩項(xiàng)操作。當(dāng)保護(hù)存儲(chǔ)器中第 N 位為 0 時(shí)，則對(duì)應(yīng)主存儲(chǔ)器中第 N 個(gè)字節(jié)就不允許進(jìn)行擦除和寫(xiě)入操作。芯片允許在有限的次數(shù)內(nèi)重試比較操作。從出廠到被初始化之前，保護(hù)存儲(chǔ)器的狀態(tài)為全 “1。 （ 3） 加密存儲(chǔ)器 :加密存儲(chǔ)器是一個(gè) 48 位的 EEPROM 型存儲(chǔ)器。如果比較結(jié)果一致，密碼錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器將允許進(jìn)行擦除操作 (芯片不能自動(dòng)進(jìn)行擦除操作 )，同時(shí)打開(kāi)主存儲(chǔ)器、保護(hù)存儲(chǔ)器和加密存儲(chǔ)器，并允許進(jìn)行擦除和寫(xiě)入操作。只有當(dāng) “比較 ”成功，加密存儲(chǔ)器各字節(jié)內(nèi)容 才 可以進(jìn)行讀出、寫(xiě)入和擦除。其構(gòu)成框圖如圖 所示。片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路等等。 控制芯片 AT89C51 AT89C51 單片機(jī)在存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)上，嚴(yán)格地將程序存儲(chǔ)器（ ROM）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）在空間上分開(kāi)，并使用不同的尋址方式和地址指針。因此，單片機(jī)對(duì)外并不存在專用的數(shù)據(jù)總線和地址總線，而是采用分時(shí)復(fù)用技術(shù)來(lái)解決片外數(shù)據(jù)和地址的傳送問(wèn)題。最后，在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)能進(jìn)行獨(dú)立操作的位處理器，它有自己的累加器以及可尋址的 RAM、特殊功能寄存器和 I/O 口，并設(shè)有專門(mén)的按位操作的指令。 個(gè)專用存儲(chǔ)器。 AT89C51 接口分配及 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) AT89C51 單片機(jī)是該系統(tǒng)的核心器件，其控制著所有的外圍電路，并及時(shí)響應(yīng)外部請(qǐng)求。這里簡(jiǎn)單介紹一下 IC 卡引腳信號(hào) 連接 ： VDD、 GND——電源 ， 工作電壓+5V； 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) 共 35 頁(yè) V ccRstCL K I / OS 1 SLE 4442 卡卡座GNDNCS 2空P 0 . 7INT 0P 0 . 0 89 C 51P 0 . 1P 0 . 2+ 5 V 圖 IC 卡與單片機(jī) 接口電路原理圖 RST——IC 卡復(fù)位信號(hào) ； CLK——IC 卡傳輸數(shù)據(jù)所需的時(shí)鐘信號(hào) ； I/O——雙向數(shù)據(jù)線 ,所有數(shù)據(jù)均通過(guò)該引腳進(jìn)行傳送 (漏極開(kāi)路 )。 (2)按鍵接口設(shè)計(jì)和按鍵識(shí)別方法 按鍵接口設(shè)計(jì)有兩種方法，獨(dú)立式按鍵和矩陣式鍵盤(pán)。在編程掃描中， CPU 反復(fù)地掃描鍵盤(pán)，等待用戶的輸入命令，而執(zhí)行鍵入命令或處理輸入數(shù)據(jù)時(shí)， CPU 不再響應(yīng)輸入要求，直到 CPU 返回重新掃描鍵盤(pán)為止。 本設(shè)計(jì)中采用非編碼鍵盤(pán)，設(shè)計(jì)成矩陣形式， 鍵盤(pán)原理圖如圖 。 44 矩陣鍵盤(pán)識(shí)別處理每個(gè)按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識(shí)別這個(gè)按鍵的編碼。 具體做法是： 。 從以上分析得到鍵盤(pán)掃描程序的流程圖如 圖 所示，程序見(jiàn)附錄。這種顯示方式接口編程容易，管理簡(jiǎn)單，但占用口線資源較多。 LED 顯示電路的 軟件和硬件 設(shè)計(jì) 在靜態(tài)顯示電路中，因?yàn)槊看屋敵龊蟊３诛@示不變 ，僅在待顯示數(shù)字需要改變時(shí)，才更新顯示內(nèi)容，所以占用機(jī)時(shí)少，顯示穩(wěn)定可靠。 本系統(tǒng)選用共陰極數(shù)碼管，采用動(dòng)態(tài)顯示即可滿足要求。//送段碼 P2=sel。 IC 卡命令及功能如表 所示。時(shí)序如圖 所示。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁(yè) 共 35 頁(yè) 第四章 IC 卡系統(tǒng)安全問(wèn)題 隨著 IC 卡的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，針對(duì) IC 卡及其系統(tǒng)的各種攻擊性犯罪現(xiàn)象也可能將隨之