【正文】 SLE4442 卡的邏輯加密。 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 有存儲數(shù)據(jù)的存儲器和對外聯(lián)絡的通訊接口 ,還帶有具備數(shù)據(jù)處理能力的微處理器 ,實際上是一臺卡上的單片微機系統(tǒng) .為了管理這一系統(tǒng)中的硬件和軟件資源 , 卡上存儲有進行數(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 與我們在 PC 機上常見的 DOS 和 WINDOWS 等操作系統(tǒng)有很大不同 ,它是根據(jù)IC卡特點而開發(fā)的專用操作系統(tǒng) .COS受 IC 卡存儲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 。 IC卡讀 /寫設備作為系統(tǒng)和用戶交換的接口，必將面對各種各樣復雜的應用環(huán)境。 SLE4442 是德國 SIMENS 公司設計的邏輯加密存儲卡。 硬件各模塊的設計： 單片機的簡介： 本讀寫器以 ATMEL89C2051 為內核。 (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 。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”。 從尋址空間分布可分為 : 程序存儲器、 內部數(shù)據(jù)存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器 3 大部分 。此時， CPU 處于休眠狀態(tài)，而片內所有其他外圍設 備保持工作狀態(tài)，片內 RAM 和所有特殊功能寄存器內容保持不變。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 RAM 和特殊功能寄存器內容保持不變。如果不采用外部上拉， 和 應置“ 0”，否則置“ 1”。 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。每條命令都以一個“啟動狀態(tài)”開始。隨后每增加一個時鐘脈沖芯片，芯片內部的一位數(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。 I/O 線被置為高狀態(tài)。 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)。在作為 CPU 卡的時鐘驅動時（通常為 ） ,就有可能產生丟失脈沖等現(xiàn)象。 ? IC卡的插入 /退出識別與上電 /下電控制技術： IC卡的插入與退出的識別是通過 IC 卡適配插座上的感應開關來識別的，對于復雜結構的 IC 卡適配插座，其識別與控制過程也相當復雜，且針對不同的卡座，其控制也各不相同， IC 卡的供電控制是一個直接涉及是否能安全可靠地操作 IC 卡的過程。 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()。地址碼長度為 8位。 (1)激活過程：為啟動對卡的操作，接口電路應按圖 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 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 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，在最大允許頻率時鐘停止 ◇ VPP 上升為空閑狀態(tài) 。 (2)釋放過程 :當信息交換結束或失敗時 (例如，無卡響應或卡被移出 )，接口電路應按圖 2所示時序釋放電路： ◇ RST 應置為狀態(tài) L； ◇ CLK 應置為狀態(tài) L(除非時鐘已在狀態(tài) L 上停止 )； ◇ VPP 應釋放 (如果它已被激活 )； ◇ I/O 應置為狀態(tài) A(在 td 時間內沒有具體定義 )； ◇ VCC 應釋放。邏輯加密卡芯片從功能上看，主要分為兩個部分，一是 EEPROM 單元陣列，一是保密邏輯部分。通信雙方使用一條公共信號地線作電平參考 。當 IC卡上電后，發(fā)光二極管 L2 被點亮，起讀 /寫指示作用。 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。本系統(tǒng)中關鍵的軟復位是通過在外中斷 INT0 服務函數(shù)中設置軟復位標志，在主函數(shù)中強制跳轉到函數(shù)首實現(xiàn)的。 ：對于開發(fā)者來說，在方案確定和實施時，首先要考慮對于不同的功能模塊具體采用的接口方式，接口芯片及電路。 但是，智能 IC 卡讀寫器還是應用特別 的廣泛，此次的設計還是比較實用，基本實現(xiàn)了預期目標。 在撰寫論文階段，宮老師幾次審閱我的論文，提出了許多寶貴意見，沒有他的指導，我就不能較好的完成課題設計的任務。 /*IC 卡座電源控制 */ /*波特率選擇 */ sbit BAUD=P1^2。 sbit a7=ACC^7。 delay(2)。 sda=1。 scl=0。scl=0。a3=sda。 scl=1。 sda=a7。scl=0。scl=1。 sda=1。 wd24(0a1)。 Buf[y]=a。 while(1) ｛ l1: while(RI= =0)； RI=0； a=SBUF。 ｝ ｝ /*主程序初始化函數(shù) */ void init（ void） ｛ RST=0。TL1=0Xf3。i16。 for(i=0。yn。 /*設置熱復位標志，以便熱復位 */ ｝ ｝ ｝ /*延時函數(shù)，延時 ms 數(shù)由 N決定，但不同的系統(tǒng)需要調整相應參數(shù) */ void delay(uchar n) ｛ uchar i,j,k。 /*系統(tǒng)初始化 */ while(! ICIN)。 a=SBUF。 /*向上位機回送 BB*/ TI=0。 ｝ ONCOMM=0。 /*接收數(shù)據(jù)存放在緩沖區(qū) */ PWR=0。 while(! TI)。 /*軟件去抖并等待 IC 卡穩(wěn)定 */ while(! ICIN)。kn。 delay(10)。i++) ｛ while(RI= =0)。 WHILE(TI= =0)。 /*波特率設置為 2400*/ ｝ else ｛ PCON=0X00。 /*關閉 IC 卡電源 */ ICWR=0。 for(i=0。 Wd24(0a0)。 stopic()。 while(sda= =1)。 sda=a1。scl=1。scl=0。scl=0。 scl=1。a5=sda。 ｝ /*讀寫節(jié)函數(shù)，無應答信號 */ unsigned char rd24(void) ｛ sda=1。 scl=0。 delay(6)。 /*這里定義有效讀入數(shù)據(jù)最多為 16B，用戶根據(jù)需要定 */ uchar flag。 /*定義 ACC 的位，利用 ACC 操作速度最快 */ sbit a1=ACC^1。 sbit sda=P1^6。它不僅僅是一次畢業(yè)論文設計，在設計中我通過實踐，掌握了更多的專業(yè)知識，由于親自動手實踐，查閱了大量有關于 IC 卡， 51單片機的資料，更加深刻的記憶其中的內容。因此在電路設計時，如果能清楚了解參考資料的設計意圖，設計要點，應當說在原理上一般不會出錯，主要是工藝性錯誤或設計缺陷。即：讀 IC 卡時，采用讀 2次的方式，寫 IC 卡時，先將數(shù)據(jù)寫入，再回讀比較，相符則繼續(xù)，否則重寫一次，以免偶然的寫失敗導致得出 IC 卡失效才錯誤結論。其中，在讀／寫卡開始時，設置讀／寫卡標志；在通信開始時，設置通信標志。要保證 IC 卡能任意插拔，不致引起 IC 卡損壞，必須使 IC 卡拔卡過程處于 IC 卡斷電的狀態(tài)。 JP15跳線組的 1和 2，即把單片機鎖緊座的 RXD 和 TXD腳與 RS232電平轉換芯片 MAX232連接起來。保護位是一次性的，不能修改。 ? 通過觸點向卡提供穩(wěn)定的時鐘 IC 卡接口電路向卡提供時鐘信號。 如圖所示，在 t’ a時間對 IC卡的 CLK加時鐘信號。 IC 卡的讀操作有 3種：現(xiàn)行地址讀、隨機地址讀、順序讀。 復位過程： SYNRST： SETB DATOUT ；使能數(shù)據(jù)線 SETB RST ；復位使能 LCALL DELAY10US ；延遲 10us SETB CLK ；置同步復位時鐘 H LCALL DELAY10US ；延遲 10us CLR CLK ；時鐘為 L LCALL DELAY10US ；延遲 10us CLR RST ；復位結束 RET 數(shù)據(jù)字段的定位： SYNPOS： LCALL SYNRST 。 —— VPP 上升為空閑狀態(tài)； —— I/O 為狀態(tài) A； —— CLK 由相應穩(wěn)定的時鐘 —— VCC 關閉。 所有的 IC 卡的接口部分都加加了箝位保護二級管，這些箝位二級管可以使各引腳上的電壓嚴格地限定在 Vd～ Vcc+VD 之間，這樣，可以抑制由于線路干擾和邏輯電平變化的邊沿產生抖動所帶來的瞬態(tài)過壓，為 IC卡提供進一步的保護措施。因此在插拔前應先斷開向 IC卡供電的電源。 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。 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。隨后經更著一個附加脈沖并用一個“停止狀態(tài)”來結束操作。 芯片內部邏輯結構如下： ? 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。 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。當 VCC=6V 時， ICCmax=100μ A。 中斷或硬件復位可以終止空閑方式。 ? 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。 XTAL2 來自反向振蕩放大器的輸出。(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。片內帶有 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。內部電壓提升電路保證了芯片能夠以單一 +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，因此是目前國內應用較多的 一種 IC卡芯片。 作為操作系統(tǒng) ,管理 IC 卡的