基于SLE4442的IC卡系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

文章出處：http://www.luckydriving.com 作者： 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2012年03月20日

    摘要：本文主要介紹了一種基于MCS-51 單片機(jī)的IC 卡讀寫終端,設(shè)計(jì)了單片機(jī)控制IC 卡數(shù)據(jù)讀寫的軟/硬件，以及與PC 機(jī)之間的串口通信。
    關(guān)鍵詞：SLE4442；51 單片機(jī)； 讀寫器； 串口通信

    1 引言

    IC卡又稱集成電路卡，是Integrated Circuit Card的英文縮寫，它將一個(gè)集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中，封裝成卡的形式，具有讀寫數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力。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。正是這些特性，使IC卡在脫機(jī)業(yè)務(wù)處理和聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)一致性等方面表現(xiàn)出前所未有的優(yōu)勢(shì)。

    2 SLE4442 卡介紹

    邏輯加密卡SLE4442是德國西門子公司推出的智能帶寫保護(hù)功能和保密邏輯的256字節(jié)EEPROM卡，具有以下特點(diǎn)：二線制通信協(xié)議、串行接口、觸點(diǎn)配置、至少可擦寫 1萬次及數(shù)據(jù)可保持10年以上[1]。

    SLE4442芯片的觸點(diǎn)位置與功能符合ISO7816-2標(biāo)準(zhǔn)，觸點(diǎn)位置見圖1所示，觸點(diǎn)功能見表1所示。

圖1 觸點(diǎn)位置     表1 SLE4442的觸點(diǎn)功能

    3 接口電路與讀寫控制

    3.1 接口電路的設(shè)計(jì)

    本設(shè)計(jì)采用的單片機(jī)是8051單片機(jī)。SLE4442卡座與8051單片機(jī)的最基本連接如圖2所示。SLE4442的RST，CLK，I/O三條線均需接上拉電阻接到+5V上，因選用的接口，內(nèi)有上拉電阻，故可以省去。這三條線上也可以加箝拉保護(hù)二極管（在電壓穩(wěn)定、干擾很小的情況下，可以不加）。這種接法線路簡(jiǎn)單、實(shí)用。為了防止IC卡座被插入鐵片等物而造成短路，卡座的供電最好與單片機(jī)系統(tǒng)分開，且讓單片機(jī)能檢測(cè)到這種短路，不讓P1.7為低電平，從而使IC卡斷電。其中R1，D1，Q組成卡上下電電路，當(dāng)P1.7=0時(shí)，Q導(dǎo)通，IC卡座Vcc得電，當(dāng)P1.7=1時(shí)，Q截止，IC卡座失電。R1，D1用于檢測(cè)卡電源是否短路，以防人為破壞，在對(duì)IC卡供電時(shí)，如果單片機(jī)檢測(cè)到P1.6=0，說明電源短路，發(fā)報(bào)警信號(hào)。SW1、SW2為IC卡卡座的一對(duì)常開觸點(diǎn)，當(dāng)有卡插人時(shí)，SW1、SW2短路，給INT0送人低電平，此信號(hào)用來檢測(cè)有無卡插入[2]。

圖2 SLE4442它與8051的接口電路

    3.2 SLE4442 操作命令的實(shí)現(xiàn)

    1）SLE4442 的模式

    SLE4442傳輸協(xié)議是在接口設(shè)備IFD與IC卡的集成電路之間的兩線連接協(xié)議，其協(xié)議類型為S=A。I/O線上的數(shù)據(jù)變化只在CLK信號(hào)的下降沿才有效。該傳輸協(xié)議包括4種模式：復(fù)位與復(fù)位應(yīng)答、命令模式、輸出數(shù)據(jù)模式以及數(shù)據(jù)處理模式。

    2） SLE4442 的操作命令

    SLE4442共有7條操作命令，針對(duì)操作對(duì)象的不同，分為三類：
    主存儲(chǔ)區(qū)：讀主存儲(chǔ)區(qū)、寫主存儲(chǔ)區(qū)；
    保護(hù)區(qū)：讀保護(hù)區(qū)、寫保護(hù)區(qū)；
    密碼區(qū)：讀密碼區(qū)、寫密碼區(qū)、比較密碼。
    SLE4442操作命令格式如表2所示。每條命令包含三個(gè)字節(jié)：命令控制字、地址、數(shù)據(jù)。命令傳輸?shù)捻樞蛞来问强刂谱?，地址，?shù)據(jù)。每個(gè)字節(jié)的最低有效位LSB最先傳送。

    表2 操作命令格式

    本文需要解決的問題之一即是如何通過微處理器發(fā)控制命令，卡的讀寫操作，實(shí)現(xiàn)IC卡與接口設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。

    3） SLE4442 讀寫操作

    由圖2的接口電路可以看出SLE4442的時(shí)鐘、上下電以及讀寫操作均由單片機(jī)控制，因此單片機(jī)編程時(shí)應(yīng)符合SLE4442的傳輸協(xié)議和操作命令。本設(shè)計(jì)首先按照要求編寫對(duì)SLE4442進(jìn)行操作的子程序，再編寫主程序形成一套完整的IC卡讀寫系統(tǒng)。其中密碼效驗(yàn)和讀寫控制的程序流程比較常見，本文省略。幾個(gè)主要子程序流程圖如圖3、圖4所示：

圖3 插卡識(shí)別流程圖    圖4 復(fù)位和復(fù)位應(yīng)答程序流程圖