ST7267單片機與SIM卡的接口設計

文章出處：http://www.nyfzw.net 作者：黃智 魏苑琦   人氣： 發(fā)表時間：2011年09月23日

    隨著信息技術的不斷發(fā)展，手機逐漸成為現(xiàn)代社會必不可少的工具。但是，一旦手機丟失，存在SIM卡內的資料也就丟失了，因而造成了很多不必要的麻煩。為了保存這些重要的資料，在電腦上做必要的備份顯得十分重要了。本文利用ST7267單片機的GPIO端口，實現(xiàn)了對SIM卡的讀寫。

1 硬件電路的設計

1.1 ST7267單片機概述

    ST7267具有USB2.O的硬件接口，大容量存儲控制接口可以支持各種類型的NAND Flash。具有54 KB的ROM和4KB的RAM空間。

1.2 SIM卡接口電路

    SIM卡引腳功能的定義如表1所列。 

    ST7267單片機與SIM卡的接口電路如圖1所示。該電路主要由外圍有源晶體Y2提供4MHz、穩(wěn)定的時鐘頻率給SIM卡，電源由一顆LDO輸出3.3V、純凈的直流電到SIM卡的Cl_VCC上。這里選擇ST7267的PE2腳作為I/O引腳，通過一個4.7kΩ的上拉電阻與SIM卡實現(xiàn)通訊;選擇PE3腳作為SIM卡的復位控制引腳。 

2 底層軟件設計

    SIM卡的數(shù)據(jù)傳輸方式與其他存儲卡不同，它遵循ISO7816標準。因此在進行SIM卡讀寫設計時應該注意數(shù)據(jù)傳輸時每一個數(shù)據(jù)位的寬度，然后按照ISO7816的標準編寫程序。首先是接收到正確的復位應答信號(ATR)，其次是向SIM卡發(fā)送命令，得到正確的返回數(shù)據(jù)和狀態(tài)標志。

2.1 ETU的計算

    ETU(基本時間單位)就是SIM卡I/O腳上輸入/輸出每一位數(shù)據(jù)的時間，計算公式是; 

    其中：參數(shù)F和D分別是時鐘頻率轉換因子和波特率調整因子，這里使用默認的速率，即F=372，D=1;使用的時鐘頻率f是4MHz。可以計算出基本時間單位是93μs。

2.2 基本數(shù)據(jù)幀結構

    通信使用的協(xié)議是ISO7816-3所規(guī)定的T=0的異步半雙工字符傳輸協(xié)議。基本的數(shù)據(jù)幀是由1個起始位(低電平)、8個數(shù)據(jù)位和1個奇偶校驗位組成的，如圖2所示。其中，校驗位是將8個數(shù)據(jù)位與其自身做偶校驗，也就是其中1的個數(shù)必須足偶數(shù)。起始位不做校驗運算。在保護時間內SIM卡和單片機都要處于高電平(即I/O口是高電平)。在T=O協(xié)議里，如果SIM卡或者單片機檢測到奇偶校驗結果不正確，則在保護時間內把I/O端口拉低，以示出錯。 

2.3 SIM卡的APDU結構

    應用協(xié)議數(shù)據(jù)單元APDU(Application Protocol Data Units)包括了命令APDU以及應答APDU，其結構如下： 

    其中：CLA是指令的類別，A0被制定為GSM的應用;INS是指令代碼;Pl、P2、P3是指令參數(shù)，P3指示的是數(shù)據(jù)的長度;Data就是要傳輸?shù)臄?shù)據(jù);SWl和SW2就是命令處理后返回的狀態(tài)。

2.4 基本程序模塊的設計

    設myBit為從I/O端口采樣的存儲變量，設Parity為奇偶校驗變量，Parlty的初始化值為0。每次從I/O口采樣后，myBit都要與Parity進行一次“異或”，結果放入Parity。這樣采樣9次后，如果Parity的最終值是0，就說明奇偶校驗正確;如果不是0，就說明讀取數(shù)據(jù)失敗，返回錯誤信息，要求發(fā)送者重發(fā)。 

    具體子程序如下： 

    按照以上接收一個字節(jié)程序的框架，可以很方便地設計出發(fā)送一個字節(jié)的程序。只是在發(fā)送字節(jié)時，在發(fā)送完奇偶校驗位后，一定要轉為接收模式。如果在接下來的一個ETU里，I/O端口保持高電平，則說明發(fā)送數(shù)據(jù)正確;如果I/O端口被拉低，為低電平，就說明發(fā)送數(shù)據(jù)錯誤，要重發(fā)。

結語

    本文介紹了基于ST7267讀寫SIM卡的方法。相對于其他硬件讀卡芯片，這種用軟件實現(xiàn)的方法更加靈活，而且可以實現(xiàn)多種設備(例如U盤和SIM卡讀卡器)的整合，這樣可以降低產(chǎn)品的成本。