基于SLE4442的IC卡系統設計與實現

文章出處：http://www.nyfzw.net 作者： 人氣： 發表時間：2012年03月20日

    摘要：本文主要介紹了一種基于MCS-51 單片機的IC 卡讀寫終端,設計了單片機控制IC 卡數據讀寫的軟/硬件，以及與PC 機之間的串口通信。
    關鍵詞：SLE4442；51 單片機； 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，具有讀寫數據和存儲數據的能力。IC卡比磁卡存儲容量大，可靠性和安全性高，在應用上除了覆蓋磁卡的全部應用范圍以外，還提供了許多磁卡所不具備的應用特性。正是這些特性，使IC卡在脫機業務處理和聯網數據一致性等方面表現出前所未有的優勢。

    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功能和保密邏輯的256字節EEPROM卡，具有以下特點：二線制通信協議、串行接口、觸點配置、至少可擦寫 1萬次及數據可保持10年以上[1]。

    SLE4442芯片的觸點位置與功能符合ISO7816-2標準，觸點位置見圖1所示，觸點功能見表1所示。

圖1 觸點位置     表1 SLE4442的觸點功能

    3 接口電路與讀寫控制

    3.1 接口電路的設計

    本設計采用的單片機是8051單片機。SLE4442卡座與8051單片機的最基本連接如圖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，內有上拉電阻，故可以省去。這三條線上也可以加箝拉保護二極管（在電壓穩定、干擾很小的情況下，可以不加）。這種接法線路簡單、實用。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系統分開，且讓單片機能檢測到這種短路，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P1.7=0時，Q導通，IC卡座Vcc得電，當P1.7=1時，Q截止，IC卡座失電。R1，D1用于檢測卡電源是否短路，以防人為破壞，在對IC卡供電時，如果單片機檢測到P1.6=0，說明電源短路，發報警信號。SW1、SW2為IC卡卡座的一對常開觸點，當有卡插人時，SW1、SW2短路，給INT0送人低電平，此信號用來檢測有無卡插入[2]。

圖2 SLE4442它與8051的接口電路

    3.2 SLE4442 操作命令的實現

    1）SLE4442 的模式

    SLE4442傳輸協議是在接口設備IFD與IC卡的集成電路之間的兩線連接協議，其協議類型為S=A。I/O線上的數據變化只在CLK信號的下降沿才有效。該傳輸協議包括4種模式：復位與復位應答、命令模式、輸出數據模式以及數據處理模式。

    2） SLE4442 的操作命令

    SLE4442共有7條操作命令，針對操作對象的不同，分為三類：
    主存儲區：讀主存儲區、寫主存儲區；
    保護區：讀保護區、寫保護區；
    密碼區：讀密碼區、寫密碼區、比較密碼。
    SLE4442操作命令格式如表2所示。每條命令包含三個字節：命令控制字、地址、數據。命令傳輸的順序依次是控制字，地址，數據。每個字節的最低有效位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控制命令，卡的讀寫操作，實現IC卡與接口設備之間的數據交換。

    3） SLE4442 讀寫操作

    由圖2的接口電路可以看出SLE4442的時鐘、上下電以及讀寫操作均由單片機控制，因此單片機編程時應符合SLE4442的傳輸協議和操作命令。本設計首先按照要求編寫對SLE4442進行操作的子程序，再編寫主程序形成一套完整的IC卡讀寫系統。其中密碼效驗和讀寫控制的程序流程比較常見，本文省略。幾個主要子程序流程圖如圖3、圖4所示：

圖3 插卡識別流程圖    圖4 復位和復位應答程序流程圖

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