基于SLE4442的IC卡系统设计与实现

文章出处：http://www.nexussmartsolutions.com 作者： 人气： 发表时间：2012年03月20日

    摘要：本文主要介绍了一种基于MCS-51 单片机的IC 卡读写终端,设计了单片机控制IC 卡数据读写的软/硬件，以及与PC 机之间的串口通信。
    关键词：SLE4442；51 单片机； 读写器； 串口通信

    1 引言

    IC卡又称集成电路卡，是Integrated Circuit Card的英文缩写，它将一个集成电路芯片镶嵌于塑料基片中，封装成卡的形式，具有读写数据和存储数据的能力。IC卡比磁卡存储容量大，可靠性和安全性高，在应用上除了覆盖磁卡的全部应用范围以外，还提供了许多磁卡所不具备的应用特性。正是这些特性，使IC卡在脱机业务处理和联网数据一致性等方面表现出前所未有的优势。

    2 SLE4442 卡介绍

    逻辑加密卡SLE4442是德国西门子公司推出的智能带写保护功能和保密逻辑的256字节EEPROM卡，具有以下特点：二线制通信协议、串行接口、触点配置、至少可擦写 1万次及数据可保持10年以上[1]。

    SLE4442芯片的触点位置与功能符合ISO7816-2标准，触点位置见图1所示，触点功能见表1所示。

图1 触点位置     表1 SLE4442的触点功能

    3 接口电路与读写控制

    3.1 接口电路的设计

    本设计采用的单片机是8051单片机。SLE4442卡座与8051单片机的最基本连接如图2所示。SLE4442的RST，CLK，I/O三条线均需接上拉电阻接到+5V上，因选用的接口，内有上拉电阻，故可以省去。这三条线上也可以加箝拉保护二极管（在电压稳定、干扰很小的情况下，可以不加）。这种接法线路简单、实用。为了防止IC卡座被插入铁片等物而造成短路，卡座的供电最好与单片机系统分开，且让单片机能检测到这种短路，不让P1.7为低电平，从而使IC卡断电。其中R1，D1，Q组成卡上下电电路，当P1.7=0时，Q导通，IC卡座Vcc得电，当P1.7=1时，Q截止，IC卡座失电。R1，D1用于检测卡电源是否短路，以防人为破坏，在对IC卡供电时，如果单片机检测到P1.6=0，说明电源短路，发报警信号。SW1、SW2为IC卡卡座的一对常开触点，当有卡插人时，SW1、SW2短路，给INT0送人低电平，此信号用来检测有无卡插入[2]。

图2 SLE4442它与8051的接口电路

    3.2 SLE4442 操作命令的实现

    1）SLE4442 的模式

    SLE4442传输协议是在接口设备IFD与IC卡的集成电路之间的两线连接协议，其协议类型为S=A。I/O线上的数据变化只在CLK信号的下降沿才有效。该传输协议包括4种模式：复位与复位应答、命令模式、输出数据模式以及数据处理模式。

    2） SLE4442 的操作命令

    SLE4442共有7条操作命令，针对操作对象的不同，分为三类：
    主存储区：读主存储区、写主存储区；
    保护区：读保护区、写保护区；
    密码区：读密码区、写密码区、比较密码。
    SLE4442操作命令格式如表2所示。每条命令包含三个字节：命令控制字、地址、数据。命令传输的顺序依次是控制字，地址，数据。每个字节的最低有效位LSB最先传送。

    表2 操作命令格式

    本文需要解决的问题之一即是如何通过微处理器发控制命令，卡的读写操作，实现IC卡与接口设备之间的数据交换。

    3） SLE4442 读写操作

    由图2的接口电路可以看出SLE4442的时钟、上下电以及读写操作均由单片机控制，因此单片机编程时应符合SLE4442的传输协议和操作命令。本设计首先按照要求编写对SLE4442进行操作的子程序，再编写主程序形成一套完整的IC卡读写系统。其中密码效验和读写控制的程序流程比较常见，本文省略。几个主要子程序流程图如图3、图4所示：

图3 插卡识别流程图    图4 复位和复位应答程序流程图