交通等众多领 域中后来居上即使那些磁卡已经普及应用的范围也将被取而代之。卡不仅 改变了现有多种卡的使用方法和功能作用还不断开创出新的应用领域。将 卡和其他设备组成系统就能提供非常丰富的服务功能把这些功能与生产或流通 领域有机地结合起来将出现令人意想不到的奇迹创造出巨大的经济和社会效 益。随着信息技术的发展卡作为种先进的信息存储介质它的应用己经 渗透到各国的经济社会生活军事等各个方面将来更有着广阔的发展空间。 国外和港台地区卡应用概况 卡的应用在国外发展很快。法国作为卡的诞生地也是卡应用的 先驱。据国际发明组织的统计至全世界卡硬件产 品中卡及读写器产量分别为万张和台其中法国分别占和 处于领先地位。现在法国在卡应用的广泛程度和普及性方面也都处 于先进行列。美国是信用卡的发源地拥有两家最大的发卡组织和 年仅卡和卡的发卡量即达亿张消费额达亿美元。 当前金融中己开始用卡取代磁卡。在美国卡还成功应用在校园交通 部门身份验证作战指挥等领域。德国的德意志银行从年月起为它的 万客户提供了智能卡持卡者不仅可以在德意志银行国内个机中 提款还可在个其他银行的机中提款并且还适用于全欧万个 机。德国从年年底开始还把使用了近年的医疗证退役由智能卡取 代。在港台方面台湾发展卡不仅在于台湾本身的应用还在于要发展成为 世界上最重要的卡生产基地。金融卡将把公共汽车卡加油卡停车卡 家庭企业银行卡自动售货卡五者结合成为五合卡。香港是世界上三大金融 中心之信用卡的发卡两超过万张平均每人张以上。香港有两大 自动提款及网络汇丰系统有台机银通系统有余台 机。另外还有大大小小个网络支持着万台阅读器组成的信用卡储蓄卡网 络。 卡在国内的使用情况和发展前景 在我国的些领域如电信交通医疗等部门使用卡也已经很普遍 很多单位也已经使用卡来进行人员和财务管理。在金融上我国还基本上是使 用磁卡但是由于卡的诸多优点在不久将来用卡取代磁卡已经是必然趋 势。年月我国电子工业部协同银行邮电及有关部门提出了命名为金 卡的专项工程我国发展金卡的方针是两卡并用磁卡过渡发展卡为 主。未来的发展趋势必将是卡逐步取代磁卡。专家们预测在未来金卡工程 对电子产品软件产业的需求将提供亿元以上的市场这对我国电子信 息产业既是机遇也是挑战更是巨大的推动力。目前正值中国卡行业大变革 大发展的时代在当前经济形势下研究开发卡的使用无论是对于中国 卡行业的长远发展还是对卡行业在具体工作中的突破都具有积极的指导作 用。 卡应用技术 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 卡在脱机业务处理和联网数据致性等方面表现出前所未有的优势。卡虽然 有很强的功能但仅当卡加入到应用系统中构成发行商应用系统和持卡 人之间的数据传输媒介时才能有效地发挥其优势。个好的卡应用系统 应具备良好的应用特性和性能价格比还要有好的安全特性。 卡的技术优势 卡最初是为了解决金融交易中的安全性问题而设计的它带来全新的交 易概念与巨大的优势。卡在应用中的技术优势在于良好的机器读写能力共 同认可的安全防范技术和相对较大的数据存储能力 良好的机器读写性能便于人机卡之间的会话 卡是种电路卡它在机器读写性能上远优于磁卡和光卡无需往复的 机械动作即可完机卡之间的多次会话过程使卡储器 线连接协议触点和串行接口满足同步传送协议 芯片采用工艺技术每字节的擦除写入编程时间为 复位响应符合协议 存储器采用至少次的擦除写入周期数据保持时间至少为 年 额外特性数据仅能在正确输入位可编程安全码安全存储器之 后才能改变。 芯片的引脚配置 芯片的引脚与国际标准兼容下表是引脚的定义和功能说明 表引脚功能 引脚卡触点符号功能 操作电压 复位 时钟 未用 地 未用 双向数据线漏极开路 未用 卡 图芯片引脚图 芯片的功能 卡芯片主要包括三个存储器位型主 存储器位型保护存储器和位型加密存储器。 主存储器主存储器为可重复擦除使用的型存储器。按字节寻址 擦除写入。在擦除时个数据字节的所有位被全部置。在写入时在 单元中的信息则根据输入的数据按字位方式变换成逻辑即在 中新写入的数据与原来存在的数据进行逻辑与。通常要改变 个数据需要先进行擦除再进行写入两项操作。如果在被寻址的字节中位没有 个字位需要从变为则可以不进行擦除处理。反之亦然在被寻址的字节 中如果没有个字节需要从变为则可以不做写入处理写入或擦除操作 次至少耗费时间。 主存储器的地址是从到。但主存储器可分为两个数据区保护数据 区和应用数据区保护数据区是主存储器前个字节数据区。其地址是从 到这部分的数据读出不受限制但擦除和写入操作均受到保护存储器内 部数据状态的限制。当保护存储器中第位为时则对应主存储器中第个 字节就不允许进行擦除和写入操作。故保护数据区般均作为卡的标识数据 区存放些固定不变的标识参数。应用数据区为主存储器后个字节。其地 址从到这部分的数据读出不受限制但擦除和写入受控于加 密存储器数据校验比较结果的影响。当需要修改应用数据区的内容时必须首先 输入个字节长的校验字。这个新输入的校验字与原来存在在加密存 储器中的参照字进行对的比较。只有当两者完全致时芯片的加密控 制逻辑才打开芯片的主存储器允许后面的擦除和写入操作。芯片允许在有限的 次数内重试比较操作。如果在连续三次比较失败之后芯片的计数器计数到 并将锁死主存储器禁止随后的任何比较操作和写入擦除操作。这时整个 主存储器变成个只读存储器。芯片中各存储器的内容不能再改变。 保护存储器是个位的次性可编程只读存储器。它是 按字位方式寻址和写入。保护存储器从的每位对应着主存储器地址从 到的字节。因此可以理解为每个字节单元的控制熔丝。从出厂到被初始化之 前保护存储器的状态为全。从控制方面来说保护存储器的内容只能从 写成而不能从擦除成。保护存储器每个被写的单元所对应 控制的主存储器的字节单元将不再接收任何擦除和写入命令从而使得该字节单 元的数据不可再改变。从使用方面来讲如果需要防止些固定的标识参数被改 动可以将这类参数先写入主存储器的保护存储区然后将对应单元的保护存储 器的字位写位从而使这部分单元中的参数内容永远不可更改。保护存储 器本身的读出操作不受限制。但对其写入操作仍然受到加密存储器比较校验操作 结果的控制。当输入的校验字与芯片内的参照字致则可以执行后 续的写入操作。如果比较不成功则控制逻辑将闭锁保护存储器。 加密存储器加密存储器是个位的型存储器。在这个存 储器中第字节为密码输入计数器。密码输入计数器的有效 位是低位。在芯片初始化时计数器设置成。这字节是可读的。每次 比较密码时先判断计数器中是否还有。如果还有则将其中个 写成然后进行比较校验字操作。如果比较结果致密码计数器 将允许进行擦除操作芯片不能自动进行擦除操作同时打开主存储器保护存 储器和加密存储器并允许进行擦除和写入操作。如果比较结果不致则密码 计数器中为的个数将减少位。只要计数器的内容不全为则芯片 的比较校验字操作还允许进行。当密码计数器减数为零则芯片的存储单元 将全部锁死。加密存储器的第字节为参照字存储区。这个字节的内 容作为个整体披称为可编程加密代码。值得注意的是这个字节的内容 在比较成功前是不可读的只能进行比较操作。而写入擦除操作也 受自身比较操作结果的控制。只有当比较成功加密存储器各字节内容 才可以进行读出写入和擦除。 芯片传送协议 传送协议是在接口设备与卡的集成电路之间的两线连接协议 芯片的协议类型为同步卡协议。线上数据变化只在信 号的下降沿才有效。 传送协议包括种模式 复位和复位响应 命令模式 输出数据模式 处理模式 复位和复位响应 复位响应是根据标准来进行的。在操作期间的任何时候都可以 复位只有经过了复位才能对卡进行其他操作开始时地址计数器随个时钟 脉冲而被设置成。当线从状态置到状态时第个数据位的内容被 送到线上。若连续输入个时钟脉冲主存储器中的前个字节地址单元 中的内容被读出。在第个时钟脉冲的下降沿线被置成状态而关闭。 图为芯片复位即复位响应的时序关系。 在复位响应期间启动和停止见下面状态被忽略。 图芯片复位及复位响应的时序关系 命令模式复位响应之后芯片等待着命令。每条命令都以个启动状 态开始。整个命令包括三个字节命令含义后面解释。随后紧跟着个附加脉 冲并用个停止状态来结束操作。图为命令模式时序关系。 启动状态在为状态期间线的下降沿为启动状态。 停止状态在为状态期间线的上升沿为停止状态。 在接受个命令之后有两种可能的模式输出数据模式即读数据模式和处 理数据模式。 摘要 本文设计了个接触式卡读写器。所设计的读写器以单片机为 核心配以卡接口电路键盘电路显示电路等部分。通过读写器插槽与 卡芯片通信由单片机控制数据传输过程实现读卡和写卡操作。 论文从卡的国际标准入手介绍了实现卡数据存储的控制方法并以 西门子公司的型逻辑加密卡为基础详细分析了单片机控制卡数据 读写的软硬件实现。在读写器的人机界面包括显示和键盘的设计中设计了 种适合本设备的技术方案。 关键词卡芯片读写系统 目录 摘要 目录 第章绪论 引言 卡的发展和使用应用情况 国外和港台地区卡应用概况 卡在国内的使用情况和发展前景