接觸式IC卡接口原理與不同實現方式對比

2 幾種實現方式的對比與分析

　　IFD內的IC卡讀寫芯片，按其與IFD內的CPU的通信方式進行分類，有并行通信、半雙工串行通信和I2C通信的讀寫芯片。圖3是一個基于三種不同通信方式讀寫芯片的通用IC卡讀寫器的原理示意。這個系統可以同時對6片IC卡進行操作，其中每一個IC卡讀寫芯片都可以驅動2片IC卡。應用系統可以根據實際情況合理選用其中的一種或多種讀寫芯片。

2.1 IC卡讀寫芯片的硬件對比分析

(1)通信方式為并行通信的CTS56I01

　　CTS56I01支持兩個符合ISO/IEC7816-3標準的T0和T1傳輸協議的IC卡。它采用并行的方式與IFD內的CPU通信；可以檢查到卡的插入與拔出，并自動產生激活與釋放時序。CTS56I01內部每個通道都有發送緩沖空、ATR超時、釋放檢測完成、TS沒有收到等10個獨立的中斷源，當CTS56I01內部的狀態發生變化時，可以產生中斷信號。系統通過P0口與CTS56I01的數據線相連，地址選擇用P2[2:0]，兩個中斷信號經過或門后接到89C51的INT0上。對IC卡的所有操作，只是對CTS56I01內部寄存器的讀寫操作，方便可靠。CTS56I01采用LQFP-32封裝，僅占很小的空間。

(2)通信方式為半雙工串行通信的WatchCore

　　WatchCore是握奇公司為了方便各種嵌入式設備與IC卡的通信開發而推出的一款IC卡讀寫芯片，硬件平臺采用ST7261單片機，內部掩膜有握奇公司對IC卡進行讀寫操作的全部程序；支持ISO/IEC 7816 T=0、T=1異步傳輸協議的各種智能卡，支持對Memory卡操作，支持雙卡頭操作，與接口CPU采用半雙工串行通信。系統用P1.1和P1.2模擬一個串口與WatchCore進行通信。WatchCore采用SO-20裝封，占PCB板很小的位置。

圖5

　　TDA8020是Philips生產的支持兩個獨立IC卡的讀寫芯片，IFD內的CPU采用I2C的方式向TDA8020發送命令和讀取狀態，通過TDA8020的I/OuC端口向IC卡發送和接收數據。它支持符合ISO/IEC7816-3 T=0、T=1標準的IC卡，也支持符合EMV3.1.1(Europay，MasterCard，VISA)標準的卡。與它Pin-to-Pin兼容的芯片還有ST公司生產的ST8020等。TDA8020有2個地址選擇引腳。本系統的地址引腳接地，兩個IC卡對應的地址分別為0x40和0x48。I2C的時鐘信號和數據信號分別由89C51的P1.3和P1.4進行模擬，IC卡的數據通道I/OuC連89C51的P1.5和P1.6。TDA8020也采用LQFP-32裝封。

2.2 IC卡讀寫芯片的軟件設計

2.2.1 通信方式為并行通信的CTS56I01

　　CST56I01只有3根地址線，內部卻有37個寄存器。其中有8個寄存器可以直接訪問，另外的29個寄存器要通過索引地址寄存器(IAR)來訪問。其訪問分為兩步：第一步是將要間接訪問的寄存器的地址寫到IAR寄存器中；第二步就是從數據寄存器(DR)中讀出數據或寫入數據到DR寄存器中，來完成對要間接訪問的寄存器的訪問。

下面的C51子程序是基于圖3的寫一個字節到要間接訪問的寄存器中的子程序。

#define SN2_IAR XBYTE[0x0000]

#define SN2_DR XBYTE[0x0100]

void WriteByteIndexed(BYTE bIndex, BYTE bData) {

P1.0=0;

SN2_IAR = bIndex;

SN2_DR = bData;

}

2.2.2 WatchCore的軟件設計

　　WatchCore是不帶硬件的UART，其串行通信是用軟件實時仿真的。通信速度采用9600bps；通信字節格式為1位起始位，8位數據位，1位偶校驗位，2位停止位。TXD與RXD電氣信號是標準的CMOS電平，可直接與TTL的電路相連。以下是通信時的數據包格式。

(1)命令包

命令包是IC卡讀寫器內的CPU發往WatchCore的數據，其包格式如下：

NAD為卡頭選擇， NAD=0x00/0x12為主卡頭，NAD=0x13為從卡頭；

PCB與通信無關，CPU卡T=1時使用，PCB通常設置為0x00；

LEN為數據的字節長度(僅DATA段的字節數)；

DATA為發送WactchCore或IC卡內的命令(命令參考ISO7816-4的標準)；

BCC為異或校驗字節(BCC段前的4段所有字節的異或和)。

(2)數據包

數據包是WatchCore 收到命令包后返回的數據，其包格式如下：

NAD* 是WatchCore把命令包中NAD字節的高低4位互換后的返回。例如，命令包發送NAD=0x12，WatchCore則返回NAD*=0x21；

其它各段與命令包相同。

通信舉例(以下數據都用十六進制表示)

對主卡進行復位

發送命令包如下：