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標(biāo)題: smart card [打印本頁(yè)]
作者: myfaxmail 時(shí)間: 2011-12-23 03:35
標(biāo)題: smart card
智能卡(SmartCard)，也叫IC卡，它是一個(gè)帶有微處理器和存儲(chǔ)器等微型集成電路芯片的、具有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的卡片。智能卡必須遵循一套標(biāo)準(zhǔn)，ISO7816是其中最重要的一個(gè)。
下面將從以下幾個(gè)方面展開，對(duì)Smart Card進(jìn)行討論：
1. 電氣特性
2. 復(fù)位應(yīng)答（ATR – Answer to Reset）
3. T=0 傳輸協(xié)議
電氣特性：
1. ISO7816非常嚴(yán)格地要求了卡片的外形、厚度、觸點(diǎn)位置和電信號(hào)。下面可以看到正常Smart Card的管腳分布：
C1 電源信號(hào)VCC 3/5 V C2 復(fù)位信號(hào)RST
C3 始終信號(hào)CLK 采用27MHz的分頻 – 3.375/4.5/6.75MHz C4 預(yù)留 某些CA廠商會(huì)加以利用，如NDS
C5 接地信號(hào)GND C6 編程電壓VPP 一些存儲(chǔ)芯片需要高電壓（12.5/21V）進(jìn)行編程
C7 數(shù)據(jù)通信I/O C8 預(yù)留
1.1 VCC: 對(duì)于供電又分兩種，一種是5V供電，兩外一種是3V供電。目前，市面上見(jiàn)得多還是5V，左右偏差在0.25V以內(nèi)，也就是說(shuō)壓值范圍為4.75~5.25V，另外它的電流為200mA。
1.2 CLK: Smart Card工作的時(shí)鐘信號(hào)由外部供給，一般來(lái)說(shuō)有兩個(gè)，3.579545MHz和4.9152MHz。相比之下，前者用得更多一點(diǎn)。當(dāng)然對(duì)于這兩種時(shí)鐘頻率，要得到數(shù)據(jù)通信所需的波特率9600s/s，那么他們的分頻系數(shù)自然也不一樣，分為為372分頻和512分頻。
1.3 RST: 復(fù)位信號(hào)是如何產(chǎn)生的呢？管腳必須滿足5個(gè)條件: 1）RST管腳拉低；2）CLK管腳拉低；3）VPP管腳不供電；4）I/O管腳拉低；5）VCC管腳不供電。
1.4 字符傳輸：
Smart Card的字符傳輸采用的是異步半雙工模式，這種異步的模式很像個(gè)人電腦上的RS232通信。傳輸一個(gè)字符時(shí)，除了8Bits的數(shù)據(jù)外，還加了以下幾個(gè)Bits：
起始位 -- 用于字符幀的同步
校驗(yàn)位 -- 用于校驗(yàn)檢測(cè)
Guard Time -- 兩個(gè)字符間的間隔時(shí)間
Guard Time一般為兩個(gè)bit的時(shí)鐘周期，這一點(diǎn)很像PC上的UART的通信，用兩個(gè)停止位來(lái)間隔相連的字符。
2. 復(fù)位應(yīng)答（ATR）：
當(dāng)RST信號(hào)被觸發(fā)，即將RST管腳被拉低400~4000個(gè)時(shí)鐘周期，Smart Card檢測(cè)到這個(gè)信號(hào)后，將會(huì)回傳“復(fù)位應(yīng)答”ATR信號(hào)出來(lái)，ATR最多包含33個(gè)字節(jié)，有以下幾個(gè)段：
初始化字符（TS） 格式化字符（TO)
接口字符（TAi, TBi, TCi, TDi） (i=0/1) 歷史字符（T1, T2, T3 … TK）
校驗(yàn)字符（TCK）
它們包含哪些意思呢？請(qǐng)看下面的解析：
首先，TS初始化字符展示了電平的邏輯，反向約定（Inverse Convention即負(fù)邏輯）和正向約定（Direct Convention即正邏輯）。那么一般來(lái)說(shuō)，回傳TS有兩個(gè)可能的HEX值0x3F和0x3B，0x3F代表反向約定，0x3B代表正向約定。
格式化字符TO段分為兩個(gè)部分，Bit Map和No of History Bytes，各占4個(gè)bits。
接口字符的TAi定義了串口傳輸中最基本的特性，其中包含兩個(gè)4-Bits的DI和FI，當(dāng)中的FI是時(shí)鐘頻率的轉(zhuǎn)換因子，DI則是定義了比特率的調(diào)節(jié)因子。通過(guò)這兩個(gè)因子，我們可以通過(guò)以下的公式驗(yàn)算出Work ETU的大�。�
- Work ETU = (1/D)*(F/f) sec （f為工作的時(shí)鐘頻率）
正常來(lái)說(shuō)，一個(gè)ETU（Elementary Time Unit），一個(gè)bit的時(shí)間周期。因此我們計(jì)算得出，傳輸一個(gè)字符幀為12個(gè)ETU=1 START + 8 DATA + 1 PARITY + 2 GUARDTIME。
接下來(lái)，便會(huì)有個(gè)問(wèn)題了，字符通信是需要D和F這個(gè)兩個(gè)調(diào)節(jié)因子，保證其工作時(shí)序，而這兩個(gè)因子又是Smart Card復(fù)位后，由通過(guò)字符傳輸回傳的ATR獲得的，那么誰(shuí)來(lái)保證ATR傳輸?shù)臅r(shí)序呢？原因是這樣的，Card復(fù)位時(shí)，會(huì)有D和F的兩個(gè)初始值，分別D=1，F(xiàn)=372。而且，復(fù)位時(shí)時(shí)鐘頻率f會(huì)在1~5MHz范圍之內(nèi)，比較常見(jiàn)的是3.579545MHz。
我們可以計(jì)算得出Default ETU = 1/1*372/3579545 sec；
Baud Rate = 1/Default ETU = 9600s/s；
TC提供的Guard Time也是如此，Default值為2個(gè)bit的時(shí)鐘周期。
TD則是要說(shuō)明的是傳輸協(xié)議的類型，標(biāo)準(zhǔn)里羅列了16種，但是常用也就是兩種T0和T1，即異步半雙工字節(jié)傳輸和異步半雙工塊傳輸。因此，我們知道多數(shù)Smart Card復(fù)位時(shí)，是工作在3.579545MHz和9600s/s上的，一旦復(fù)位后，就根據(jù)ATR的值重新進(jìn)行配置工作時(shí)鐘頻率、波特率和Guard Time。使其能更高效的通信。
3. T=0 傳輸協(xié)議：
下面兩張圖來(lái)說(shuō)明T=0傳輸協(xié)議的細(xì)節(jié)，
從上圖，我們不難看出，IFD和Smart Card之間存在主從設(shè)備關(guān)系。在通信之前，我們知道ATR中協(xié)議是多于一個(gè)，因此接口設(shè)備會(huì)發(fā)一個(gè)PTS信號(hào)，以便確認(rèn)通信協(xié)議的類型。
CLA - 指令集 (FF 是預(yù)留給 PTS) INS - 指令碼 (例如，讀內(nèi)存)
P1 - 指令跟的參數(shù)1 (例如，內(nèi)存地址) P2 - 指令參數(shù)2
P3 - 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
另外，再說(shuō)說(shuō)Smart Card的兩個(gè)狀態(tài)字SW1和SW2。它們是用來(lái)通知上位設(shè)備目前Smart Card的工作狀態(tài)，如果工作正常，則返回值如下所示：
SW1，SW2 = 0x90， 0x00
如果工作異常了，也能通過(guò)這兩個(gè)狀態(tài)字獲得一些信息，如：
SW1 = 6E - Card 不支持該款指令集
= 6D - 無(wú)效的指令碼
7816標(biāo)準(zhǔn) 智能卡讀卡器 smartcard T0 T1 T14協(xié)議區(qū)別和相同點(diǎn)：
guardTime就是停止位。
區(qū)別:
1) T0 異步半雙工字符傳輸協(xié)議 停止位是2， T1是1。
2) T1是異步半雙工塊傳輸協(xié)議。 有起始域，信息域， 中止域 組成一個(gè) 塊。
3) T14叫做私有協(xié)議。
5) T14沒(méi)有奇偶校驗(yàn)， ATR期間時(shí)鐘因子也不同。像irdeto是620
作者: vcdtwo 時(shí)間: 2011-12-23 15:10
頂
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