IC卡讀／寫器電路設計及出程序說明 - 全文

IC卡（Integrated Circuit Card）是將一個集成電路芯片嵌在塑料基片中，封裝為卡片形式。IC卡最早是在20世紀70年代初提出來的，由法國布爾（BULL）公司于1976年首先創造出來，并將這項技術應用到金融、交通、醫療、身份證及餐飲等多個行業。

我國正在致力于經濟信息化建設，其中以“金橋”、“金卡”及“金關”三金工程為代表。“金卡”工程（電子貨幣工程）是推進我國國民經濟信息化的重要工程之一。它以磁卡或IC卡為媒介，利用郵電部和中國人民銀行現有的網絡資源，并通過“金橋”網構成經濟信息系統，為銀行、商貿和旅游等部門服務。由于IC卡相對磁卡而言，不但具有防水、防潮、防磁和極高的安全、保密、防偽能力，而且使用壽命長，因而是“金卡”工程的首選產品。

一、IC卡簡介

IC卡芯片具有寫入數據的存儲數據的能力。根據嵌入卡中的集成電路的不同，可以分成以下三類。

●存儲器卡：卡中的集成電路為E2 PROM;

●邏輯加密卡：卡中的集成電路具有加密邏輯和Ez PROM；

●CPU卡：卡中r集成電路包括中央處理器CPU、E2 PROM、隨機存儲器RAM以及固

化在只讀存儲器ROM中的片內操作系統COS（Chip Operating System）。

IC卡按與外界數據傳遞的形式分為接觸型IC卡和非接觸型IC卡。當前廣泛使用的是接觸型IC卡。

由于IC卡類型不同，因而有不同的讀／寫方式及硬件要求。我們在開發IC卡讀／寫器時，使用的是美國ATMEL公司生產的AT24COIA存儲器型IC卡。AT24COIA的容量為1K位（128×8），擦寫次數為100 000周期，數據存儲期為100年。這種IC卡使用的模塊符合ISO/IEC7816協議，其觸點的安排見表1- 38和圖1- 123。

IC卡讀／寫器電路設計及出程序說明

二、硬件電路設計

本節所設計的IC卡讀／寫器的硬件框圖見圖1- 124。

IC卡讀／寫器電路設計及出程序說明

IC卡讀／寫器電路是以8031單片機為主，輔以2764、6264、8279等芯片組成的。整個電路分為三部分：基本單片機系統、顯示和鍵盤電路及IC卡接口電路。

基本單片機系統電路由8031單片機、8KROM2764、8K RAM6264和用于地址鎖存的74LS373等芯片組成；顯示和鍵盤電路由8279芯片、LED顯示器和驅動芯片組成。采用8279芯片可使編程簡單，節省8031的硬件資源。

IC卡接口電路由雙向模擬開關和上拉電阻組成。由于IC卡有其獨特的電氣特性，所設計的硬件電路必須符合其電性能要求。

根據IC卡的電氣特性設計的硬件電路見圖1- 125。

IC卡讀／寫器電路設計及出程序說明

由于IC卡為存儲器芯片，若接口硬件設計不當，輕則縮短IC卡使用壽命，重則會燒壞IC卡；而合理的設計會對卡有保護作用，因而增強IC卡的讀／寫可靠性和延長使用壽命。本節所設計的IC卡讀／寫器，從各方面采取了不同的措施，盡可能避免了對卡的損傷。

在IC卡的使用過程中，由于接觸式IC卡是由人工插拔來完成1次讀／寫的，而在插拔過程中，IC卡處于不穩定接觸狀態。如果在這種情況下IC卡的接口設備帶電，則無疑會對卡造成損傷。因此，在插拔過程中，IC卡接口設備絕不允許帶電。

在IC卡的卡座上一般都有1個狀態開關，卡座上有無卡可由開關信號反映出來。因此通過判斷此開關信號可以知道卡的有無，從而控制lC卡接口設備的上、下電。判斷此開關信號既可通過查詢方式，也可通過中斷方式。但查詢方式的響應速度慢，尤其對于拔卡動作。由于人工拔卡帶有很大的隨機性，若在讀／寫過程中突然拔卡，則會導致讀／寫失敗；又由于不能及時去掉接口設備電源，容易損壞lC卡。

因此，在設計中采用中斷方式。將開關信號分別通過“與”、“非”門，經過整形后加到8031的2個外部中斷INTO和INT1上。這樣，只要插拔IC卡通過中斷方式及時響應，切斷或接通接口設備電源，就可保護IC卡。

但是，在插拔過程中，僅僅切斷電源還是不能完全避免對卡的損害。為更進一步提高對卡的保護，在設計中將所有與卡直接接觸的信號線和電源線都通過CD4066雙向模擬開關與IC卡連接起來，并由圖1 - 125中的Pl.1來控制CD4066的導通，實現信號和電源的通斷。這樣，在插拔卡時，利用中斷及時響應。在沒有卡時，迅速切斷與卡有直接連接的信號線和電源線，在硬件上確保了對卡的保護。

如果IC卡和單片機主機共用同一組電源，它們之間就會產生干擾，尤其是主機對IC卡的干擾。為了避免這種互擾，在設計上采用雙電源獨立供電法，即IC卡單獨由LM317高穩定性電源供電，而主機由7805供電。這樣，兩組電源分別向1C卡和主機供電，減弱甚至消除了IC卡與主機之間的電源干擾，提高了IC卡的讀／寫可靠性，保護了IC卡。