两种加密IC卡在同一系统中的共存技术

　　摘要两种读写时序完全不同的IC卡在同一种系统中共存时,系统必须能够正确识别卡类型,然后才能按对应的读写时序对其读写。文章以AT88SC1604加密卡和SLE4442加密卡为典型样例,通过分析具体时序,给出获取卡型的方法及完整程序。

　　关键词AT88SC1604卡 SLE4442卡 卡型识别 程序设计

　　引言

　　随着国家“金卡工程”的不断发展,各种IC卡应用方案不断涌现。如预付费系统、门禁系统、保险系统等。在某一特定系统中,很可能不同用户对象使用两种不同IC卡。如本文设计的电能预付费系统中,管理员采集数据时,使用的是Atmel公司出品的大容量加密IC卡AT88SC1604;而普通用户使用的是Siemens公司出品的小容量预付费卡SLE4442。这两种卡的读写时序完全不同。这就需要系统在对IC卡读写之前,能够自动识别卡的类型,然后才能按照对应的时序对其读写。下面谈谈AT88SC1604卡与SLE4442卡在系统中的共存技术。

　　1IC卡简介

　　国际标准化组织针对IC卡在不同领域的不同应用,制定了IC卡应用时所应参考图1IC卡引脚或遵循的标准——ISO7816标准。然而该标准只严格定义了IC卡的物理特征及某些特定时序,预留了某些特性供不同厂家自己扩充。IC卡引脚示意如图1所示。

　　AT88SC1604卡为Atmel公司出品的大容量加密IC卡,内部有4个分区（分等分区卡和不等分区卡两种）,每个分区均有独立的安全验证逻辑。整张卡还有一个总的验证逻辑。对于等分区卡,内部前三个分区每个分区的EEPROM容量为4096×1位,分区四的容量为3656×1位,EEPROM按位组织。SLE4442卡为Siemens公司出品的小容量加密IC卡,EEPROM容量为256×8位,按字节组织。二者引脚特性如表1所列。

　　图2SLE4442卡的命令帧格式AT88SC1604的FUS引脚为编程信号端,PGM为擦、写控制信号端。这是与SLE4442卡在硬件特性上的不同之处。

　　表1引脚特性

　　引脚号〖〗C1〖〗C2〖〗C3〖〗C4〖〗C5〖〗C6〖〗C7〖〗C8AT88SC1604〖〗VCC〖〗RST〖〗CLK〖〗N.C.〖〗GND〖〗N.C.〖〗I/O〖〗N.C.SLE4442〖〗VCC〖〗RST〖〗CLK〖〗FUS〖〗GND〖〗N.C.〖〗I/O〖〗PGM

　　2AT88SC1604卡与SLE4442卡时序分析

　　AT88SC1604与SLE4442卡均符合ISO78163规定的同步协议,也就是在时钟的下降沿后读取数据。对于AT88SC1604卡,某个地址读、写时,需要先设定其内部地址计数器到指定地址,然后才能开始对该地址读写。时钟信号的每个下降沿,都会令其内部地址计数器的值自动增1;每次的复位操作,都会令其内部的地址计数器归零。由于其内部地址计数器的值是不可读的,因此在对该卡读、写之前,必须先复位一次,才能确保让其内部的地址计数器到指定的地址。而SLE4442卡则无需繁琐的地址计数器。SLE4442工作在命令/响应模式,每帧命令为3字节。对其内部某个地址读、写时,3字节的指令包含了该地址信息。其命令帧格式如图2所示。其中Control字段为命令关键字,Address字段为地址信息,Data字段为写操作时的待写入数据。这一点与AT88SC1604卡是截然不同的。

　　因此,当对插入的IC卡进行读写之前,必须先得到卡类型,才能按照对应的时序对其读写。SLE4442卡的复位与应答（ATR: Answer To Reset）时序如图3所示。

　　从图2中可以看出,SLE4442卡在复位后,需要额外的32个脉冲。此时输出的32位数据为卡对复位的应答响应。

　　图3SLE4442卡ATR操作AT88SC1604卡的复位操作时序如图4所示。

　　图4AT88SC1604卡复位操作AT88SC1604卡在复位后,地址计数器被清零,内部第0单元的数据被送到数据线上。以后每个时钟的下降沿,地址计数器自动增1,同时该地址单元的数据自动图5IC卡接口电路被送到数据线上。按照SLE4442卡的ATR复位方式对卡复位,会令AT88SC1604卡复位的同时,其内部地址计数器的值提高到32。如果接着按SLE4442卡的读时序发送3字节读命令,会将AT88SC1604卡的位地址计数器提高到56（字节地址为7）。此时按照统一的读时序就可以读出此字节地址的值。对于AT88SC1604卡,此地址为发行者区（IZ）;对SLE4442卡,此地址为厂商标识区（FZ）。若二者此地址的数据不同,则系统便能正确识别出该卡类型。这两个地址的数据出厂时可以根据需要定制,默认情况下AT88SC1604卡为0xFF,SLE4442卡为0x15。因此,可以按照读SLE4442卡的方式读第7字节地址。根据该地址的数据判断卡的类型。

　　3程序设计

　　系统IC卡接口电路如图5所示。

　　需要注意的一点是,IC卡在上电前,RST引脚必须保持低电平,上电后卡才会被“激活”。否则对于AT88SC1604卡,验证密码的操作将不会通过。

　　获取卡类型的程序如下：void ICReset (void)

　　{unsigned char i,ATRBuf\[4\];

　　IC_DAT=1;_nop_();_nop_();

　　/*释放数据口线*/

　　IC_RST=1;_nop_();_nop_();

　　IC_CLK=1;_nop_();_nop_();

　　IC_CLK=0;_nop_();_nop_();

　　IC_RST=0;_nop_();_nop_();/*复位操作结束*/

　　for(i=0;i<4;i++)

　　{ATRBuf\[i\]=ICReadByte ();

　　/*对于SLE4442卡,这是ATR操作*/

　　}

　　}

　　unsigned char ICReadByte (void)

　　{unsigned char i,RData=0;

　　IC_DAT=1;IC_CLK=0;_nop_();_nop_();

　　for(i=0;i<8;i++)

　　{RData<<=1;

　　RData =IC_DAT;

　　IC_CLK=1;_nop_();_nop_();IC_CLK=0;

　　}

　　return (DataInvert(RData));

　　/*将读出的数据逆序返回,为实际读取的数据*/

　　}

　　void ICSendCmd (unsigned char *CmdBuf)

　　{unsigned char i,j,ch;

　　IC_CLK=1;_nop_();_nop_();

　　IC_DAT=0;_nop_();_nop_();

　　IC_CLK=0;_nop_();_nop_();

　　/*IFD：SLE4442卡的启动条件*/

　　for(i=0;i<3;i++)

　　{ch=CmdBuf\[i\];

　　for(j=0;j<8;j++)

　　{IC_DAT=ch&0X01; /*输出数据到IC卡*/

　　IC_CLK=1;_nop_();_nop_(); IC_CLK=0;

　　ch>>=1;

　　}

　　}

　　IC_DAT=0;_nop_();_nop_();

　　IC_CLK=1;_nop_();_nop_();

　　IC_DAT=1;_nop_();_nop_();/*停止卡*/

　　}

　　unsigned charICGetCardType(void)

　　{unsigned char CmdBuf\[3\]={0x30,0x07,0xFF},ch,CardType=0;

　　ICReset (); /*发送32个脉冲*/

　　ICSendCmd (CmdBuf);/*发送24个脉冲*/

　　ch=ICReadByte (); /*读取该地址的值*/

　　switch(ch) {/*卡型判断*/

　　case0x15:CardType=CARD_TP_4442;

　　break;/*这是4442卡*/

　　case0xFF : CardType=CARD_TP_1604;

　　break;/*这是1604卡*/

　　default:break;

　　}

　　return CardType;/*返回卡类型编号*/

　　}

　　结语

　　通过分析两种卡读写时序的异同来编写控制程序,系统可以正确识别所插入IC卡的类型。之后,系统就可以分别按照相应的读写逻辑对其读写,达到了读写时序不同的两种卡在同一种系统中共存的目的。

　　参考文献

　　1于宏军,赵冬艳. 智能（IC）卡技术全书. 北京：电子工业出版社,1996

　　2Atmel. AT88SC1604 Datasheet

　　3Siemens. SLE4442 Datasheet

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