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(三)接觸式IC物理特性及傳輸協議

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1. 接觸式IC卡的電信號和傳輸協議

ISO/IEC 7816-3/10中規定了電源及信號的結構,以及IC卡和讀寫器之間的信息交換,包括信號頻率,電壓電平,電流值,奇偶校驗協定,操作過程,傳送機制以及讀寫器與IC卡之間的通信協定等。

IC卡支持兩種協議,同步傳輸協議和異步傳輸協議,前者適用於邏輯加密卡,後者適用於內含微處理器的智能卡。

1.1 觸點的功能

在ISO 7816-2只不過對於IC卡的8個觸點做了如下規定

  • IO:IC卡的數據輸入輸出端口
  • VCC:電源電壓輸入端口。電壓容錯範圍為百分之10
  • GND:地
  • VPP:EEPROM的編程電壓輸入端。一般IC卡內都有升壓電路,將Vcc的電壓升到EEPROM的編程電壓,VPP觸點就無用了。
  • CLK:時鐘或定時信號輸入端
  • RST:復位信號,可以由讀寫器提供復位信號給RST觸點;由IC卡內部的復位控制電路加電時產生內部復位信號。

1.2 IC卡的操作過程和卡的復位

  1.21 讀寫器與卡之間對話的操作順序

  1. 讀寫器連接卡,並激活IC卡。
  2. 卡的冷復位。
  3. 卡對復位應答
  4. 在卡與讀寫器之間進行連續的信息交換。
  5. 讀寫器停活IC卡。

  1.22 讀寫器激活IC卡的操作順序

  1. RST處於L狀態。
  2. VCC加電。
  3. 讀寫器的IO端處於接收狀態。
  4. 提供穩定的CLK。

  1.23 IC卡的復位

  復位有冷復位和熱復位兩種

  (1)冷復位:當IC卡的電源電壓和其他信號從靜止狀態按照一定的順序加上時,稱為冷復位,IC卡發回應答信號ATR。

  (2)熱復位:在電源電壓Vcc和時鐘CLK處於激活狀態下,讀寫器發出的復位稱為熱復位,IC卡回應應答信號ATR。

    卡與讀寫器的交互,總是始於冷復位,之後,讀寫器可啟動熱復位但非必須。

   1)冷復位

  1. 加時鐘信號
  2. IO端口要在200個時鐘周期內被拉高
  3. 至少在加時鐘信號400個周期後將RST拉高
  4. 等待IC應答(將IO端口拉低)

   2)熱復位

  1. 穩定的CLK和VCC
  2. 將RST拉低至少400個時鐘周期
  3. RST拉高後等待IC卡應答(將IO拉低);

  1.24 停活

  當信息交換結束或者失敗時(如卡無響應或者發現卡被移除),讀寫器應按照以下順序停活IC卡。

  1. RST狀態為L
  2. CLK狀態為L
  3. IO狀態為A
  4. VCC被降到0

1.3 異步傳輸和復位應答

  復位應答是以字符為單位進行傳輸。

1.31 字符幀

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  在傳輸字符幀前,IO處於狀態Z。

  每個字符幀由10位組成:一位起始位為狀態A,8位數據位,一位校驗位。每一位在IO觸點上持續的時間定義為基本基本時間單元etu,在復位應答期間,1etu=372個時鐘周期,即1etu=372/f。

  接收方在每一位中間0.5+-2etu采樣,采樣時間應少於0.2etu。

  連個連續的字符之間的延時至少為12個時間單元包括10個etu和一段保護時間。在保護時間內,讀寫器和卡都處於接收狀態,因此觸點IO處於狀態Z。

  在復位應答期間,卡發出的連續兩個字符的起始位下降沿之間的延時不能超過9600etu,這是最大初始等待時間。

  當奇偶校驗不正確時,從起始位下降沿之後的10.5個etu開始,接收方發送狀態A做出錯誤信號,該信號的寬度為一個etu或則2個etu,發送方在起始位下降沿11個etu處檢查IO,如果IO為Z那麽正確,如果IO為A那麽有錯,可能要重發,T=0異步傳輸協議的卡必須重發。

1.32 卡復位信息

  主要包括IC卡的發行者,應用標識符已經傳輸的基本參數。假如讀寫器發行問題,可立即停止操作或為後面操作提供指示。

  卡產生的復位應答信息按以下順序傳輸,初始字符TS,格式字符T0,接口字符TAi~TDi,歷史字符T1~T15。具體參考TS 102 211手冊。

1.33 協議和參數選擇PPS

  在復位應答後,如果處於協商模式,則允許讀寫器向卡發送PPS請求。其過程如下

  1. 讀寫器發送PPS請求。
  2. 若卡接收到正確的PPS請求,則發送PPS確認信號來響應,否則將超出等待時間。
  3. 或卡成功交換PPS請求和PPS響應,這就選擇好了新的協議類型和傳輸參數,然後按規定將數據從讀寫器送到卡中。
  4. 若卡收到錯誤PPS請求,則不發送PPS響應。
  5. 若讀寫器收到錯誤PPS響應,將卡復位或則拒絕。

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