加密IC卡保險(xiǎn)柜控制器的設(shè)計(jì)

加密IC卡保險(xiǎn)柜控制器的設(shè)計(jì)

摘要：詳細(xì)闡述IC卡保險(xiǎn)柜控制器的原理、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)等內(nèi)容；給出電路原理圖和主程序流程圖。

隨著社會(huì)的進(jìn)步和為民生活水平的提高，為們出差、旅游和度假的機(jī)會(huì)日益增加。在賓館、飯店等居住場所都需要一保險(xiǎn)柜來保存貴重物品和易失物品，即便在家里，也往往需要有一個(gè)地方來保存一些單據(jù)等物品。傳統(tǒng)的手段已不能滿足人們對(duì)其安全性和靈活性要求，把應(yīng)用愈來愈廣泛的IC卡技術(shù)應(yīng)用到保險(xiǎn)柜上，可以充分滿足這方面的需求。例如，根據(jù)客戶要求，可以給每個(gè)房間配備一個(gè)帶有IC卡電子門鎖的保險(xiǎn)柜供他們存放物品；待客人走后，可以靈活地對(duì)保險(xiǎn)柜的密碼進(jìn)行重新設(shè)置，更換IC卡。下面對(duì)我們自行設(shè)計(jì)的加密型IC卡保險(xiǎn)柜的核心部件--控制器件一詳細(xì)的介紹。

一、控制器的硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的主要任務(wù)是完成對(duì)IC卡的識(shí)別和控制，因此，首先介紹一下所選用的IC卡。

1.SLE4442加密IC卡簡介

目前市場上的IC卡種類較多，比較有代表性的有ATMEL公司的AT系列和SIEMENS公司的SLE系列。我們根據(jù)用戶的要求和市場的供給情況選用了SIEMENS公司設(shè)計(jì)的SLE4442卡。此卡的特點(diǎn)是：

（1）卡內(nèi)有2K位的存儲(chǔ)容量和完全獨(dú)立的可編程邏輯代碼存儲(chǔ)器（PSC）；

（2）多存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，其中包括256×8位EEPROM，32×1位PROM的4×8位EEPROM型加密存儲(chǔ)器；

（3）串行口滿足ISO7816同步傳遞協(xié)議；

（4）每一字節(jié)的擦除/寫入時(shí)間為2.5ms；

（5）存儲(chǔ)器可擦除1000次以上，數(shù)據(jù)可保存10年以上。

SLE4442型IC卡的觸點(diǎn)排列及功能如圖1所示。

SLE4442芯片的傳送協(xié)議包括4種模式。

（1）復(fù)位和復(fù)位響應(yīng)

復(fù)位可在操作期間任何時(shí)候進(jìn)行。在復(fù)位響應(yīng)期間，任何開始和停止條件均被禁止。復(fù)位與復(fù)位響應(yīng)時(shí)序如圖2所示。

（2）命令方式

每個(gè)命令由起始條件、1個(gè)3字節(jié)長的命令和停止條件構(gòu)成。命令方式時(shí)序如圖3所示。

起始條件：CLK處于高狀態(tài)H期間，I/O的下降沿。

停止條件：CLK處于高狀態(tài)H期間，I/O的上升沿。

（3）輸出數(shù)據(jù)方式

在這種試上，IC卡發(fā)送數(shù)據(jù)至接口設(shè)備IFD。在CLK上第一個(gè)下降沿后，I/O上第一位有辯效，最后一個(gè)數(shù)據(jù)位之后，需要一個(gè)額外的時(shí)鐘脈沖，以設(shè)置I/O處于高狀態(tài)，同時(shí)準(zhǔn)備IC卡接收新的命令。在這種方式下，任何開始和停止條件均被禁止。輸出數(shù)據(jù)方式時(shí)序如圖4所示。

（4）處理方式

在第一個(gè)CLK的下降沿，將I/O線從高狀態(tài)H切換至低狀態(tài)L并開始處理，直到低狀態(tài)L的I/O被設(shè)置成高狀態(tài)H結(jié)束。在這種方式下，任何開始和停止條件均被禁止。處理方式時(shí)序如圖5所示。

SLE4442卡共有7個(gè)命令，每個(gè)命令包括3個(gè)字節(jié)，其命令格式及功能如表1所列。

表1 SLE4442命令

字節(jié)1控制字節(jié)字節(jié)2地址字節(jié)字節(jié)3數(shù)據(jù)字節(jié)操 作B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0A7A0D7D00 0 1 1 0 0 0 0地址無 效讀/從給定的字節(jié)地址至用戶存儲(chǔ)器結(jié)束0 0 1 1 1 0 0 0地址輸入數(shù)據(jù)編程輸入地址對(duì)應(yīng)的用戶存儲(chǔ)區(qū)0 0 1 1 0 1 0 0無效無 效讀保護(hù)存儲(chǔ)器0 0 1 1 1 1 0 0地址無 效寫保護(hù)存儲(chǔ)器中的保護(hù)位0 0 1 1 0 0 0 1地址無 效讀保密存儲(chǔ)器0 0 1 1 1 0 0 1地址輸入數(shù)據(jù)寫/編程輸入址對(duì)應(yīng)的保密存儲(chǔ)器0 0 1 1 0 0 1 1地址輸入數(shù)據(jù)比較可編程密碼PSC字節(jié)

這里只介紹比較可編程密碼PSC命令的使用。比較過程由4個(gè)步驟組成：

①寫錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器EC（至少1位）。地址0。密碼比較結(jié)果將在錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器中反饋，3次密碼出錯(cuò)IC卡被阻塞。

②比較PSC字節(jié)1，地址1。寫完錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器之后，以不同的命令格式送入3個(gè)密碼字節(jié)。密碼比較成功，將通過刷新錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器來識(shí)別，然后施加上操作電壓，就可以對(duì)所有存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作了。

③比較PSC字節(jié)2，地址2。

④比較PSC字節(jié)3，地址3。

芯片在出廠時(shí)可根據(jù)用戶

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