ic卡技术及其应用

IC卡技术及其应用,杨振野 编著,中国科学院教材建设专家委员会教材建设立项项目 高等院校信息与电子技术类规划教材,第一章 基础知识,1.1 IC卡的概念 1.2 I2C总线 1.3 CRC码原理 1.4 IC卡技术有关标准,IC卡的概念,IC卡的主要特点 高可靠性 高安全性 大存储量 方便使用 多应用类型,IC卡的概念,IC卡的发展历程 1968年，德国，将集成电路装入身份识别卡 1969年12月，日本，提出一种制造安全可靠的信用卡方 1974年，法国，系统的IC卡运作方案,IC卡的概念,1977年6月，CII-Honeywell Bull公司，存储型IC卡的雏形 1978年，第一张采用Siemens SIKART集成电路芯片的IC卡身份识别及交易卡 1980年3月，法国的存储卡研究组织（memory card group）正式成立 1980年11月，第一张装有CPU的IC卡诞生,IC卡的概念,国际组织 国际标准化组织，ISO，International Organization for Standardization 国际电工技术委员会，IEC，International Electro-technical Commission,IC卡的概念,国外主要IC卡企业Siemens、Atmel、Motorola、Bull（法国布尔公司）、Schlumberger（法国斯伦贝谢公司）、ISSI、STMicroelectronics（意法半导体有限公司）、Samsung、Philips、Toshiba、Hitachi,IC卡的概念,国内主要IC卡企业 上海复旦微电子、深圳市明华澳汉、北京握奇、北京航天金卡、北京中电智能卡公司、华旭金卡、北京华大、上海贝岭、北京大唐微电子、上海华虹集团、天津环球磁卡、深圳德诚信用卡制造有限公司,IC卡的概念,IC卡的应用领域 电信行业 公安行业 公共交通 建设及公用事业,IC卡的概念,IC卡的应用领域 劳动和社会保障行业 税务行业 组织机构代码IC卡 石油石化行业启动了IC加油卡工程,IC卡的概念,IC卡的分类 根据集成电路类型分类 存储卡 逻辑加密卡 CPU卡 信息纽扣（TM卡）,IC卡的概念,IC卡的分类 根据卡与外界数据交换的界面不同分类 接触式IC卡 非接触式IC卡 双界面卡,IC卡的概念,IC卡的分类 根据卡的应用领域不同分类 金融卡 又可以分为信用卡和现金卡两种 非金融卡 实际包含金融卡之外的所有领域，诸如电信、旅游、教育和公交等,IC卡的概念,IC卡应用系统的基本组成 IC卡 用卡装置 IC卡读写器与被控制对象的集成 管理系统 由普通微机系统和IC卡读写器组成,IC卡的概念,IC卡应用系统的基本组成,IC卡的概念,IC卡的卡基材料 卡基：IC卡的塑料卡片基体 ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯） PVC（聚氯乙烯） PET（聚酯） Melinex,I2C总线,什么是I2C总线？ I2C（inter-integrated circuit） Philips公司于20世纪80年代提出 两线式串行总线，用于微处理器与外围器件的连接 广泛应用于各种以串行通信方式作为接口的集成电路,I2C总线,I2C总线的特点 接口线数少 除地线外只有两条连线 硬件占用的空间小 可以支持多主控方工作方式 任何能够进行发送和接收的器件都可以成为主控方,I2C总线,I2C总线的构成 数据线SDA 双向，即每个器件都必须以OC或OD方式连接 时钟线SCL 对多主控器件的总线，双向 对于单一主控器件的总线，单向,I2C总线,状态 总线备用时，SDA和SCL，高电阻高电平状态 关闭I2C总线时，SCL钳位于低电平 速率 标准模式下，100kb/s 高速模式下，400kb/s,I2C总线,I2C总线上的数据位传送 SCL高电平时，SDA上必须保持有稳定的逻辑电平状态 高电平为数据1，低电平为数据0 SCL低电平时，允许SDA的电平状态变化,I2C总线,I2C总线上的数据位传送,I2C总线,三种类型信号 起始信号 SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据 停止信号 SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，终止传送数据,I2C总线,三种类型信号 应答信号 接收数据的器件在接收到8bit数据后，向发送数据的器件发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据,I2C总线,串行总线上的数据通信,I2C总线,I2C总线的基本操作器件概念 主器件 发送控制字节到总线上的器件被称为主器件 从器件 接收控制字节的器件则被称为从器件,任一器件都可以作为主器件或从器件,I2C总线,I2C总线的基本操作控制字节 在起始信号之后 bit7bit4，器件的类型识别符 bit3bit1，片选 bit0，读、写选择位 1为读操作，0为写操作,I2C总线,I2C总线的基本操作写操作 写字节、写页 操作时序,I2C总线,I2C总线的基本操作读操作 随机读 读取指定地址的数据 当前地址读 读取当前地址的数据 顺序读 读取连续的数据,I2C总线,I2C总线的基本操作读操作 操作时序,I2C总线,与MCS-51系列单片机接口 P1和P3口中任选两条作为接口线 分别用电阻（通常用5.1k电阻）上拉至5V电源 或者用P0或P2口按位控方式,CRC码原理,基础知识 CRC（cyclic redundancy check）码：循环冗余校验码 目的：校验数据传送是否正确 采用了r位校验，强于奇偶校验,CRC码原理,基本原理 发送端：根据要传送的k位二进制码序列，以一定的规则产生一个用于校验的r位校验码附在原始数据后边，一起发送出去 接收端：根据数据码和CRC码之间所遵循的规则进行校验，以确定数据通信过程中是否出错,CRC码原理,CRC码算法一些定义 一个数码组可以表示成一个多项式 01100101B 可表示为x6+x5+x2+1 P(x)：原始数据k-1次多项式 G(x)：生成多项式，r-1次 R(x) ：CRC多项式 T(x)：编码后带有CRC码的数据多项式,CRC码原理,CRC码算法 P(x)乘以x ：对应的二进制码序列左移r位 除以G(x)：所得余式为R(x) T(x) = xr P(x) + R(x) 接收方解码：将T(x)除以G(x)，如果余数为0，则说明传送中无错误发生，否则说明传送有误。,CRC码原理,例子： 待传送的原始数据为1110B：P(x) = x3+x2+x 生成多项式为1100B ：G(x)=x3+x2，r=3 则R(x)=x，过程如下：,CRC码原理,例子 T(x)=(x6+x5+x4)+(x2)=x6+x5+x4+x2, 即 1110000B + 100B = 1110100B 接受端：无余数则传输正确 这里的“减法”非一般意义减法，而是逻辑异或运算,CRC码原理,CRC码硬件电路的实现方法除法电路可以采用CPLD来实现,CRC码原理,比特型算法 1）将新到来的bit（INPUT）与bit0（LSB）做异或运算产生待移入bit7（MSB）的临时位。 2）将bit1移入bit0，bit2移入bit1。 3）将bit3与临时位做异或运算后移入bit2。,CRC码原理,比特型算法 4）将bit4与临时位做异或运算后移入bit3。 5）将bit5移入bit4，bit6移入bit5，bit7移入bit6。 6）将临时位移入bit7。,IC卡技术有关标准,IC卡的基本标准 接触式IC卡的基本标准 GB/T149161994、GB/T16649.11996、GB/T16649.21996、GB /T16649.31996、GB /T175521998、GB/T175541998、ISO/IEC7810:1995、ISO/IEC103731:1998、ISO/IEC103733:2001、ISO/IEC7816.11998,IC卡技术有关标准,IC卡的基本标准 非接触式IC卡的基本标准 目前国际上还没有统一的标准，可供选用的几个标准是ISO/IEC10536、ISO/IEC14443、ISO/IEC15693和ISO/IEC18000,IC卡技术有关标准,有关IC卡应用的标准和规范 社会保障卡建设总体规划 中国金融集成电路（IC）卡规范V2.0 JR/T 00082000 银行卡发卡行标识代码及卡号 中国石化加油IC卡应用规范V1.0 ISO 85831，2，3,IC卡技术有关标准,有关IC卡机具的标准GB/T 182392000、GB92541998、GB/T176181998、GB49432001 涉及IC卡机具的功能、电源适应能力、电气安全性、环境适应性、可靠性和电磁兼容性等20多项,IC卡技术有关标准,IC卡的测试标准 GB/T175541998 ，识别卡测试方法，描述了GB/T14916、GB/T15120、GB/T17552和GB/T16649所规定的识别卡的测试方法,