SLE4418/SLE4428 IC卡及其應(yīng)用

　　摘要：詳細介紹SLE4418/SLE4428 IC卡的操作邏輯，著重說明密碼校驗過程；給出操作流程和的應(yīng)用示例以及全部的操作源代碼。

　　關(guān)鍵詞：SLE4418/SLE4428 IC卡 校驗程序

　　概述

　　隨著國家“金卡工程”的不斷發(fā)展，各種IC卡應(yīng)用方案與系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，涉及到各個領(lǐng)域各個行業(yè)與部門，如各地的IC卡預(yù)付費表、

　　零售服務(wù)業(yè)的汀貨與送化等；而這些系統(tǒng)在各行業(yè)的推廣與實施，又進一步推動了IC卡的應(yīng)用。目前，我國在用的IC卡卡就有1億多，隨著科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟的不斷發(fā)展，IC卡必將得到更廣泛的應(yīng)用。

　　SLE4418/SLE4428卡是西門子公司的產(chǎn)品，價格便宜，使用方便，比較適合于數(shù)量較小的應(yīng)用，是我國使用較為廣泛的一種IC卡。

　　1 SLE4418/SLE4428 IC卡特點和操作時序分析

　　1.1 SLE4418/SLE4428 IC卡的基本特征

　　SLE4418 IC卡共有10248位EEPROM，可逐字節(jié)地進行寫操作與刪除操作，每個字節(jié)都有具有程序?qū)懕Ｗo位。SLE4428 IC除了以上功能外，還帶有程序密碼校驗邏輯（PSC）。由于SLE4418/SLE4428 IC卡內(nèi)置了高壓產(chǎn)生器，因而只需即可進行操作，簡化了接口電路的設(shè)計，可直接由單片機驅(qū)動，幾乎不要其它和外接元件。此瞳的基本特點如下：

　　①具有10248位的EEPROM存儲器；

　?、谝?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/字節(jié)">字節(jié)為編址單位；

　　③具有10241位保護存儲器，保護存儲器設(shè)置后不可撤消；

　　④三線串行總線；

　?、菘蛇M行10萬次擦寫操作；

　?、迶?shù)據(jù)保存10年；

　　⑦卡內(nèi)具有2個字節(jié)的PSC程序加密位，數(shù)據(jù)僅在密碼檢驗正確后，方可進行寫操作。

　　1.2 操作時序分析

　　SLE4418/SLE4428 IC卡通過三線串行總線性與芯片接口進行信息交換。數(shù)據(jù)在程序控制器的統(tǒng)一協(xié)議下，進行數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)換與安全邏輯校驗。SLE4418/SLE4428 IC卡的引腳配置及功能說明如圖1和表1。

　　表1 IC卡引腳功能

　　引腳名稱 功 能

　　VCC 工作電壓

　　RST 復(fù)位端

　　CLK 時鐘

　　N.C 空

　　GND 地

　　I/O 數(shù)據(jù)線

　?。?）復(fù)位與復(fù)位應(yīng)答

　　IC卡在上電時，芯片進入到上電復(fù)位狀態(tài)（POR），POR由一個復(fù)位操作（Reset）終止。當(dāng)RST引腳由“0”狀態(tài)變換變換為“1”狀態(tài)時結(jié)束。復(fù)位時，將終止所有當(dāng)前的操作命令。

　　上電復(fù)位（POR）后，地在寫數(shù)據(jù)或刪除數(shù)據(jù)前，必須先進行一次讀操作。芯片復(fù)位時，地址計數(shù)器偏移置被設(shè)置為“0”，第一個數(shù)據(jù)位出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線（I/O）上中，如圖2所示。

　　（2）命令輸入邏輯

　　SLE4418/SLE4428共有5條控制命令，SLE4428另有3條密碼操作命令，如表2所列。

　　表2 SLE4418/SLE4428IC卡操作命令

　　字節(jié)1 字節(jié)2 字節(jié)3 操作內(nèi)容

　　S0 S1 S2 S3 S4 S5 A8 A9 A0～A7 D0～D7 　

　　1 0 0 0 1 1 地址高位

　　地址低位

　　輸入數(shù)據(jù) 帶保護位寫與刪除

　　1 1 0 0 1 1 輸入數(shù)據(jù) 不帶保護寫或刪除

　　0 0 0 0 1 1 比較數(shù)據(jù) 帶信號位寫（校驗）

　　0 0 1 1 1 1 忽略 帶保護位數(shù)（讀9位）

　　0 1 1 1 0 0 忽略 （不帶保護位讀（讀8位）

　　0 1 0 0 1 1 1 1 253 位掩碼 寫錯誤計數(shù)器

　　1 0 1 1 0 0 1 1 254 PSC字節(jié)1 校驗第一個PSC字節(jié)

　　1 0 1 1 0 0 1 1 255 PSC字節(jié)2 校驗第二個PSC字節(jié)

　　由表2可看出，每條命令由6位控制位，10位地址位和1個字節(jié)的數(shù)據(jù)組成。進行寫數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)字節(jié)即是所要寫入的數(shù)據(jù)，可見SLE4418/SLE4428不能進行一次性多字節(jié)的數(shù)據(jù)，可見SLE4418/SLE4428不能進行一次性多字節(jié)的寫操作；讀數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)忽略不計，一次性可讀出多字節(jié)。當(dāng)RST由“0”狀態(tài)變?yōu)椤?”狀態(tài)，CLK由“0”狀態(tài)變?yōu)椤?”狀態(tài)時命令輸入邏輯啟動。命令輸入完成后，設(shè)置RST為“0”狀態(tài)，時序如圖3所示。

　　（3）寫操作/刪除操作邏輯

　　對IC卡進行寫操作，意味著數(shù)據(jù)位由“1”狀態(tài)變?yōu)椤?”狀態(tài)；刪除操作意消味著數(shù)據(jù)位由“0”狀態(tài)變?yōu)椤?”狀態(tài)。SLE4418/SLE4428 IC卡在進行寫操作與刪除操作時，時鐘（CLK）必須進行延續(xù)。一般來說，單獨的寫操作或者單獨的刪除操作，數(shù)據(jù)輸入后，時鐘須延續(xù)103個脈沖，數(shù)據(jù)刪除后立即進行寫操作則需要延續(xù)203個時鐘脈沖。SLE4418/SLE4428 IC卡具有三種擦寫操作，即刪除操作后立即寫操作、單獨的寫操作與單獨的刪除操作三種方式。如圖4所示。寫保護位時，只須將數(shù)據(jù)重寫一次，當(dāng)?shù)诙螌懭氲臄?shù)據(jù)與前一次寫入的數(shù)據(jù)相同時，設(shè)置保護位。保護位一旦設(shè)置便不能更改。

　?。?）讀操作邏輯

　　按表2配置好讀命令后，輸入命令即啟動讀操作。當(dāng)CLK為“0”狀態(tài)變?yōu)椤?”狀態(tài)時，第一位數(shù)據(jù)出現(xiàn)在I/O數(shù)據(jù)線上，此后每個CLK脈沖即接收1位數(shù)據(jù)。接收8位或9位數(shù)據(jù)（帶保護位時，第9位為保護位）時即為1個字節(jié)。每讀完1個字節(jié)，IC卡地址計數(shù)器偏移量自動加1。當(dāng)RST為“0”狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤?”狀態(tài)時，讀操作結(jié)束。讀時序邏輯如圖5所示。

　?。?）密碼校驗邏輯

　　SLE4428 IC卡具有2個字節(jié)的密碼保護字節(jié)（地址偏移量分別為1022、1023）以及1個錯誤計數(shù)器（地址偏移量為1021）。如果沒有進行密碼校驗，則SLE4428 IC卡只能讀出，不能寫入，也不能讀取密碼字節(jié)。在沒有通過密碼校驗即讀取密碼字節(jié)，將返回“00”.進行密碼校驗時，必須按以下步驟進行。

　　*改變一個沒有寫入的位（沒有寫入的位，其當(dāng)前狀態(tài)為“1”，改變一個沒有寫入的位即使期由“1”狀態(tài)變?yōu)椤?”狀態(tài)）；

　　*寫入第一位密碼；

　　*寫入第二位密碼；

　　*刪除錯誤計數(shù)器。

　　密碼校驗的時序邏輯如圖6所示。（寫錯誤計數(shù)器請參看寫時序邏輯）。

　　對于密碼校驗，雖然操作流程說得很清楚，但實際使用時如何實現(xiàn)，還是有一些技巧，因而同時列出圖7所示的操作流程，以供參考。

　　2 SLE4418/SLE4428在予付費系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　預(yù)付費系統(tǒng)最先是為了解決電能表收費難而提出的一種收費管理方式，在得到用戶的認可后，逐步在水、氣行業(yè)得到推廣，并有在其它行業(yè)得到應(yīng)用的趨勢。不管其行業(yè)如何，預(yù)付費管理系統(tǒng)，歸根到底是收費問題，因而管理與操作方式上具有一般性。下面以飛利浦的87LPC764處理器芯片為例進行介紹。

　　圖8

　　預(yù)付費系統(tǒng)基本電路原理如圖8所示。

　　圖8中，J1為IC卡卡座；U1為87LPC764單片機；U2為串行存儲器，用于保存現(xiàn)場數(shù)據(jù)；SIGN為信號輸入；BIT、STAGE、DATA為顯示輸出線，以串行的形式驅(qū)動LED顯示器 Power為顯示輸出線，以串行的形式驅(qū)動LED顯示器；Power為電源監(jiān)控，以保護電源電壓切斷時導(dǎo)至的數(shù)據(jù)安全問題；Ctrl為控制輸出線，用于控制受器件。主程序流程如圖9所示。