SLE4418/SLE4428 IC卡及其應(yīng)用

　　摘要：詳細(xì)介紹SLE4418/SLE4428 IC卡的操作邏輯，著重說(shuō)明密碼校驗(yàn)過(guò)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(yàn)程序

　　概述

　　隨著國(guó)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(gè)領(lǐng)域各個(gè)行業(yè)與部門，如各地的IC卡預(yù)付費(fèi)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(shí)施，又進(jìn)一步推動(dòng)了IC卡的應(yīng)用。目前，我國(guó)在用的IC卡卡就有1億多，隨著科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)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(jià)格便宜，使用方便，比較適合于數(shù)量較小的應(yīng)用，是我國(guó)使用較為廣泛的一種IC卡。

　　1 SLE4418/SLE4428 IC卡特點(diǎn)和操作時(shí)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(jìn)行寫操作與刪除操作，每個(gè)字節(jié)都有具有程序?qū)懕Ｗo(hù)位。SLE4428 IC除了以上功能外，還帶有程序密碼校驗(yàn)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(jìn)行操作，簡(jiǎn)化了接口電路的設(shè)計(jì)，可直接由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)，幾乎不要其它和外接元件。此瞳的基本特點(diǎn)如下：

　　①具有10248位的EEPROM存儲(chǔ)器；

　　②以字節(jié)為編址單位；

　　③具有10241位保護(hù)存儲(chǔ)器，保護(hù)存儲(chǔ)器設(shè)置后不可撤消；

　?、苋€串行總線；

　?、菘蛇M(jìn)行10萬(wàn)次擦寫操作；

　?、迶?shù)據(jù)保存10年；

　?、呖▋?nèi)具有2個(gè)字節(jié)的PSC程序加密位，數(shù)據(jù)僅在密碼檢驗(yàn)正確后，方可進(jìn)行寫操作。

　　1.2 操作時(shí)序分析

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

　　N.C 空

　　GND 地

　　I/O 數(shù)據(jù)線

　　（1）復(fù)位與復(fù)位應(yīng)答

　　IC卡在上電時(shí)，芯片進(jìn)入到上電復(fù)位狀態(tài)（POR），POR由一個(gè)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(shí)結(jié)束。復(fù)位時(shí)，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(jìn)行一次讀操作。芯片復(fù)位時(shí)，地址計(jì)數(shù)器偏移置被設(shè)置為“0”，第一個(gè)數(shù)據(jù)位出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線（I/O）上中，如圖2所示。

　?。?）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(hù)位寫與刪除

　　1 1 0 0 1 1 輸入數(shù)據(jù) 不帶保護(hù)寫或刪除

　　0 0 0 0 1 1 比較數(shù)據(jù) 帶信號(hào)位寫（校驗(yàn)）

　　0 0 1 1 1 1 忽略 帶保護(hù)位數(shù)（讀9位）

　　0 1 1 1 0 0 忽略 （不帶保護(hù)位讀（讀8位）

　　0 1 0 0 1 1 1 1 253 位掩碼 寫錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器

　　1 0 1 1 0 0 1 1 254 PSC字節(jié)1 校驗(yàn)第一個(gè)PSC字節(jié)

　　1 0 1 1 0 0 1 1 255 PSC字節(jié)2 校驗(yàn)第二個(gè)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(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)組成。進(jìn)行寫數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)字節(jié)即是所要寫入的數(shù)據(jù)，可見(jiàn)SLE4418/SLE4428不能進(jìn)行一次性多字節(jié)的數(shù)據(jù)，可見(jiàn)SLE4418/SLE4428不能進(jìn)行一次性多字節(jié)的寫操作；讀數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)忽略不計(jì)，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(shí)命令輸入邏輯啟動(dòng)。命令輸入完成后，設(shè)置RST為“0”狀態(tài)，時(shí)序如圖3所示。

　　（3）寫操作/刪除操作邏輯

　　對(duì)IC卡進(jìn)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(jìn)行寫操作與刪除操作時(shí)，時(shí)鐘（CLK）必須進(jìn)行延續(xù)。一般來(lái)說(shuō)，單獨(dú)的寫操作或者單獨(dú)的刪除操作，數(shù)據(jù)輸入后，時(shí)鐘須延續(xù)103個(gè)脈沖，數(shù)據(jù)刪除后立即進(jìn)行寫操作則需要延續(xù)203個(gè)時(shí)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(dú)的寫操作與單獨(dú)的刪除操作三種方式。如圖4所示。寫保護(hù)位時(shí)，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(shí)，設(shè)置保護(hù)位。保護(hù)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(dòng)讀操作。當(dāng)CLK為“0”狀態(tài)變?yōu)椤?”狀態(tài)時(shí)，第一位數(shù)據(jù)出現(xiàn)在I/O數(shù)據(jù)線上，此后每個(gè)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(hù)位時(shí)，第9位為保護(hù)位）時(shí)即為1個(gè)字節(jié)。每讀完1個(gè)字節(jié)，IC卡地址計(jì)數(shù)器偏移量自動(dòng)加1。當(dāng)RST為“0”狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤?”狀態(tài)時(shí)，讀操作結(jié)束。讀時(shí)序邏輯如圖5所示。

　?。?）密碼校驗(yàn)邏輯

　　SLE4428 IC卡具有2個(gè)字節(jié)的密碼保護(hù)字節(jié)（地址偏移量分別為1022、1023）以及1個(gè)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器（地址偏移量為1021）。如果沒(méi)有進(jìn)行密碼校驗(yàn)，則SLE4428 IC卡只能讀出，不能寫入，也不能讀取密碼字節(jié)。在沒(méi)有通過(guò)密碼校驗(yàn)即讀取密碼字節(jié)，將返回“00”.進(jìn)行密碼校驗(yàn)時(shí)，必須按以下步驟進(jìn)行。

　　*改變一個(gè)沒(méi)有寫入的位（沒(méi)有寫入的位，其當(dāng)前狀態(tài)為“1”，改變一個(gè)沒(méi)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(cuò)誤計(jì)數(shù)器。

　　密碼校驗(yàn)的時(shí)序邏輯如圖6所示。（寫錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器請(qǐng)參看寫時(shí)序邏輯）。

　　對(duì)于密碼校驗(yàn)，雖然操作流程說(shuō)得很清楚，但實(shí)際使用時(shí)如何實(shí)現(xiàn)，還是有一些技巧，因而同時(shí)列出圖7所示的操作流程，以供參考。

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

　　預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)最先是為了解決電能表收費(fèi)難而提出的一種收費(fèi)管理方式，在得到用戶的認(rèn)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(shì)。不管其行業(yè)如何，預(yù)付費(fèi)管理系統(tǒng)，歸根到底是收費(fèi)問(wèn)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(jìn)行介紹。

　　圖8

　　預(yù)付費(fèi)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(jī)；U2為串行存儲(chǔ)器，用于保存現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)；SIGN為信號(hào)輸入；BIT、STAGE、DATA為顯示輸出線，以串行的形式驅(qū)動(dòng)LED顯示器 Power為顯示輸出線，以串行的形式驅(qū)動(dòng)LED顯示器；Power為電源監(jiān)控，以保護(hù)電源電壓切斷時(shí)導(dǎo)至的數(shù)據(jù)安全問(wèn)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。