接触式IC物理特性及传输协议

Posted 2020-10-19 a-lai

1. 接触式IC卡的电信号和传输协议

ISO/IEC 7816-3/10中规定了电源及信号的结构，以及IC卡和读写器之间的信息交换，包括信号频率，电压电平，电流值，奇偶校验协定，操作过程，传送机制以及读写器与IC卡之间的通信协定等。

IC卡支持两种协议，同步传输协议和异步传输协议，前者适用于逻辑加密卡，后者适用于内含微处理器的智能卡。

 

1.1 触点的功能

在ISO 7816-2只不过对于IC卡的8个触点做了如下规定

• IO：IC卡的数据输入输出端口
• VCC：电源电压输入端口。电压容错范围为百分之10
• GND：地
• VPP：EEPROM的编程电压输入端。一般IC卡内都有升压电路，将Vcc的电压升到EEPROM的编程电压，VPP触点就无用了。
• CLK：时钟或定时信号输入端
• RST：复位信号，可以由读写器提供复位信号给RST触点；由IC卡内部的复位控制电路加电时产生内部复位信号。

 

1.2 IC卡的操作过程和卡的复位

　　1.21 读写器与卡之间对话的操作顺序

1. 读写器连接卡，并激活IC卡。
2. 卡的冷复位。
3. 卡对复位应答
4. 在卡与读写器之间进行连续的信息交换。
5. 读写器停活IC卡。

　　1.22 读写器激活IC卡的操作顺序

1. RST处于L状态。
2. VCC加电。
3. 读写器的IO端处于接收状态。
4. 提供稳定的CLK。

　　1.23 IC卡的复位

　　复位有冷复位和热复位两种

　　（1）冷复位：当IC卡的电源电压和其他信号从静止状态按照一定的顺序加上时，称为冷复位，IC卡发回应答信号ATR。

　　（2）热复位：在电源电压Vcc和时钟CLK处于激活状态下，读写器发出的复位称为热复位，IC卡回应应答信号ATR。

　　　　卡与读写器的交互，总是始于冷复位，之后，读写器可启动热复位但非必须。

　　　1）冷复位

1. 加时钟信号
2. IO端口要在200个时钟周期内被拉高
3. 至少在加时钟信号400个周期后将RST拉高
4. 等待IC应答（将IO端口拉低）

　　　2）热复位

1. 稳定的CLK和VCC
2. 将RST拉低至少400个时钟周期
3. RST拉高后等待IC卡应答（将IO拉低）；

　　1.24 停活

　　当信息交换结束或者失败时（如卡无响应或者发现卡被移除），读写器应按照以下顺序停活IC卡。

1. RST状态为L
2. CLK状态为L
3. IO状态为A
4. VCC被降到0

 

1.3 异步传输和复位应答

　　复位应答是以字符为单位进行传输。

1.31 字符帧

　　

　　在传输字符帧前，IO处于状态Z。

　　每个字符帧由10位组成：一位起始位为状态A，8位数据位，一位校验位。每一位在IO触点上持续的时间定义为基本基本时间单元etu，在复位应答期间，1etu=372个时钟周期，即1etu=372/f。

　　接收方在每一位中间0.5+-2etu采样，采样时间应少于0.2etu。

　　连个连续的字符之间的延时至少为12个时间单元包括10个etu和一段保护时间。在保护时间内，读写器和卡都处于接收状态，因此触点IO处于状态Z。

　　在复位应答期间，卡发出的连续两个字符的起始位下降沿之间的延时不能超过9600etu，这是最大初始等待时间。

　　当奇偶校验不正确时，从起始位下降沿之后的10.5个etu开始，接收方发送状态A做出错误信号，该信号的宽度为一个etu或则2个etu，发送方在起始位下降沿11个etu处检查IO，如果IO为Z那么正确，如果IO为A那么有错，可能要重发，T=0异步传输协议的卡必须重发。

 

1.32 卡复位信息

　　主要包括IC卡的发行者，应用标识符已经传输的基本参数。假如读写器发行问题，可立即停止操作或为后面操作提供指示。

　　卡产生的复位应答信息按以下顺序传输，初始字符TS，格式字符T0，接口字符TAi~TDi,历史字符T1~T15。具体参考TS 102 211手册。

 

1.33 协议和参数选择PPS

　　在复位应答后，如果处于协商模式，则允许读写器向卡发送PPS请求。其过程如下

1. 读写器发送PPS请求。
2. 若卡接收到正确的PPS请求，则发送PPS确认信号来响应，否则将超出等待时间。
3. 或卡成功交换PPS请求和PPS响应，这就选择好了新的协议类型和传输参数，然后按规定将数据从读写器送到卡中。
4. 若卡收到错误PPS请求，则不发送PPS响应。
5. 若读写器收到错误PPS响应，将卡复位或则拒绝。