第三章接触式集成电路IC卡国际标准

1、第三章接触式集成电路IC卡国际标准第3章 接触式集成电路(IC)卡国际标准 接触式IC卡的国际标准为ISO/IEC 7816。return IC卡的测试中心中国计量局returnreturn 所谓接触式IC卡，就是在使用时，通过有形的金属电极触点将卡的集成电路与外部接口设备直接接触连接，提供集成电路工作的电源并进行数据交换的IC卡。其特点是在卡的表面有符合ISO/IEC 7816标准的多个金属触点。3.3.1 接触式IC卡的基本构成图3.1 接触式IC卡外形图电极膜片塑料基片0.76 mm85.6 mm53.98 mm图3.2 接触式IC卡内部结构剖视图0.76 mm塑 料 基 片半 导 体

2、芯 片芯 片 信 号 引 线电 极 膜 片封 口 胶芯 片 封 装 树 脂 在图中，其各组成部分说明如下： (1) 半导体芯片：它是IC卡的核心部分。一般采用0.8 m的HCMOS或NMOS工艺制造的超大规模集成电路。在半导体芯片中包括存储器、译码电路、接口驱动电路、逻辑加密控制电路，甚至微处理器单元(CPU)等各种功能电路。其外形大小约为2 mm1 mm0.3 mm。 (2) 电极膜片：它是作为半导体芯片各输入/输出信号引脚与外部设备接触连接的导电体，实际是一种精密的印刷电路板(PCB)。其基底为一层绝缘材料，(一般为环氧树脂玻璃或聚酰亚胺薄膜)。在基底的绝缘材料上沉积一层铜合金，并在其外端

3、表面镀金，以提高其导电性能和防氧化能力。电极膜片的外形大小约为：长13.65 mm，宽11.56 mm。电极膜片的外形一般为矩形或椭圆形。这种形状上的差异主要是为了改善卡片的抗扭曲方面的机械特性。电极膜片上共有多个芯片电极，每个电极的中心位置和最小面积是有规定的。但各电极表面分隔形状没有规定。图3.3 接触式IC卡模块C1M2.2C1C2C3C4C5C6C7C8UCCRSTCLKGNDUPPI/Oreturn3.3.2 接触式IC卡的触点尺寸和位置图3.4 接触式IC卡的触点位置C1C2C3C4C5C6C7C810.25max12.25min17.87max19.87min19.23max20

4、.93min21.77max23.47min24.31max26.01min26.85max28.55min左边沿塑料基片上边沿表3.1 接触式IC卡的触点功能l returnQuestions & Answers 什么是异步传输、同步传输协议？ 异步传输是面向字符的传输，而同步传输异步传输是面向字符的传输，而同步传输是面向比特的传输。是面向比特的传输。 异步传输的单位是字符，而同步传输的单异步传输的单位是字符，而同步传输的单位是比特。位是比特。 异步传输通过字符的起止码，抓住再同步异步传输通过字符的起止码，抓住再同步的机会；而同步传输则是以数据中抽取同的机会；而同步传输则是以数据中抽取同步信

5、息。步信息。Questions & Answers 异步传输对时序的要求较低，同步传输异步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序。往往通过特定的时钟线路协调时序。异步传输相对于同步传输效率低。异步传输相对于同步传输效率低。 涉及的电特性的参数意义，见教材P 48Questions： Cin 输入电容对信号有什么影响？输入电容对信号有什么影响？1. Cout 输出电容对信号有什么影响？输出电容对信号有什么影响？符号符号条件条件最小值最小值最大值最大值单位单位UCCA类类B类类4.52.75.53.3VICCA类类B类类时钟停止时钟停止60500.5mAQuestion：IC

6、卡的工作功耗？ 卡的复位有冷复位和热复位。babbbcbdbebfbhbiZI/OA开始位下一开始位保护时间奇偶位8 位数据图 3.7 字符帧结构 12 etuTST0TA1TB1TC1TD1TA2TB2TC2TD2TA3 接口字符初始字符格式字符全局代码 F1和D1全局代码 I1和PI 1全局代码 N 代码 Y2和T全局，操作模式选择全局代码 PI 2专 用 代码 Y3和TT1TKTCK 历史字符最多15个字符 校验字符（可选）复位应答一般构成 ZA开始 babbbcbdbebfbgbh(Z)A Z Z AZ Z ZA A AA A Zbi(Z)TS为AZZA AAAA AZ，其中A为逻辑电

7、平“1”，解码后的字符值为3F，表示首先传送的是字符的最高有效位。其中bd、be、bf位AAA，称为反向约定；ZZA AAAA 0011 1111 3F ZA开始 babbbcbdbebfbgbh(Z)A Z Z AZ Z ZA A AA A Zbi(Z)TS为AZZA ZZZA AZ，其中Z为逻辑电平“1”，解码后的字符值为3B，表示首先传送的是字符的最低有效位。其中bd、be、bf位ZZZ，称为正向约定；ZZAZ ZZAA 1101 1100 3B最低位最高位Y1接口字符存在的指示符； b51，发送TA1 b61，发送TB1 b71，发送TC1 b81，发送TD1;K 历史字符个数，（01

8、5）b8b7b6b5b4b3b2b1Y1KYi+1接口字符存在的指示符； b51，发送TAi+1 b61，发送TBi+1 b71，发送TCi+1 b81，发送TDi+1;T 后继发送的协议形式（015）b8b7b6b5b4b3b2b1YTT0 异步半双工字符传输协议T1 异步半双工分组传输协议T15 不属于传输协议，仅表示全局接口字节。设设fi为复位应答期间接口设备提供给为复位应答期间接口设备提供给CLK触点的实际频率，触点的实际频率，其后，由其后，由fisf372i初始时钟周期sf1DFs工作时钟周期 fsF10000000100100011F372372558744Fs(最大最大)4568

9、表 3.7 时钟频率变换因子 F TA1的b8b5D10000000100100011DRFU124表 3.8 比特率（位速率）调整因子 D TA1的b4b1如果TA1不存在，则使用默认值F372，D1;如果PPS交换成功，由PPS1给出F和D。 I100 01 10 11I2550RFURFU表 3.9 最大编程电流因子 I TB1的b7 b6PI1525 单位单位/VPI2(优先优先)50250单位单位/0.1VTB1的b5 b1(b8=0)TB2的b8 b1 默认值：F372，D1，I50，P5，N0。N两字符上升沿的间隔两字符上升沿的间隔0254255当当T0时，时，12etuT=1时

10、，时，11etufNDF12TC1的b8 b1 有两种操作模式：TA2存在时是专用模式；TA2不存在时是协商模式。 专用模式中：当TA2的b50时，使用表和表中由TA1指定的F值和D值；当TA2的b51时，使用默认值。 协商模式中：如复位应答后无PPS请求，则F和D使用默认值；如复位应答后有PPS请求，则由IFD发送带有F和D的PPS请求，并使卡转到专业模式。 当TDi-1（i2）指出T15后，则TAi（即TA3、TA4）的b8b7为时钟停止指示符；则TAi的b6b1为类别指示符；X100 01 10 11X不支持不支持状态状态L状态状态H无优先无优先TAi的b8 b7X的默认值是“不支持时钟

11、停止”。“01”和“10”指出时钟停止时CLK的优先状态表 3.10 时钟停止指示符 X T15是协议参数吗？ 当TDi-1（i2）指出T15后，则TAi的b8b7为时钟停止指示符；则TAi的b6b1为类别指示符；U1000001 000010 000011 其他其他U仅仅A类类仅仅B类类A和和B类类RFUTAi的b6 b1X的默认值是“仅支持A类”。表 3.11 类别指示符 U 有记者模式？有什么参数决定？PPS0的作用与T0相似，其中b5、b6、b7分别表示任送字符PPS1、PPS2、PPS3是否存在。b1b4选择协议类型，b8留作今后使用。PPS1给出F和D的参数值；PPS2给出N值，P

12、PS3待定。在复位应答TD1字节中定义了T1，或在PPS中定义了T1之后，将实现异步半双工分组传输协议。 本协议使用复位应答时定义的字符帧以及全局接口字节定义的物理参数。若以后被PPS所修改，则采用PPS定义的参数。 本协议采用OSI参考模型分层原则设计，分三个层次。物理层物理层数据链路层数据链路层应用层应用层1. 分组基本组成分组帧分组基本组成分组帧开始字段开始字段信息字段信息字段结尾字段结尾字段NADPCBLENINFEDC1字节字节1字节字节1字节字节0254字节字节1或或2字节字节lb1b3是源结点地址（SAD），lb5b7是目的结点地址（DAD），lb4和b8用于VPP状态控制。l当

13、地址无用时，将SAD和DAD置“0”。结点地址结点地址例：由IFD发送的第一个分组的NAD，其SAD的值为X，DAD的值为Y；确定了SAD和NAD的逻辑关系。则由ICC发送的分组，其SAD为Y，DAD为X，标记为（X，Y），建立一个逻辑连接。IFD X YICC Y XSADDAD标记为（X，Y） INF字段是可选的。当它存在时，可以是应用数据（Iblock）或控制和状态信息（S-block），被传送的字节数由LEN指出。 2. 在复位应答中，当第一次在TD(i-1)（i2）中出现T1时，则专用接口字节TAi、TBi、TCi被用作协议参数。etu112CWTCWICWT的最小值为12工作单元，

14、CWI的默认值为13。etu11s )fs/3729602(BWTBWI0BWT 9，BWT9保留于将来使用，BWI的默认值为4。 在复位应答或协议类型选择在复位应答或协议类型选择PPS之后的第一个之后的第一个分组是由接口设备分组是由接口设备IFD传送到传送到IC卡的，可以是信息卡的，可以是信息分组（分组（ 在传送一个分组（I-，R-或S-block）之后，在下一个分组传送之前，发方应接收到确认，如下： 分组传输协议具有链接功能，允许接口设备IFD或IC卡（ICC）传送信息的长度大于IFSD（Information Field Size for device）或IFSC （Informatio

15、n Field Size for card）所规定的长度。 分组的链接情况受分组的链接情况受。M位指出位指出 链接功能举例：应用数据Application Data由接口设备IFD传送到IC卡，假设分成三个信息分组，分别为：Applic、ation和Data，每次传送信息时还传送PCB，以I（N（S），M）表示，其中N（S）是发送序列号，M表示后面是否还有分组需要传送。分析：PCB 的编码包括三类，I-block、R-block和S-block。现以I（N（S），M）表示，说明该PCB表示I-block的编码情况。ApplicationDataPApplicEPactionEPDataEPEP

16、EPEIFDICCI（0，1）I（1，1）I（0，0）R（1）R（0）I（0, 0 ）P开始字段E结尾字段链接功能图例序列号二进制I-blockR-blockS-blockIFDICCApplicI（0，1）R（1）actionI（1，1）R（0）DataI（0，0）I（0,0）序列号二进制接口设备发送链接 I-blockreturn1. 触点的分配两种类型的同步卡：第1类（type 1） 第2类（ type 2）触点C4指定：第2类同步卡的功能码（FCB）。 FCB和RST一起构成在卡中执行的命令Reset、read、write。return2. 选择卡的类型 接口设备按第1类、第2类卡启动操作条件，如果卡不应答，或提供一个不符合的应答，接口设备将释放触点，延迟至少10ms后，再启动另一操作条件。 在同步半双工传输方式中，I/O线上一串数据位用CLK上的时钟信号进行同步。1. 时钟频率和位速率 I/O线上的位速率与接口设备发到CLK的时钟频率呈线性关系，例如10kHz时钟频率相应于10Kbit/s。最大上升沿/下降沿各为s。第一类卡：低于50kHz的任一频率可用。第二类卡：低于280 50kHz的任一频率可用。2. 复位应答头的结构 复位操作的结果是从卡发送应答头到接口设备。该头的长度固定为32位，其开始的两个字节H1