IC卡接口芯片TDA8007的读写器设计

1、IC卡接口芯片TDA8007的读写器设计摘要阐述=0传输协议，给出卡读写器中使用的卡指令流程和原理框图；重点介绍其中的卡接口芯片的 8007,给出通过8007对卡上下电过程、具体程序及8007使用中应注意的问题。关键词卡80077816卡即集成电路卡，是将一个集成电路芯片镶嵌于朔料基片中，封装成卡的形式，外形与常用的覆盖磁条的磁卡相似。卡芯片具有写入和存储数据的能力。卡存储器中的内容根据需要可以有条件地供外部读取，或供内部信息 处理和判定。根据卡中所镶嵌的集成电路的不同， 可以分成存储器卡、逻辑加密卡、卡三类。其中卡即为由中央处理器、随机存储器以及固化在只读存储器中的片内操作系统组成的卡。卡按

2、与外界数据传送的形式来分，有接触式和非接触式两种。图1=0的卡指令实现流程1卡=0的协议介绍目前大多数卡采用 =0模 式。所谓=0,即卡与接口设备即读写器中数据传输方式为异步半双工字符传输模式。从=0协议的功能出发，该协议的实现可以分为物理层、数据链路层、终端传输层和应用层。其中物理层和数据链路层可以具体参看7816 标准。在=0协议应用， 终端传输层和应用层实际上是不易分割来说明的， 下面简单说明。终端传输层根据卡片返回的过程字符和状态字节执行相应的操作，使读写器对数据的处理过程明朗清晰。卡片返回的过程字节和状态字节跟应用层发送给卡的，应用协议数据单元和使用等有关。表 1 为未用时的终端传输

3、层中返回的过程字节。表 1 字节值结果空闲，所有其余的数据字节相继续被传送+空闲，下一个数据字节随后被传送12 空闲， 接口设备等待2 字节应用层即为由、 、1 、 2 、 3 作为命令头组成的命令消息体的响应和应答处理层。其中为指令类别，为指令码， 1、 2 为参数， 3 为根据的不同格式为发送给卡的数据长度或期望响应的数据长度。的几种情况如表2 所列。表 2 命令头发送数据长度发送的数据期望应答的数据长度通用 1 情况一1情况二1情况三1情况四12卡对接口设备即读写器的应答情况如表 3所列。表 3 体尾数据 12 其中体中的数据字节数由命令中的指出； 1 、 2 是必备的，可以指明命令执行

4、正确或执行出错的错误类型。2 基于 =0 传输协议的的指令流程根据目前卡的常用 =0 协议、 自带编程 升压电路的应用情况，以及本读写器接收卡数据报文直接发送机处理的特点，本读写器可行的命令和响应的处理流程如图 1 所示。3 读写器的硬件组成读写器的硬件部分主要由接口管理芯片 8007、8952、 外部数据存储器24257 、 串口电平转换芯片 3226 、 安全卡座即卡座、应用卡座、键盘口供电的串口通信线及其它相关元器件组成。图 2 所示为通过机控制管理的外置于机的接触式卡读写器。通过定制的数据线，该读写器的 5 直流电源可直接由键盘口提供，同时数据线还负责机与读写器的串行数据交换。在大部分

5、卡读写应用中，都涉及到卡的认证和数据读写的国解密问题，所以本读写器除了提供一个供用户使用的卡接口卡座外，还内置了一个卡，即安全卡卡座，以方便安装卡，保证应用卡读写时的数据安全，保护用户的利益。范文先生网收集整理硬件的其它组成部分，如处理器，目前采用的8952。其 4 的程序存储器可以满足读写器的程序空间需要。由于机与 8952 、 8952 与 8007 的数据交换要求的暂存数据空间比较大，8952 提供的 256 字节不够，需外加一片数据存储器。本读写器中使用的是华邦的 24257 。其有 32 存储容量，接口部分的主要芯片为的8007。4 卡接口芯片应用下面介绍一下 8007 及其应用。8

6、007 的原理结构如图 3 所示。8007 芯片能够提供两个能同时满足7816 标准及和 11-11 标准的卡读写接口。在本读写器中，一个用于与应用通信，另一个用于与安全卡通信。与上文卡的触点图相对应，、 4、 8 其中 =1,2； 4、 8 未用；可用于检测卡是否插入。具体应用可参看8007 的技术文档都直接由 8007 提供给卡接口相连，只需通过其接口控制并行通信来管理8007 ， 便可实现对卡的上电、 下电及读写数据处理。其中，微处理器既可以通过总线复用把8007 内部的所有寄存器作为外部存储器，用寻址，也可以通过非总线复用方式访问，此时8007用03 来区分内部各寄存器。另外， 800

7、7 的片选信号和外部中断信号线可以方便读写器处理多个卡头。8007 的特别硬件处理、 接口短路处理、 电源出错处理等也给卡和卡读写器提供了比较高的安全保护； 同时， 8007 内部集成的电源管理功能允许8007的供电范围可达2760,并且8007通过电源管理可以给卡提供50、30 及 18 的电源，以适合不同工作电压的卡应用。图 3 卡接口芯片 8007 的原理框图本读写器是通过总线复用对8007 的寄存器进行控制的。其中的 15 为 8007 的片选， 0 口为与之通信的 8 位数据线， 8007 的各寄存器预先被宏定义的成微处理器的一个外部数据单元下面电程序处的 定义，从而方便访问。800

8、7 寄存器的定义和位分配， 给出应用 8007 接口芯片对卡进行上电激活和下电的程序。8007 的寄存器主要三类。第一类， 通用寄存器 卡槽选择； 硬件状态； 定时器 1、 2、 3。第二类， 7816 串行处理寄存器 串行状态； 混合状态； 串行发送； 串行接收； 队列控制。第三类， 卡专属寄存器 可编程分频； 保护时间； 串行控制 1 、2 ； 时钟配置； 上电控制。注意对于卡专属的寄存器， 即卡接口 1、 卡接口 2 分别对应的寄存器，逻辑上具有相同的名及访问地址，因而，对不同的瞳操作，需要通过选择对应的卡槽来切换卡专卡属寄存器的映射的物理空间。所以，接口设备每次从一个卡的上下电或读写转

9、向另一卡，都需要访设定对应的卡槽。对于每个寄存器的位定义不再多述，主动性者可参看8007 的技术文档。5 上下电过程及具体程序图 4 为卡的上电时序图。要实现之，需对进行写操作。其中 =0， =2，上升表示激活了8007 中的电压转换电路。当置高时，只要能检测到选定卡槽中的卡存在，且没有8007 能检测到并在中指示的硬件错误出现，则对应卡接口的 1 或 2 将能被提供响应的电平 5 、 3 或 18 。随后对应卡的数据线被置成高状态状态，给卡提供设定的时钟信号，常用为 35712大约在置高 108 后，置高。因为为的拷贝，则对应卡的被置高。然后，用 8007 提供的定时器3 、 2 设定对即复

10、位应答首字节的最大等待时间120 ， 设定定时器工作方式，便开始等待首字节到来后做相应处理。至此，卡上电激活工作完成，随后可以根据字节的要求的工作方式对卡进行相应的读写处理。具体见上电程序。图 48007 产生满足 7816 标准诉卡上电激活时序 8007 寄存器访问的预定义 #08000表示等各寄存器上电程序如下15=0;片选 8007&=08；|=;选择卡， =1,2&=07 ； |=07;|=008; 复位的寄存器2&=07 ；异步模式，=0&=0 ；时钟停止于低电平2|=060; 关闭附加中断及收发中断=0;保持时间 12=1 为函数变量 |=008;18 卡用 =3|=002;3 卡

11、用 &=0;5 卡用2&=0;=0,-31=000;1 奇偶校验 1=00;=12=000;不分频 &=0;=02|=004; 不自动转换1=001;正向约定1&=07；接收模式 3=0;复位定时标志=0;接收首字节定时标志|=001; 激活2=06;3=000;=061;拉高前等待1083=0；定时时间到， 在中断中设置3=1=000；关闭定时器|=004; 给复位拉高2=078;3=000;=061;拉高前等待=1;复位应答处理函数图 5 为卡的下电时序图。相对于上电时序，下电过程对时间的要求不是很严格，只要设计者控制 8007 按照一定的顺序置低、 和停止即可， 然后 8007 会自动逐

12、步释放、 、及。具体处理见下电程序。下电程序 15=0； &=0;=0 ；下电&=0;卡的复位脚保持0&=0 ；停止时钟于低 |=010;停止时钟 15=1；6 使用 8007应当注意的问题 8007 对于、 出错，芯片过热如图卡为电源短路卡或金属片，或卡插入拔出时都会产生中断输出。每次中断处理结束，应注意把中的值读入一个临时地址，以便清楚中的标志。每次发送数据到前，即接收卡的最后一个数据之前，应设置寄存器1中的位，以便接收完卡的数据后，自动切换成发送状态。对 8007 部分布线时应注意，时钟信号线与其它线的隔离最好被地线包围。对于电路板上8007 部分的电容应尽量靠近8007，其中电容、尤其如此， 并最好不要在这些电容连向 8007 引脚过程中使用过孔； 同时， 、 、电容的要尽量小。对 8007 处理的两个卡座中的任何一个执行上电、下电、读写卡操作之前，必须执行选择卡座的操作函数，以便选中具体的卡进