IC卡的原理和应用课件

IC卡的原理和使用econy一、IC卡简介

IC卡是英文“集成电路卡”的缩写,是近年来传入中国的一项新技术。它是把具有存储、运算等功能的集成电路芯片压制在塑料片上，使其成为能存储、转载、传递、处理数据的载体。

在日常生活中，IC卡的使用越来越广泛，而且还有进一步扩大的趋势。因此有必要掌握这方面知识。

IC卡的种类

IC卡从其使用方式上分为两种：

（1）接触式IC卡：必须将IC卡插入主机卡口内，通过有线方式才能传输数据的一种IC卡。此卡易磨损、怕油污。（2）非接触式IC卡（射频卡）：主机无卡口，IC卡无须和主机接触，通过无线方式就能传输数据的一种IC卡。由于其为整体封装，不怕油污和磨损，所以使用寿命长。

常用IC卡芯片的生产厂家及

主要芯片的型号

一、美国：爱特梅尔（ATMEL）公司生产的AT24CXX系列、93C46等；

二、德国：西门子公司生产的4414、4424、4442等。二、IC卡芯片1、AT24CXX系列芯片串行E2PROM芯片AT24C01/02/04/08/16是美国爱特梅尔(ATMEL)公司生产的二线式串行IC卡芯片,小巧,可靠性高,具有保护性能,速度快,安全稳定,因此在设计IC卡等领域中得到了广泛的应用。图1AT24CXX引脚图

芯片引脚和外形封装形式如图5所示,各管脚功能如表1所示。WP管脚操作功能见表2AT24CXX系列芯片主要有AT24C01,AT24C02,AT24C04,AT24C08,AT24C16等型号,其区别主要是容量不同,分别为1k,2k,4k,8k和16k比特。它采用低功耗、高速度和高密度CMOS工艺,可擦写10万次以上,数据保存100年有效,为双线串行接口。存储在芯片中的数据,可通过软件的方法利用各种加密算法进行处理,从而确保其安全性。2、逻辑加密存储SLE4442卡

图2IC卡的触点安排SLE4442是德国西门子SIMENS公司设计的逻辑加密存储卡，它具有2K位的存储容量和完全独立的可编程代码存储器（PSC）。较大的存储容量能够满足通常应用领域的各种需要，因此是目前国内应用较多的一种IC卡芯片，芯片采用多存储器结构2线连接协议，NMOS工艺技术每字节的擦除/写入编程时间为2.5ms存储器具有至少10000次的擦写周期数据保持时间至少10年。

图2为SLE4442卡的触点安排情况，表3为各管脚功能。表3SLE4442各引脚功能三、IIC总线

1、IIC总线简介 IIC总线（InterIntegratedCircuitBUS）是Philips公司推出的串行扩展总线，为二线制，总线上扩展的外围器件及外设接口通过总线寻址。图4为IIC总线外围扩展示意。外围器件可以是LED显示器、LCD显示器、I/O口键盘、码盘等。

外围器件3外围器件2外围器件1外围器件4外围器件5时钟复位SDASCLRpRpSDASCL图4IIC总线外围扩展示意VccSDASCLSDASCLSCLSDASCLSDASCLSDA

IIC总线由数据线SDA和时钟线SCL构成。SDA/SCL总线上挂接单片机、外围器件和外设接口。所有挂接在IIC总线上的器件和接口电路都应具有IIC总线接口，而且所有的SDA/SCL同名端相连。 IIC总线接口电路均为漏极开路，故总线上必须有上拉电阻Rp。 所有挂接到总线上的器件及接口都通过总线寻址，故IIC总线具有最简单的电路扩展方式。 IIC总线的驱动能力为400pF，通过驱动扩展可达4000pF，原规范中传输速率为100kb/s,新规范的传输速率可达400kb/s。SLADA3DA2DA1DA0A0A1A2R/W器件地址（DA3、DA2、DA1、DA0）：是IIC总线外围接口器件固有的地址编码，器件出厂时，就已给定。例如：IIC总线AT24CXX的器件地址为1010，4位LED驱动器SAA1064的器件地址为0111。引脚地址（A2、A1、A0）：是由IIC总线外围器件地址端口A2、A1、A0在电路中接电源或接地的不同，形成地址数据。数据方向（R/W）：数据方向位规定了总线上主节点对从节点的数据传送方向，R——接收，W——发送。例如：AT24C04在系统中的寻址字节SLAW=A0H，SLAR=A1H。D7D0

3、IIC总线时序 IIC总线上传送的每一帧数据为一个字节，但启动IIC总线后，传送的字节数没有限制，只要求每传送一个字节后，对方回应一个应答位（图5）。在发送时，首先发送的是数据的最高位。每次传送开始有起始信号，结束有停止信号（图6）。 （1）起始信号（S）。在时钟SCL为高电平时，数据线SDA出现由高电平向低电平变化，启动IIC总线。 （2）终止信号（P）。在时钟SCL为高电平时，数据线出现由低到高的电平变化，将停止IIC总线数据传送。 （3）应答信号（A）。IIC总线上“确认”对应于应答位。相应数据线上低电平时为“应答”信号（A），高电平时为“非应答”信号（！A）。 （4）数据位传送。在IIC总线启动后或应答信号后的第1~8个时钟脉冲对应于一个字节的8位数据传送。脉冲高电平期间，数据串行转送，低电平期间为数据准备，允许总线上数据电平变换。

图6总线的开始与停止图5输出确认5、主方式下的虚拟IIC总线软件包

1、虚拟IIC总线软件包的内容 设计IIC总线软件包，是为了在使用虚拟IIC总线时，有一个通用的傻瓜界面，从而使操作简单方便，只须使用三条归一化操作命令。 IIC总线软件包主要包括以下几个子程序：启动（START）、停止（STOP）、发送应答位（MACK）、发送非应答信号（MNACK）、检查应答位（CACK）、发送一个字节（WRBYTE）、读取一个字节（RDBYTE）、发送N个字节（IWRNBYTE）、读取N个字节（IRDNBYTE）等。

2、虚拟IIC总线软件包的应用

（1）虚拟IIC总线软件包只适用于主方式下IIC总线的外围扩展，即单主系统。 （2）在使用时，应先将软件包嵌入到程序内，作为IIC总线应用程序设计的软件支持平台。 （3）软件包内有许多符号，要根据系统的资源分配，在程序设计中通过赋值语句赋值。这些标记符号有： SLA器件从地址、SUBA器件子地址、NUMBYTE读／写的字节数、位变量ACK、SDA、SCL总线位、MTD发送数据缓冲区首址、MRD接收数据缓冲区首址、SLAW寻址字节写、SLAR寻址字节写 还要注意此软件包占用内部资源：R0，R1，R2，R3，ACC，Cy。 （4）使用归一化操作命令： MOV SLA，#SLAW/#SLAR;寻址字节入从地址 MOV NUMBYTE，#N;操作字节数 LCALLIWRNBYTE/IRDNBYTE;调用软件包例如:将数据55H写入AT24C02中 ;写入 ;将子地址和数据放入发送缓冲区 MOV R0,#MTD MOV@R0,#SUBA INC R0 MOV @R0,#55H ;用三个归一化指令写入 MOV SLA，#SLAW MOV NUMBYTE，#02H LCALLIWRNBYTE

小结

在用IIC总线与单片机连接工作时，可以将单片机的任意两个I/O口虚拟为IIC总线的SDA和SCL，不影