智能卡识别技术及应用课件(1-1)_1630_1648_20120410211231.ppt

1、智能卡识别技术及应用,Identification Technolog and Application of Smart Card,课程概述,计划学时：32，其中教学学时16，实验学时16 课程类型：计算机应用 目的：以磁卡，条形码，IC卡和感应卡为对象，使同学门掌握基本原理，国际标准，识别技术中的软硬件方法。 意义：掌握这些基本技术，以满足经济发展的需求。,课程内容： 第一章 磁卡识别技术 第一节：磁卡简介与国际标准 第二节：读磁卡技术 第三节：写磁卡技术 第四节：读写卡数据的传送 第五节：实验环境介绍,第二章 条形码识别技术 第一节：概述 第二节：条形码编码原理。包括：UPC 码，EAN码

2、，交叉25码，39码，库德巴码，128码，93码，49码。 第三节：二维条形码编码原理。包括：PDF417码， DataMatrix码。 第四节：光电扫描器。包括：光电转换器的特性，光电扫描器的结构及主要参数设计，光电扫描器的种类。,第五节：条形码译码器的硬件设计。包括： 硬件电路，数据输入和输出接口电路，多台条形码译码器与计算机相连。 第六节：条形码译码器的软件技术。包括： 扫描器输出信号的采集，条形码码制和扫描方向的判决，条形码元素逻辑值的判别方法，条形码译码的软件设计，条形码译码器数据输出的软件设计，条形码译码器链式连结软件设计。,第三章 IC卡识别技术 第一节：IC总线的定义 。 第二

3、节：存储IC卡。 第三节：逻辑加密IC卡。包括：SLE4442加密卡的结构，保护码的读写方法，密钥的校对和修改。 第四节 LD601 IC卡读写器。 第五节 带8位微处理器IC卡AT89SC168芯片性能分析 。,第四章 感应卡识别技术 第一节：概述。 第二节：Tiris感应卡系统原理和Tiris RF模块的读卡时序控制。 第三节：感应卡的数据格式。 第四节：感应卡识别的软件流程。 第五节：写卡与编程。 第六节：智能感应卡模块G3W。,第七节：感应卡的 Wiegand 26 数据格式和 Wiegand 34 数据格式。 第八节： Mifare 1 非接触式IC智能(射频)卡。 第九节： LD6

4、00感应卡读写卡器。 第五章 接触式钮扣卡识别技术 第一节 Touch Serial Number（DS1990A） 第二节 Touch MultiKey（DS1991）,建议教材及教学参考书 磁卡ISO国际标准:ISO7812、ISO7813、ISO7811/2、ISO7811/4、ISO7811/5； 逻辑加密IC卡SLE4442技术资料； AT89SC168 CPU卡使用说明书； TIRIS感应卡模块技术资料； Wiegand26/34数据格式技术资料； mifare感应卡技术资料； G3W感应卡模块技术资料； 逻辑加密卡读写卡器LD601的技术资料； mifare读写卡器LD500的技

5、术资料； 磁卡读卡器的技术资料； “条形码自动识别技术”李金哲 等编，国防工业出版社1991年12月第1版,要求：(1)认真做好课堂作业 (2)认真做好实验 总成绩：考试占60%，平时占15%，实验占25% 考试采用开卷考试方式。,第一章 磁卡识别技术,第一节：磁卡简介与国际标准 磁卡的发展与应用 金卡工程 消费系统 门禁系统 保安系统 考勤系统, ISO国际标准 包括 ISO7810、ISO7811/1、ISO7811/2、ISO7811/3、ISO7811/4、ISO7811/5、ISO7812、ISO7813。 其中： ISO/IEC7813 规定卡的尺寸厚度 尺寸：85.47mm 53

6、.92mm 厚度：0.76mm 0.08mm 角：半经为3.18mm ISO7811/4规定了Track1和Track2的规格 ISO7811/5规定了Track2和Track3的规格,轨道1-2磁卡尺寸：,轨道2-3磁卡尺寸：,磁卡1-2轨位置,磁卡1-2轨道编码数据区域,磁卡3轨位置,ISO7811/2 规定了Track1、Track2、Track3的数据格式，编码格式，字符集等。 Track2,Track3数据字符集：,（1）01011为起始字符 （2）11111为终止字符 （3）01101为分隔字符 （4）11010、11100、01110为控制字符 （5）P为奇校验位,续表,Trac

7、k1数据字符集,续表,（1）%为起始字符，？为终止字符，为隔离字符 （2）为图形字符 （3）为保留字符 （4）为硬件控制字符,例如： （1）二轨或三轨数据5的编码为： P B(4) B(3) B(2) B(1) = 10101（15H） （2）二轨或三轨的起始字符的编码为： P B(4) B(3) B(2) B(1) = 01011（0BH） （3）一轨数据A的编码为： P B(6) B(5) B(4) B(3) B(2) B(1) = 1100001（61H） （4）一轨数据起始字符的编码为： P B(6) B(5) B(4) B(3) B(2) B(1) = 1000101 （45H）,

8、卡中的数据格式,起始字符,数据（N）,停止字符,校验字符,Track2、Track3：起始字符为 0BH（;） Track2、Track3：终止字符为 1FH（?） Track1：起始字符为 45H（%） Track1：终止字符为 7FH（?）,(2) 校验字符 从起始字符到停止字符（共1+N+1）去掉奇校验位后，进行异或（XOR）运算得到校验结果，校验字符的奇校验位由它本身产生。 规则是：00 = 11 = 0； 01 = 10 = 1；,(3) Bit位的次序 在每个字符中，低Bit位在先，奇校验Bit位在后； 在N个数据中，高数据字符在先，低数据字符在后。,(4) 字符最大长度 Trac

9、k1：76个，总共为79个字符。 Track2：37个，总共为40个字符。 Track3：104个，总共为107个字符。,(5) bit位密度 Track1：8.3bits/mm = 210bits/inch 8% Track2：3bits/mm = 75bits/inch 3% Track3：8.3bits/mm = 210bits/inch 8% Track1 Track2 Track3 0：0.1210.006mm 0.3390.010mm 0.1210.010mm 1：0.06 0.004mm 0.1690.007mm 0.06 0.006mm,例1：设有二轨数据1234，写出各位在磁

10、卡中的排列次序（左前右后）。,解：已知数据的编码为：,校验字符： 010110000100010100110010011111 = P0000 起始 1 2 3 4 停止 校验字符 为异或运算符，含义为：某列中1的个数为奇数时，则相应的校验位是1，否则为0。,10000,根据下列原则排列卡中的数据 （1）数据排列顺序是： 起始字符，N个数据，停止字符，校验字符； （2）在字符内，低位在先，高位在后； 在数据间，高位数据在先，低位数据在后。,卡中数据排列的顺序是： 10000 01000 11001 00100 11111 00001 起始 1 2 3 4 停止 校验,按此方向刷卡为正向刷卡,按

11、此方向刷卡为反向刷卡,例2：设有一轨数据AB，写出各位在磁卡中的排 列次序（左前右后）。,解：已知数据的编码为：,校验字符： 1000101 1100001 1100010 0011111 = P011001 起始字符 A B 停止 校验字符,卡中数据排列的顺序是： 1010001 1000011 0100011 1111100 1001100 起始字符 A B 停止字符 校验字符,按此方向刷卡为正向刷卡,0011001, 磁卡编码技术 采用F/2F编码技术，含义是： 位转换处必需翻转 0位按F频繁翻转 1位按2F频繁翻转,特点： 0 bit 位在半 bit 点不翻转。 1 bit 位在半 b

12、it 点必须翻转。 无论是 0 bit 还是 1 bit 位，在 bit 末尾 都必须翻转。 可以提取出（利用锁相技术）F 或 2F 的频率，而 2F 频率用于读卡过程中的数据同步信号。,读卡芯片 读卡头应该具有下列能力 它能够识别磁卡是否在卡槽内-卡存在信号（Card Present）； 它能够将它读到的数据通过I/O端口送到控制器中-数据信号（Data）； 它必须能够提供接收这些数据所具有的时钟同步信号，这个信号连接到控制器的中断口上-时钟同步信号（Strobe)。, 一种读卡芯片21006506 输入信号：磁头差分输入 Head1,Head2 输出信号：CP、Data、Strobe,21

13、006506芯片时序图,刷卡方向,时序信号的特点： 卡存在信号CP与刷卡之间有一定的延时 与锁相环的锁定时间有关。 输出的数据信号是负逻辑 低电平的逻辑值为 1； 高电平的逻辑值为 0。 有效数据的前后都是0，即高电平 保证在正反相刷卡时，锁相环有足够的锁定时间。 在数据区就会提供中断信号 Strobe,负逻辑，反之是正逻辑, 各轨前面0的个数 ISO对第一个数据位置的要求是： 0.2730.313inch(7.440.50mm) Track1：有效数据前0的个数是： 7.44/0.121 = 61个 Track2：有效数据前0的个数是： 7.44/0.339 = 22个 Track3：有效数

14、据前0的个数是： 7.44/0.121 = 61个 Track1，Track3中0 bit的宽度是： 0.1210.010mm Track2中0 bit的宽度是：0.339 0.010mm,第二节 读磁卡技术, 读卡头的硬件连结 采用STM32单片机，可知它与读卡头之间需要三根I/O信号线。由于两者都是TTL兼容，则只需直接连结。,STM32103F CPU PB8 PB9 PE0 RST GND,复位,读卡头,+5V,CP DATA STR,对CPU而言CP、STR、DATA均为输入信号线,磁卡数据识别流程：, 读卡的软件技术,(1)读卡存储区 采用ISO二轨，每个字节存一个字符，共有40个

15、字符（包括起始位，停止位和校验位），占用40个字节。用标号#TBGA定义第一个字节，标号#TEDA定义最后一个字节。数据在存储器中占低5位，而高3位补0。如下图示：,例：起始字符为0BH P B4 B3 B2 B1 0 1 0 1 1,补3位0,例：字符6为16H P B4 B3 B2 B1 1 0 1 1 0,补3位0,(2) 定义标志位 CPF：1 表示已有一个刷卡过程 0 表示还没有一个刷卡过程 刷卡过程表现在CP线上信号出现： 高-低-高的变化过程,TBGF：1表示已接收到了起始字符 0表示还没有接收到起始字符 目的：在接收到起始字符之后，才开始将读卡的数据位 存入内存储器中。以避免将

16、前面的0位也存入。 方法：在正向刷卡中，首先进入的是起始字符（01011）, 而且先进低位后进高位，当检测到起始字符的最 低位时（负逻辑，低电平），将TBGF标志位置1。,TEDF：1表示已不能再存储读的卡数据 0 表示还可以再存储读的卡数据 目的：二轨最多40个字符，如在读卡中超过40个字 符，只说明读卡过程中出现了错误。在这种情 况下继续存数将会把其它的数据区破坏，必须 建立此标志，以禁止将其后的数据继续存入。,例：读到的数据是“1234567890123”, 读卡程序编写思路及软件流程图 (1)如何检测到一个刷卡的完整过程 （将CP信号接到CPU的PB8端口上）,(2) 如何编写一个中断

17、程序 应注意以下几个问题： 在接收到第一个有效位以前，存储器的指针要 初始化（即指向存储区的第一个位置）。 在多中断源系统中，读卡中断的优先级应设为最 高。因刷卡速度可达 75bit/inch，位与位之间 时间很短。 为防止干扰，读数据时要检测CP线确实为低。 为防止读卡数据存入其它的区域，存数前要判 别存数指针的位置是否已超出存储区的范围。 由于读卡数据是负逻辑，因此在存入位之前必 须求反。,中断程序流程图（将DATA信号接到PB9）：,(3) 如何编写正向校验程序（字符校验）,TBGA指向第一个数据 起始字符,TEDA指向最后一个数据 校验字符,奇校验流程图：,横向异或校验流程图：,TBG

18、A指向第一个数据 起始字符,TEDA指向最后一个数据 校验字符,(4)如何编写反向校验程序 首先举例说明反向刷卡的特点： 例：二轨数据5678。 编码为：5：10101； 6：10110； 7：00111； 8：01000； 起始字符：01011；终止字符：11111 正向刷卡时，数据在卡中的排列次序： 11010 10101 01101 11100 00010 11111 00010 起始字符 5 6 7 8 终止字符 校验字符,刷卡方向,前,后,校验为: (1011) (0101) (0110) (0111) (1000) (1111)=1000 校验字符:01000,如果是反向刷卡，数据在卡中的排列次序是： 01000 11111 01000 00111 10110 10101 01011 校验字符 终止字符 8 7 6 5 起始字符,刷卡方向,前,后,可见： 在正向刷卡时，卡中的第一位有效数一定是1，因为是起始字符的最低位。 在反向刷卡时，卡中的第一位有效数不一定是1，有可能是0，因为它是校验字符的最高位。,在反向刷卡时就会按下列方式存入各字节中： 10001