非接觸CPU卡的讀卡器研制

摘#8195;要 本文介紹非接觸CPU卡的通訊協(xié)議，以及利用MCU對(duì)非接觸CPU卡進(jìn)行讀寫的原理及軟硬件設(shè)計(jì)，對(duì)主要的讀卡程序進(jìn)行了說明。

關(guān)鍵詞 非接觸；CPU卡；讀寫器

中圖分類號(hào) TP 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)012-0126-01

中國(guó)的IC卡產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用始于20世紀(jì)90年代初，是伴隨著中國(guó)政府啟動(dòng)“金卡工程”而發(fā)展起來的，至今已有十多年的歷史。前期主要的應(yīng)用，如企業(yè)應(yīng)用，公交，以及身份證等都是邏輯加密卡，而邏輯加密卡的安全性比較低，容易遭到破解。而非接觸CPU卡芯片和COS的安全技術(shù)提供了雙重安全保證，非接觸CPU卡取代非接觸邏輯加密卡成為

必然。

1 非接觸CPU卡的介紹

1）非接觸卡與基站芯片的數(shù)據(jù)交互原理?；拘酒騇1卡發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡片內(nèi)有一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與訊寫器發(fā)射的頻率相同，在電磁波的激勵(lì)下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)儲(chǔ)存，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2 V時(shí)，此電容可做為電源為其他電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù)。

2）非接觸CPU的特點(diǎn)。非接觸CPU卡，類似于一臺(tái)計(jì)算機(jī)，卡內(nèi)有CPU，存儲(chǔ)，IO等，其內(nèi)的軟件業(yè)界稱為COS（Card Operating System），符合ISO7816系列標(biāo)準(zhǔn)及ISOI4443技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。支持ISO14443-4：T=CL通訊

協(xié)議。

3）非接觸CPU卡的通訊協(xié)議。

2 MCU與非接觸CPU卡接口硬件原理

1）讀寫器原理框圖。

圖1 原理框圖

2）MCU讀寫非接觸CPU卡的軟件設(shè)計(jì)。CPU卡操作主流程。首先對(duì)卡執(zhí)行請(qǐng)求命令，防碰撞，選卡 動(dòng)作。然后對(duì)卡執(zhí)行RATS，讓CPU卡復(fù)位。接下來，按COS技術(shù)手冊(cè)執(zhí)行相關(guān)的CPU卡的命令，如外部認(rèn)證，讀寫二進(jìn)制文件，等。

當(dāng)執(zhí)行完COS命令后，需要執(zhí)行DESELECT命令，讓CPU卡恢復(fù)到初始狀態(tài)。

RATS：開始字節(jié)為E0，參數(shù)為FDSI和CID。

DESELECT：開始字節(jié)為CA，參數(shù)為CID。

CPU_CMD：參考相關(guān)公司的COS手冊(cè)。

3 通用讀寫器與PC機(jī)的通訊協(xié)議及設(shè)計(jì)

MCU初始化后，進(jìn)行主循環(huán)，等待PC發(fā)來的命令，根據(jù)命令類型分別執(zhí)行卡復(fù)位，取消選擇，卡掛起及CPU卡的命令。

4 主要程序函數(shù)說明

1）卡復(fù)位：

UINT8 Mif_CpuRats(UINT8 *strAckData，UINT8 *iLen)

功能：對(duì)CPU卡執(zhí)行復(fù)位功能

輸入：無

輸出： strAckData，復(fù)位應(yīng)答數(shù)據(jù)組

#8195;#8195;#8195; iLen：復(fù)位應(yīng)答的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)

返回：0-成功，1-失敗

2）取消選擇：

UINT8 Mif_CpuDeSeclect(UINT8 cid)

功能：對(duì)CPU卡執(zhí)行取消選擇

輸入：CID

輸出： 無

返回：0-成功，1-失敗

3）CPU卡命令：

UINT8 Mif_CpuCmd(#8195;#8195;#8195;#8195;UINT8 CLA，UINT8 INS，

#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195; UINT8 P1，UINT8 P2，

#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195; UINT8 LC，UINT8 *strData，

#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195; UINT8 *LE，UINT8 *SW1，UINT8 *SW2)；

功能：根據(jù)COS手冊(cè)執(zhí)行CPU卡的命令

輸入：CLA:命令類型

#8195;#8195;#8195;INS：COS命令

#8195;#8195;#8195;P1：參數(shù)1

#8195;#8195;#8195;P2：參數(shù)2

#8195;#8195;#8195;LC：數(shù)據(jù)體長(zhǎng)度

#8195;#8195;#8195;StrData：數(shù)據(jù)體

#8195;#8195;#8195;LE：接收數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。

輸出：StrData：CPU卡應(yīng)答的數(shù)據(jù)

#8195;#8195;#8195;LE：應(yīng)答數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)

#8195;#8195;#8195;SW1：應(yīng)答狀態(tài)碼高字節(jié)

#8195;#8195;#8195;SW2：應(yīng)答狀態(tài)碼低字節(jié)

返回： 0-命令執(zhí)行完成，1-命令執(zhí)行超時(shí)。

說明： 整個(gè)CPU卡命令是否執(zhí)行正確，要看SW1，SW2，卡返回的狀態(tài)碼。

4）CPU卡操作注意事項(xiàng)：

CPU卡片供應(yīng)商提供卡片時(shí)，在卡片上已經(jīng)建立了主文件（MF）及主密鑰文件（MF 的Keyfile文件），主密鑰文件中也已寫入了初始卡片主控密鑰。用戶拿到卡后，首先對(duì)卡片進(jìn)行外部認(rèn)證。然后采用擦除命令清除卡片上已有的卡片結(jié)構(gòu)，再開始重新建立卡片結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)束語

本文介紹的讀寫器為通用行讀寫設(shè)備，PC軟件可以根據(jù)協(xié)議按照COS手冊(cè)的要求封裝相應(yīng)的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的CPU卡應(yīng)用。讀者可以根據(jù)本讀寫器的設(shè)計(jì)思想擴(kuò)展應(yīng)用設(shè)計(jì)如考勤、門禁、手機(jī)支付POS等。

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