專利名稱：基于從串口信號線獲取電源技術(shù)的智能卡讀寫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能卡讀寫裝置，特別涉及基于從串口信號線獲取電源技術(shù)的智能卡讀寫裝置。
背景技術(shù)：
IC卡作為一種信息安全技術(shù)廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)，如金融、電信等領(lǐng)域，不同領(lǐng)域均有各自不同的應(yīng)用特點、應(yīng)用環(huán)境、應(yīng)用要求等。IC卡在某一領(lǐng)域的應(yīng)用，必須適應(yīng)該領(lǐng)域的特點，國際上有關(guān)組織及部門針對各個領(lǐng)域的不同要求，制定了IC卡在某一領(lǐng)域應(yīng)用所應(yīng)遵循的應(yīng)用標準。不過所有智能IC卡都必須符合國際標準化組織的ISO/IEC 7816國際標準。讀寫器的硬件也必須遵循ISO/IEC 7816國際標準。
目前市場上銷售的IC卡讀寫器，分為接觸型和非接觸型智能卡讀寫器。非接觸型的智能卡讀寫器使用方便，但是價格較貴，而接觸型的智能卡讀寫器因其價格低廉，性能安全可靠，得到了更為廣泛的應(yīng)用。根據(jù)所采用的接口方式不同，接觸型IC卡讀寫器又可進一步分為基于串口、基于PS2接口和基于USB接口的IC卡讀寫器。其中基于PS2接口的IC卡讀寫器需要占用PS2接口資源(因為鍵盤和鼠標已經(jīng)占用了PS2接口)；而基于USB接口的IC卡讀寫器盡管具有無需外接電源、使用方便的優(yōu)點，但是開發(fā)成本、產(chǎn)品成本都比較高；市場上現(xiàn)有的基于串口的IC卡讀寫器，都沒有采用基于串口竊電技術(shù)，必需外接電源或者從PS2接口得到電源，因此成本高、體積大，且外部接線復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用串口竊電技術(shù)的智能卡讀寫裝置。
為實現(xiàn)上述目的，一種基于從串口信號線獲取電源技術(shù)的智能卡讀寫裝置，包括IC卡卡座，通過電源轉(zhuǎn)換芯片從RS232接口的信號線獲得電源；單片機，對IC卡進行讀寫；振蕩器，為IC卡和讀寫器提供時鐘。
本發(fā)明的智能卡讀寫器具有體積小、成本低、功耗少等特點。


圖1是本發(fā)明IC卡讀寫裝置硬件原理圖；圖2是IC卡讀寫裝置采樣點示意圖；圖3時PC/SC規(guī)范的分層模塊結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
整個基于從串口獲取電源的智能卡讀寫裝置的設(shè)計分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分。
ISO/IEC 7816標準要求IC卡與IC卡讀寫器使用串行通信，時序要求非常嚴格。常用的MCS51系列單片機速度較慢，每個指令周期需要12個機器周期，較難達到標準所要求的嚴格時序。MicroChip公司的PIC系列單片機采用RISC結(jié)構(gòu)，每個指令周期為4個時鐘周期，并且除轉(zhuǎn)移指令外，所有指令都可以在一個指令周期內(nèi)完成，速度較快，能夠滿足標準對時序的嚴格要求。所以讀寫器采用了一片PIC單片機，作為IC卡讀寫器的控制器。
讀寫器與IC卡的通信，采用半雙工的ISO 7816-3字符幀協(xié)議標準。一塊3.57M的晶振，給IC卡與讀寫器提供時鐘。在缺省工作方式下，IC卡與讀寫器的通信速率為9600波特率，即時鐘頻率為3.57兆，每372個時鐘輸入或輸出一個比特位。在未來需要較高通信速度時，可以在對程序作較小改動的前提下，采用提高晶振頻率方法來實現(xiàn)，如采用2×3.57MHz的晶振。
IC卡讀寫器與NC之間的通信，可以采用USB接口、并口、串口、PS/2口等多種方案。采用USB接口可以實現(xiàn)即插即用和熱拔插等功能，但使用USB接口電路和協(xié)議都很復(fù)雜，并且增加USB接口器件，會較大地增加系統(tǒng)成本。并口有較高的通信速度，但通信線路較多，硬件比較復(fù)雜，可靠性不好，并且IC卡讀寫器并不需要太高的通信速度，故使用并口也不是理想的方案。而PS/2口一般固定給鍵盤和鼠標等標準外設(shè)使用，使用PS/2口就會占用這些標準外設(shè)的接口，故也不在考慮的范圍之內(nèi)。使用串口通信雖然速度慢，但卻具有硬件成本低和軟件實現(xiàn)簡單、運行可靠等優(yōu)點。而通信速率完全可以滿足IC卡讀寫器的要求。所以IC卡讀寫器采用了RS232串口與NC主機通信的方案。
整個系統(tǒng)使用5V電壓供電。IC卡讀寫器采用低功耗設(shè)計，整個系統(tǒng)的電源從RS232接口的信號線上獲得。RS232接口的電壓為+-12V，經(jīng)過電源穩(wěn)壓器件將12V電壓變?yōu)?5V，給IC卡讀寫器所有器件提供電源。
IC卡各引腳接到單片機I/O口上，由單片機對IC卡進行讀寫。由于PC(NC)機的RS232接口電平與單片機的邏輯電平不同，所以需要對串口信號進行電平轉(zhuǎn)換。為了減小功耗，圖中沒有使用電平轉(zhuǎn)換器件，而是采用了全新的軟件編程方法，實現(xiàn)正邏輯的RS232接口邏輯。具體實現(xiàn)中，硬件上使用了電感和電阻等器件把單片機的發(fā)送和接收管腳連接到計算機的RS232接口上。
IC卡讀寫器驅(qū)動程序由讀寫器與IC卡通信的通信程序、讀寫器上讀寫器與NC或PC通信的通信程序以及NC上與讀寫器通信的驅(qū)動程序三部分組成。其中，NC與IC卡讀寫器通信的程序符合PC/SC規(guī)范，它與PC/SC規(guī)范的中間件結(jié)合，向應(yīng)用程序提供符合PC/SC規(guī)范的API函數(shù)。見圖3。
每部份的功能如下1)讀寫器與IC卡通信的通信程序該通信程序采用ISO 7816-3字符協(xié)議標準編制。使用T＝0，即字符協(xié)議，主要實現(xiàn)與IC卡的通信。由于選用的時鐘為3.57M，在IC卡I/O口默認的通信速度即9600bps下，每隔372個系統(tǒng)時鐘脈沖，I/O狀態(tài)可能變化一次，所以，為了準確讀取IC卡I/O狀態(tài)，在IC卡輸出的每一位脈沖中間，即I/O啟動186個時鐘周期后，讀取I/O狀態(tài)。為了排除可能的干擾，在186個時鐘周期的兩側(cè)再采樣兩點，共取樣三點。三個采樣點之間每兩個點間隔24個時鐘周期。如果三點取樣值都為1，則輸出為1；如果三點取樣值都為0，則輸出為0；如果三點取樣值中有兩點為1，一點為0，則輸出為1；如果三點取樣值中兩點為0，一點為1，則輸出為0。如圖2所示。
2)讀寫器與NC通信的通信程序讀寫器與NC通信程序采用異步串行口協(xié)議，雙方通信先握手取得同步，然后再進行串行口通信。讀寫器通過串口接收NC發(fā)來的命令，并將執(zhí)行結(jié)果數(shù)據(jù)通過串口發(fā)回。讀寫器與NC的通信在不影響讀寫器與IC卡通信的前提下完成。
3)NC方的驅(qū)動程序NC方通信程序駐留于NC，它與讀寫器方的通信程序進行通信。這個程序符合PC/SC規(guī)范。規(guī)范規(guī)定的分層模塊結(jié)構(gòu)見圖3。
圖中的ICC就是IC卡。IFD就是IC卡讀寫器。IC卡插入IC卡讀寫器后，通過IC卡讀寫器IFD與NC上驅(qū)動程序的IFD Handler層通信。ICC資源層管理各種不同的IC卡讀寫器和IC卡資源。每一種IC卡讀寫器通過各自的IFD Handler接口函數(shù)與ICC資源層通信，ICC資源層根據(jù)上層軟件的要求，將上層軟件發(fā)來的命令分別發(fā)到相應(yīng)的IFD Handler，再通過它發(fā)給IC卡讀寫器和IC卡。而ICC-Aware應(yīng)用程序?qū)訉ι蠈討?yīng)用軟件提供一個通用的API接口，以滿足不同的應(yīng)用程序?qū)τ诓煌腎C卡和IC卡讀寫器編程要求。業(yè)務(wù)提供者層是介于ICC-Aware應(yīng)用程序?qū)雍虸CC資源管理層之間的一個層。它可以提供一些文件的存取控制，還提供驅(qū)動程序的加密通信功能。當然，在不使用加密通信功能時，也可以不使用這一層。
NC端的驅(qū)動程序根據(jù)規(guī)范要求，提供符合標準的IFD Handler層接口函數(shù)，規(guī)范其余各部分由符合規(guī)范的中間件提供。應(yīng)用程序調(diào)用中間件提供的API函數(shù)發(fā)送命令，中間件在把應(yīng)用程序發(fā)來的命令通過編譯成動態(tài)鏈接庫的IFDHandler接口函數(shù)發(fā)給IC卡讀寫器，最終發(fā)給IC卡。最后IC卡將返回結(jié)果通過一系列相反的過程返回給應(yīng)用程序。
權(quán)利要求
1.一種基于從串口信號線獲取電源技術(shù)的智能卡讀寫裝置，包括IC卡卡座，通過電源轉(zhuǎn)換芯片從RS232接口的信號線獲得電源；單片機，對IC卡進行讀寫；振蕩器，為IC卡和讀寫器提供時鐘。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述振蕩器的震蕩頻率為3.57MHZ。
3.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的RS232接口為整個系統(tǒng)提供電源。
4.按權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的電源電壓為5V。
5.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述所述的RS232接口為正邏輯的RS232邏輯。
全文摘要
一種基于從串口信號線獲取電源技術(shù)的智能卡讀寫裝置，包括IC卡卡座，通過電源轉(zhuǎn)換芯片從RS232接口的信號線獲得電源；單片機，對IC卡進行讀寫；振蕩器，為IC卡和讀寫器提供時鐘。本發(fā)明的智能卡讀寫器具有體積小、成本低、功耗少等特點。
文檔編號G06K7/00GK1506901SQ0215595
公開日2004年6月23日 申請日期2002年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者羅海勇, 李錦濤, 施振川, 崔鳳江, 王非 申請人:中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所