專利名稱：智能卡片拷貝燒寫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能卡，具體是一種智能卡片拷貝燒寫器。
背景技術(shù)：
智能卡因具有更高的安全性、良好的兼容性和可擴(kuò)充性，目前已在各行業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的智能卡卡片操作系統(tǒng)(簡稱COS)和卡片應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元(簡稱APDU)是在電腦端先通過編譯軟件對(duì)工程進(jìn)行編譯后得到.hex或字節(jié)碼目標(biāo)文件，然后再通過串口或USB燒寫器設(shè)備通過電腦端燒寫軟件進(jìn)行代碼下載。這種操作模式只適合于系統(tǒng)及應(yīng)用的前期開發(fā)階段，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行跟蹤調(diào)試并可以對(duì)COS進(jìn)行反復(fù)更新燒寫。然而隨著應(yīng)用開發(fā)的復(fù)雜化及產(chǎn)品市場(chǎng)化，開發(fā)COS的代碼量已越來越大，通過USB設(shè)備或串口燒寫工具燒寫COS時(shí)，需浪費(fèi)開發(fā)人員大量的時(shí)間。以當(dāng)前市場(chǎng)上現(xiàn)有的USB燒寫工具為例，燒寫一片具有64k代碼量的COS花費(fèi)將近I分鐘的時(shí)間。而串口燒寫工具，則要花費(fèi)十幾分鐘的時(shí)間。而且這兩種燒寫COS的模式需要反復(fù)撥插芯片，單個(gè)操作，不適合于智能卡批量燒寫代碼，只能進(jìn)行一對(duì)一(電腦對(duì)燒寫設(shè)備)的燒寫方式，從而對(duì)企業(yè)批量生產(chǎn)造成較大的影響，企業(yè)的生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效益下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種智能卡片拷貝燒寫器，該燒寫器無需與電腦通訊即可對(duì)智能卡進(jìn)行快速燒寫，具有設(shè)計(jì)簡單、燒寫速度快、穩(wěn)定性、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，而且易于擴(kuò)展。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:
一種智能卡片拷貝燒寫器，包括智能卡，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是:該燒寫器主要由含有片拷貝操作系統(tǒng)的微控制器和分別與微控制器連接的智能卡接口模塊、電源輸入模塊、按鍵輸入控制模塊、時(shí)鐘模塊、狀態(tài)指示模塊和復(fù)位模塊組成，智能卡通過智能卡接口模塊分別與微控制器連接。所述微控制器為STM32系統(tǒng)ARM微控制器，能夠獨(dú)立實(shí)現(xiàn)對(duì)智能卡芯片的檢測(cè)、燒寫、擦除等操作，無需與電腦對(duì)接即可實(shí)現(xiàn)燒寫功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)智能卡的控制。該微控制器的flash容量可達(dá)512k，RAM容量達(dá)20k，工作時(shí)鐘頻率為72MHz。所述片拷貝操作系統(tǒng)采用keil C語言開發(fā)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)初始化、狀態(tài)檢測(cè)、指令分派、流程處理等一系列相關(guān)操作。所述智能卡主要為接觸式貼片智能卡，該智能卡的芯片上設(shè)有VCC、GND、RST、CLK、101、102及兩個(gè)保留接口 8個(gè)觸點(diǎn)。所述智能卡接口模塊用于接收微控制器傳輸過來的APDU數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)微控制器與智能卡之間的通信及數(shù)據(jù)交互。該模塊直接與微處理器的IO接口連接，無需通過電腦相連。
所述按鍵輸入控制模塊包括啟動(dòng)燒寫、擦除芯片和檢測(cè)芯片等三個(gè)按鍵，每個(gè)按鍵均由獨(dú)立的電路板控制。該模塊用于控制智能卡的相應(yīng)燒寫、擦除和檢測(cè)。
所述狀態(tài)指示模塊由紅、藍(lán)兩種狀態(tài)指示燈組成，通過實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊與微控制器連接，用于顯示燒寫過程及燒寫結(jié)束后智能卡所處的狀態(tài)。
所述復(fù)位模塊用于防止微控制器出現(xiàn)異常和跑飛，讓微控制器重新啟動(dòng)，無需重新開關(guān)電源。
所述時(shí)鐘模塊與微控制器的定時(shí)器連接，通過定時(shí)器調(diào)整工作時(shí)鐘頻率，使燒寫器達(dá)到最佳的傳輸速率和穩(wěn)定性。
本發(fā)明智能卡片拷貝燒寫器利用智能卡芯片特有的硬件7816通信接口寄存器，通過事先將COS目標(biāo)代碼燒寫到ARM微控制器芯片的flash存儲(chǔ)器中，然后通過ARM微控制器的片拷貝操作系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)智能卡芯片進(jìn)行片拷貝，將目標(biāo)代碼的COS及應(yīng)用腳本燒寫到新的目標(biāo)芯片中。
本燒寫器使用的主控模塊采用3.3V供電，可直接在系統(tǒng)上安裝手機(jī)鋰電池。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是: 1、燒寫速度比傳統(tǒng)的USB、串口燒寫器更快，充分利用了智能卡T=O的傳輸特性，通過7816通信協(xié)議寄存器，直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，省去了發(fā)送等待的時(shí)間，使燒寫速度和效率更勝一籌; 2、本片拷貝燒寫器無需實(shí)時(shí)與電腦通信，可獨(dú)立脫機(jī)運(yùn)行，大大節(jié)省硬件成本開支、成本低廉，更易于推廣應(yīng)用；同時(shí)不受通信距離的影響，可更進(jìn)一步保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性； 3、本片拷貝燒寫器用戶可獨(dú)立操作，易于攜帶，具有便攜易用等特點(diǎn)； 4、由于本片拷貝燒寫器無需與電腦相連，因此可批量擴(kuò)展為一次燒錄多片智能卡的功能，大大提聞燒錄效率，節(jié)省生廣中的人力成本，可提聞企業(yè)的生廣效益； 5、本燒寫器在燒寫過程中，采用了CRC校驗(yàn)算法，可保證數(shù)據(jù)的完整性，同時(shí)通過實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊，利用狀態(tài)指示燈將智能卡當(dāng)前所處狀態(tài)實(shí)時(shí)體現(xiàn)出來，具有較好的人機(jī)界面。


圖1為本發(fā)明智能卡片拷貝燒寫器的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明ARM微控制器電路電氣原理圖； 圖3為本發(fā)明智能卡接口連接電路電氣原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的闡述，但不是對(duì)本發(fā)明的限定。
實(shí)施例: 參照?qǐng)D1，一種智能卡片拷貝燒寫器，由含有片拷貝操作系統(tǒng)的STM32微控制器Ul和分別與STM32微控制器Ul連接的智能卡接口模塊U2、電源輸入模塊U6、按鍵輸入控制模塊U5、復(fù)位模塊U4、時(shí)鐘模塊U3和狀態(tài)指示模塊U7組成，智能卡接口模塊U2分別與STM32微控制器Ul和智能卡芯片U8連接，實(shí)現(xiàn)STM32微控制器Ul與智能卡芯片U8的通信及數(shù)據(jù)交互。當(dāng)STM32微控制器Ul檢測(cè)到按鍵輸入控制模塊U5的按鍵按下時(shí)，判斷按鍵的值，然后分別執(zhí)行不同的處理模塊，再由檢測(cè)程序?qū)崟r(shí)檢測(cè)智能卡反饋回來的狀態(tài)，最后將該狀態(tài)通過狀態(tài)指示模塊U7的LED狀態(tài)指示燈進(jìn)行指示，從而完成整個(gè)燒寫過程
參照?qǐng)D2，智能卡芯片U8型號(hào)為ARM內(nèi)核的智能卡芯片，內(nèi)含CPU、時(shí)鐘、復(fù)位、IO 口、硬件7816協(xié)議寄存器、DES硬件加密協(xié)處理器、FLASH和RAM寄存器等。微控制器Ul為STM32微控制器，采用的型號(hào)為集成電路STM32F103RET6，應(yīng)用電路中還包括與集成電路STM32F103RET6的5、6腳連接的由晶振Yl、電容器Cl、C2組成的時(shí)鐘電路U3，與7腳連接的由電容器C3、電阻器R3及按鍵SI組成的復(fù)位電路U4，應(yīng)用電路中還包括電阻R1、R2、紅色發(fā)光二極管LEDl、藍(lán)色發(fā)光二極管LED2組成的狀態(tài)顯示電路U7，除此之外，電路U5則由三個(gè)按鍵KEYl、KEY2、KEY3組成，分別用于控制燒寫器的啟動(dòng)、擦除、檢測(cè)等操作。燒寫器的接口 U2采用插件連接，主要實(shí)現(xiàn)微控制器Ul與智能卡芯片U8的電源VDD、地GND、復(fù)位RST、時(shí)鐘CLK、101、102等接口的連接。智能卡的工作時(shí)鐘CLK由微控制器Ul的定時(shí)器產(chǎn)生，通過定時(shí)器I產(chǎn)生4.SM的工作時(shí)鐘頻率，以使燒寫器達(dá)到最佳的傳輸速率和穩(wěn)定性。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，片拷貝操作系統(tǒng)對(duì)交互數(shù)據(jù)采用三次采樣的方法，在每一個(gè)數(shù)據(jù)位持續(xù)時(shí)間的中間和左右15%的間隔各采樣一次，可提高采樣值的可靠性，當(dāng)有兩次以上電平為低，則可以判斷該數(shù)據(jù)位為O ;否則該數(shù)據(jù)位為I。電源輸入電路包括電源輸入模塊U6，采用的型號(hào)為集成電路REGl117-3.3，電源輸入電路還包括與電源輸入端并聯(lián)的電容器C4、C5,與電源輸出端并聯(lián)的電容器C6、C7。電源輸入電路的輸出端分別與智能卡芯片U8和微控制器Ul的電源輸入端連接。電源采用鋰電池，同時(shí)可通過電源開關(guān)控制是否接通并通過電源指示燈進(jìn)行指示，電源指示燈采用LED發(fā)光二極管，LED發(fā)光二極管與電源開關(guān)連接，電源指示燈設(shè)置在系統(tǒng)的外部。狀態(tài)指示模塊U7由紅、藍(lán)兩個(gè)狀態(tài)指示燈組成，指示當(dāng)前智能卡U8所處的狀態(tài)，如已燒錄、未燒錄、燒錄失敗、燒錄成功、102硬件故障等等不同狀態(tài)。另外通過微控制器Ul的片拷貝操作系統(tǒng)，當(dāng)檢測(cè)到U5的keyl產(chǎn)生由高到低的觸發(fā)信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)燒錄功能模塊，此時(shí)，微控制器通過T=O協(xié)議按照PPS = 96的最高傳輸速率將flash事先內(nèi)置的cos數(shù)據(jù)代碼對(duì)智能卡U8進(jìn)行快速拷貝；當(dāng)檢測(cè)到U5的key2產(chǎn)生由高到低的觸發(fā)信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)擦除模塊，此時(shí)，目標(biāo)智能卡將回到原始的BL狀態(tài)；當(dāng)檢測(cè)到U5的key3產(chǎn)生由高到低的觸發(fā)信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)檢測(cè)模塊，主要檢測(cè)當(dāng)前的智能卡是處于BL狀態(tài)還是處于USER狀態(tài)，對(duì)燒錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)，以檢驗(yàn)當(dāng)前的燒錄是否正確等等。整個(gè)燒寫器采用尺寸小于6X8cm的單面敷銅板制作，通過外塑料盒進(jìn)行封裝，易于攜帶，操作簡便。參照?qǐng)D3，智能卡芯片U8具有VDD、GND、RST、CLK、101、102、NC等接口，其中VDD與通信接口 U2的VCC_3.3相連，GND、RST、CLK、101、102分別與通信接口 U2的GND、RST、CLK、101、102 相連。本發(fā)明微控制器內(nèi)置的片拷貝操作系統(tǒng)采用keil C開發(fā)，用c語言開發(fā)了系統(tǒng)初始化，狀態(tài)檢測(cè)、指令分派、流程處理等一系列相關(guān)操作。系統(tǒng)在進(jìn)行片拷貝的過程中，進(jìn)行了數(shù)據(jù)提速、芯片檢測(cè)、APDU數(shù)據(jù)完整性檢測(cè)、燒寫狀態(tài)檢測(cè)、102狀態(tài)檢測(cè)、CRC數(shù)據(jù)校驗(yàn)檢測(cè)等處理流程，有效地提高了數(shù)據(jù)傳輸速度、保證了數(shù)據(jù)的完整性、可靠性。通過LED的狀態(tài)指示，可以清晰、有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)芯片當(dāng)前的狀態(tài)。通過片拷貝技術(shù)實(shí)現(xiàn)的智能卡燒寫器與傳統(tǒng)的USB燒寫器、串口燒寫器具有燒寫速度更快，時(shí)間更短，更易于批量化生產(chǎn)等特點(diǎn)，同時(shí)可以脫離電腦運(yùn)行，更具小型化和便攜性。
下面以燒寫64K的智能卡代碼量在PPS = 96的條件下三種不同燒錄方式下的各項(xiàng)性能進(jìn)行比較，結(jié)果如下表所示:
權(quán)利要求
1.一種智能卡片拷貝燒寫器，包括智能卡，其特征是:該燒寫器主要由含有片拷貝操作系統(tǒng)的微控制器和分別與微控制器連接的智能卡接口模塊、電源輸入模塊、按鍵輸入控制模塊和復(fù)位模塊組成，智能卡接口模塊分別與微控制器和智能卡連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能卡片拷貝燒寫器，其特征是:所述微控制器與時(shí)鐘模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能卡片拷貝燒寫器，其特征是:所述微控制器與狀態(tài)指示模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能卡片拷貝燒寫器，其特征是:所述按鍵輸入控制模塊包括啟動(dòng)燒寫、擦除芯片和檢測(cè)芯片三個(gè)按鍵，每個(gè)按鍵均由獨(dú)立的電路板控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能卡片拷貝燒寫器，其特征是:所述狀態(tài)指示模塊由紅、藍(lán)兩種狀態(tài)指示燈組成，通過實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊與微控制器連接。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種智能卡片拷貝燒寫器，主要由含有片拷貝操作系統(tǒng)的微控制器和分別與微控制器連接的智能卡接口模塊、電源輸入模塊、按鍵輸入控制模塊和復(fù)位模塊組成，智能卡接口模塊分別與微控制器和智能卡連接。該燒寫器無需與電腦通訊即可對(duì)智能卡進(jìn)行快速燒寫，具有設(shè)計(jì)簡單、燒寫速度快、穩(wěn)定性、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，而且易于擴(kuò)展。
文檔編號(hào)G06K1/12GK103164670SQ20131010423
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者黃一平, 農(nóng)麗萍, 蘇檢德, 楊智策, 梁梓辰 申請(qǐng)人:廣西師范大學(xué)