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1、IC卡技术及其应用第一章第一章 基础知识基础知识n n1.1IC卡的概念n n1.2I2C总线n n1.3CRC码原理n n1.4IC卡技术有关标准ICIC卡的概念卡的概念 IC卡的主要特点 n n高可靠性 n n高安全性 n n大存储量 n n方便使用 n n多应用类型 ICIC卡的概念卡的概念IC卡的发展历程 n n1968年，德国，将集成电路装入身份识别卡 n n1969年12月，日本，提出一种制造安全可靠的信用卡方n n1974年，法国，系统的IC卡运作方案ICIC卡的概念卡的概念n n1977年6月，CII-Honeywell Bull公司，存储型IC卡的雏形n n1978年，第一张
2、采用Siemens SIKART集成电路芯片的IC卡身份识别及交易卡n n1980年3月，法国的存储卡研究组织（memory card group）正式成立n n1980年11月，第一张装有CPU的IC卡诞生 ICIC卡的概念卡的概念国际组织n n国际标准化组织，ISO，International Organization for Standardizationn n国际电工技术委员会，IEC，International Electro-technical Commission ICIC卡的概念卡的概念国外主要IC卡企业n n Siemens、Atmel、Motorola、Bull（法国布尔公
3、司）、Schlumberger（法国斯伦贝谢公司）、ISSI、STMicroelectronics（意法半导体有限公司）、Samsung、Philips、Toshiba、Hitachi ICIC卡的概念卡的概念国内主要IC卡企业n n上海复旦微电子、深圳市明华澳汉、北京握奇、北京航天金卡、北京中电智能卡公司、华旭金卡、北京华大、上海贝岭、北京大唐微电子、上海华虹集团、天津环球磁卡、深圳德诚信用卡制造有限公司 ICIC卡的概念卡的概念IC卡的应用领域n n电信行业n n公安行业n n公共交通n n建设及公用事业ICIC卡的概念卡的概念IC卡的应用领域n n劳动和社会保障行业n n税务行业n n组
4、织机构代码IC卡n n石油石化行业启动了IC加油卡工程ICIC卡的概念卡的概念IC卡的分类根据集成电路类型分类 n n存储卡n n逻辑加密卡n nCPU卡n n信息纽扣（TM卡） ICIC卡的概念卡的概念IC卡的分类根据卡与外界数据交换的界面不同分类 n n接触式IC卡 n n非接触式IC卡n n双界面卡 ICIC卡的概念卡的概念IC卡的分类根据卡的应用领域不同分类 n n金融卡n n又可以分为信用卡和现金卡两种又可以分为信用卡和现金卡两种 n n非金融卡 n n实际包含金融卡之外的所有领域，诸如电信、实际包含金融卡之外的所有领域，诸如电信、旅游、教育和公交等旅游、教育和公交等 ICIC卡的概
5、念卡的概念IC卡应用系统的基本组成n nIC卡n n用卡装置n nICIC卡读写器与被控制对象的集成卡读写器与被控制对象的集成 n n管理系统n n由普通微机系统和由普通微机系统和ICIC卡读写器组成卡读写器组成 ICIC卡的概念卡的概念IC卡应用系统的基本组成 ICIC卡的概念卡的概念IC卡的卡基材料n n卡基：IC卡的塑料卡片基体n nABSABS（丙烯腈（丙烯腈- -丁二烯丁二烯- -苯乙烯）苯乙烯）n nPVCPVC（聚氯乙烯）（聚氯乙烯）n nPETPET（聚酯）（聚酯）n nMelinex Melinex I2CI2C总线总线 什么是I2C总线？ n nI2C（inter-inte
6、grated circuit）n nPhilips公司于20世纪80年代提出 n n两线式串行总线，用于微处理器与外围器件的连接n n广泛应用于各种以串行通信方式作为接口的集成电路 I2CI2C总线总线I2C总线的特点n n接口线数少n n除地线外只有两条连线除地线外只有两条连线n n硬件占用的空间小硬件占用的空间小n n可以支持多主控方工作方式 n n任何能够进行发送和接收的器件都可以成为主任何能够进行发送和接收的器件都可以成为主控方控方 I2CI2C总线总线I2C总线的构成n n数据线SDA n n双向，即每个器件都必须以双向，即每个器件都必须以OCOC或或ODOD方式连接方式连接 n n
7、时钟线SCL n n对多主控器件的总线，双向对多主控器件的总线，双向n n对于单一主控器件的总线，单向对于单一主控器件的总线，单向I2CI2C总线总线状态n n总线备用时，SDA和SCL，高电阻高电平状态n n关闭I2C总线时，SCL钳位于低电平速率n n标准模式下，100kb/sn n高速模式下，400kb/s I2CI2C总线总线I2C总线上的数据位传送 n nSCL高电平时，SDA上必须保持有稳定的逻辑电平状态n n高电平为数据高电平为数据1 1，低电平为数据，低电平为数据0 0 n nSCL低电平时，允许SDA的电平状态变化I2CI2C总线总线I2C总线上的数据位传送 I2CI2C总线
8、总线三种类型信号n n起始信号n nSCLSCL为高电平时，为高电平时，SDASDA由高电平向低电平跳变，由高电平向低电平跳变，开始传送数据开始传送数据n n停止信号n nSCLSCL为高电平时，为高电平时，SDASDA由低电平向高电平跳变，由低电平向高电平跳变，终止传送数据终止传送数据 I2CI2C总线总线三种类型信号n n应答信号n n接收数据的器件在接收到接收数据的器件在接收到8bit8bit数据后，向发送数数据后，向发送数据的器件发出特定的低电平脉冲，表示已收到据的器件发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据数据 I2CI2C总线总线串行总线上的数据通信 I2CI2C总线总线I2C总线的基
9、本操作器件概念n n主器件n n发送控制字节到总线上的器件被称为主器件发送控制字节到总线上的器件被称为主器件n n从器件n n接收控制字节的器件则被称为从器件接收控制字节的器件则被称为从器件 任一器件都可以作为主器件或从器件 I2CI2C总线总线I2C总线的基本操作控制字节n n在起始信号之后n nbit7bit4，器件的类型识别符 n nbit3bit1，片选n nbit0，读、写选择位n n1 1为读操作，为读操作，0 0为写操作为写操作 I2CI2C总线总线I2C总线的基本操作写操作n n写字节、写页n n操作时序I2CI2C总线总线I2C总线的基本操作读操作n n随机读n n读取指定地
10、址的数据读取指定地址的数据n n当前地址读n n读取当前地址的数据读取当前地址的数据n n顺序读 n n读取连续的数据读取连续的数据 I2CI2C总线总线I2C总线的基本操作读操作n n操作时序I2CI2C总线总线与MCS-51系列单片机接口 n nP1和P3口中任选两条作为接口线n n分别用电阻（通常用5.1k电阻）上拉至5V电源n n或者用P0或P2口按位控方式 CRCCRC码原理码原理基础知识n nCRC（cyclic redundancy check）码：循环冗余校验码 n n目的：校验数据传送是否正确n n采用了r位校验，强于奇偶校验CRCCRC码原理码原理基本原理n n发送端：根据
11、要传送的k位二进制码序列，以一定的规则产生一个用于校验的r位校验码附在原始数据后边，一起发送出去 n n接收端：根据数据码和CRC码之间所遵循的规则进行校验，以确定数据通信过程中是否出错 CRCCRC码原理码原理CRC码算法一些定义n n一个数码组可以表示成一个多项式n n01100101B 可表示为x6+x5+x2+1 n nP(x)：原始数据k-1次多项式n nG(x)：生成多项式，r-1次n nR(x) ：CRC多项式n nT(x)：编码后带有CRC码的数据多项式 CRCCRC码原理码原理CRC码算法n nP(x)乘以x ：对应的二进制码序列左移r位 n n除以G(x)：所得余式为R(x
12、) T(x) = xr P(x) + R(x)接收方解码：将T(x)除以G(x)，如果余数为0，则说明传送中无错误发生，否则说明传送有误。 CRCCRC码原理码原理例子：待传送的原始数据为待传送的原始数据为1110B1110B：P P( (x x) = ) = x x3 3+ +x x2 2+ +x x 生成多项式为生成多项式为1100B 1100B ：G G( (x x)=)=x x3 3+ +x x2 2，r r=3 =3 则则R R( (x x)=)=x x，过程如下：，过程如下： CRCCRC码原理码原理例子T(x)=(x6+x5+x4)+(x2)=x6+x5+x4+x2, 即 111
13、0000B + 100B = 1110100B 接受端：无余数则传输正确这里的“减法”非一般意义减法，而是逻辑异或运算 CRCCRC码原理码原理CRC码硬件电路的实现方法除法电路可以采用CPLD来实现 CRCCRC码原理码原理比特型算法 n n1）将新到来的bit（INPUT）与bit0（LSB）做异或运算产生待移入bit7（MSB）的临时位。n n2）将bit1移入bit0，bit2移入bit1。n n3）将bit3与临时位做异或运算后移入bit2。CRCCRC码原理码原理比特型算法n n4）将bit4与临时位做异或运算后移入bit3。n n5）将bit5移入bit4，bit6移入bit5，
14、bit7移入bit6。n n6）将临时位移入bit7。 ICIC卡技术有关标准卡技术有关标准 IC卡的基本标准 接触式IC卡的基本标准n nGB/T149161994、GB/T16649.11996、GB/T16649.21996、GB /T16649.31996、GB /T175521998、GB/T175541998、ISO/IEC7810:1995、ISO/IEC103731:1998、ISO/IEC103733:2001、ISO/IEC7816.11998 ICIC卡技术有关标准卡技术有关标准 IC卡的基本标准非接触式IC卡的基本标准 n n目前国际上还没有统一的标准，可供选用的几个标
15、准是ISO/IEC10536、ISO/IEC14443、ISO/IEC15693和ISO/IEC18000 ICIC卡技术有关标准卡技术有关标准 有关IC卡应用的标准和规范 n n社会保障卡建设总体规划 n n中国金融集成电路（IC）卡规范V2.0 n nJR/T 00082000 银行卡发卡行标识代码及卡号 n n中国石化加油IC卡应用规范V1.0n nISO 85831，2，3 ICIC卡技术有关标准卡技术有关标准 n n有关IC卡机具的标准GB/T 182392000、GB92541998、GB/T176181998、GB49432001 涉及IC卡机具的功能、电源适应能力、电气安全性、环境适应性、可靠性和电磁兼容性等20多项 ICIC卡技术有关标准卡技术有关标准n n IC卡的测试标准 GB/T175541998 ，识别卡测试方法，描述了GB/T14916、GB/T15120、GB/T17552和GB/T16649所规定的识别卡的测试方法
