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1、第第3 3章章 接触式集成电路接触式集成电路(IC)(IC)卡卡国际标准国际标准（一）（一）第第3 3章章 接触式集成电路接触式集成电路(IC)(IC)卡国际标准卡国际标准 3.1 概概 述述3.2 ISO 7816-1 接接触触式式集集成成电电路路卡卡的的 物理特性物理特性3.3 ISO 7816-2 接接触触式式集集成成电电路路卡卡的的触触点尺寸、功能和位置点尺寸、功能和位置 3.4 ISO/IEC 7816-3 接接触触式式集集成成电电路路 卡的电信号和传输协议卡的电信号和传输协议 3.5 接接触触式式集集成成电电路路卡卡（同同步步卡卡）的的电电信信号和复位应答号和复位应答ISO 781
2、6-1， 物理特性。物理特性。ISO 7816-2， 触点尺寸和位置。触点尺寸和位置。ISO/IEC 7816-3，电信号和传输协议。，电信号和传输协议。ISO/IEC 7816-4，行业间交换用命令。，行业间交换用命令。ISO/IEC 7816-5，应用标识符号系统和，应用标识符号系统和 注册过程。注册过程。接触式接触式IC卡的国际标准为卡的国际标准为ISO/IEC 7816。3.1 概概 述述returnISO/IEC 7816-6， 行业间数据元。行业间数据元。ISO/IEC 7816-7， 关于结构化卡询问语关于结构化卡询问语 言的行业间命令。言的行业间命令。ISO/IEC 7816-
3、8， 与安全有关的行业间与安全有关的行业间 命令。命令。ISO/IEC 7816-9， 附加的行业间命令和附加的行业间命令和 复位应答。复位应答。ISO/IEC 7816-10，用于同步卡的电信号，用于同步卡的电信号 和复位应答。和复位应答。 3.2 ISO 7816-1 接触式集成电路卡的接触式集成电路卡的 物理特性物理特性l lISO 7810 中为各种识别卡定义的物理中为各种识别卡定义的物理特性适用于特性适用于IC卡。卡。l lISO 7813 中对金融交易卡定义的阻燃中对金融交易卡定义的阻燃性和外形尺寸也适用于性和外形尺寸也适用于IC卡。卡。l l识别卡的尺寸为识别卡的尺寸为85.6m
4、m*53.9mm*0.76mm。 IC卡的测试中心中国计量局卡的测试中心中国计量局return3.3 ISO 7816-2 接接触触式式集集成成电电路路卡卡的的 触点尺寸、功能和位置触点尺寸、功能和位置 (P.46)return 所谓接触式所谓接触式IC卡，就是在使用时，通过有形的卡，就是在使用时，通过有形的金属电极触点将卡的集成电路与外部接口设备直接接金属电极触点将卡的集成电路与外部接口设备直接接触连接，提供集成电路工作的电源并进行数据交换的触连接，提供集成电路工作的电源并进行数据交换的IC卡。其特点是在卡的表面有符合卡。其特点是在卡的表面有符合ISO/IEC 7816标准标准的多个金属触点
5、。的多个金属触点。3.3.1 接触式接触式IC卡的基本构成卡的基本构成图3.1 接触式IC卡外形图图3.2 接触式IC卡内部结构剖视图 在图在图3.2中，其各组成部分说明如下：中，其各组成部分说明如下： (1) 半导体芯片：它是半导体芯片：它是IC卡的核心部分。一般采用卡的核心部分。一般采用0.380.8 m的的HCMOS或或NMOS工艺制造的超大规模集成电路。在工艺制造的超大规模集成电路。在半导体芯片中包括存储器、译码电路、接口驱动电路、逻辑半导体芯片中包括存储器、译码电路、接口驱动电路、逻辑加密控制电路，甚至微处理器单元加密控制电路，甚至微处理器单元(CPU)等各种功能电路。其等各种功能电
6、路。其外形大小约为外形大小约为2 mm1 mm0.3 mm。 (2) 电极膜片：它是作为半导体芯片各输入/输出信号引脚与外部设备接触连接的导电体，实际是一种精密的印刷电路板(PCB)。其基底为一层绝缘材料，(一般为环氧树脂玻璃或聚酰亚胺薄膜)。在基底的绝缘材料上沉积一层铜合金，并在其外端表面镀金，以提高其导电性能和防氧化能力。电极膜片的外形大小约为：长9.6213.65 mm，宽9.3211.56 mm。电极膜片的外形一般为矩形或椭圆形。这种形状上的差异主要是为了改善卡片的抗扭曲方面的机械特性。电极膜片上共有多个芯片电极，每个电极的中心位置和最小面积是有规定的。但各电极表面分隔形状没有规定。图
7、3.3 接触式IC卡模块C1C2C3C4C5C6C7C8UCCRSTCLKGNDUPPI/Oreturn3.3.2 接触式接触式IC卡的卡的触点尺寸和位置触点尺寸和位置图3.4 接触式IC卡的触点位置表表3.1 接触式接触式IC卡的触点功能卡的触点功能3.4 ISO/IEC 7816-3 接触式集成电路接触式集成电路 卡的电信号和传输协议卡的电信号和传输协议 l ISO/IEC 7816-3/10中规定了电源及信中规定了电源及信号的结构，以及号的结构，以及IC卡和接口设备之间的卡和接口设备之间的信息交换信号频率、电压电平、电流值、信息交换信号频率、电压电平、电流值、奇偶校验协定、操作过程、传送
8、机制以奇偶校验协定、操作过程、传送机制以及接口设备与及接口设备与IC卡之间的通信协定等。卡之间的通信协定等。returnl l IC卡支持两种传输协议：同步传输协议卡支持两种传输协议：同步传输协议 和异步传输协议。和异步传输协议。l l前者在前者在ISO/IEC 7816-10中定义，适用于中定义，适用于逻辑加密卡，后者在逻辑加密卡，后者在ISO/IEC 7816-3中中定义，适用于内含微处理器的智能卡。定义，适用于内含微处理器的智能卡。 Questions & Answers 什么是异步传输、同步传输协议？什么是异步传输、同步传输协议？1.异步传输是面向字符的传输，而同步传输异步传输是面向字
9、符的传输，而同步传输是面向比特的传输。是面向比特的传输。2.异步传输的单位是字符，而同步传输的单异步传输的单位是字符，而同步传输的单位是比特。位是比特。3.异步传输通过字符的起止码，抓住再同步异步传输通过字符的起止码，抓住再同步的机会；而同步传输则是以数据中抽取同的机会；而同步传输则是以数据中抽取同步信息。步信息。Questions & Answers4. 异步传输对时序的要求较低，同步传输异步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序。往往通过特定的时钟线路协调时序。5.异步传输相对于同步传输效率低。异步传输相对于同步传输效率低。1、操作条件的类别、操作条件的类别 A类类
10、VCC 电压为电压为5V。 B类类 VCC 电压为电压为3V。 3.4.1 操作条件操作条件2 2、操作类别的选择、操作类别的选择l l接接口口设设备备首首先先向向卡卡提提供供B类类操操作作条条件件，在在A类类操操作作条条件件下下，B类类卡卡不不提提供供复复位位应应答答ATR（Answer to reset）见附录）见附录C p354。l l如如卡卡不不提提供供ATR，接接口口设设备备将将使使卡卡处处于于静静止止状状态态，至至少少延延迟迟10ms以以后后，接接口口设设备提供下一个可用类别的操作条件。备提供下一个可用类别的操作条件。l l 如如卡卡提提供供ATR，但但不不附附带带有有类类别别标标
11、志志，则则当当卡卡可可用用时时，接接口口设设备备将将提提供供或或维维持持于于A类操作条件，否则置于静止状态。类操作条件，否则置于静止状态。l l 如如卡卡提提供供ATR和和类类别别标标志志，而而且且接接口口设设备备可可以以提提供供卡卡所所支支持持的的操操作作条条件件类类别别，操作可以继续进行。操作可以继续进行。 3.4.2 触点的电压和电流值触点的电压和电流值I/OI/O：ICIC卡的串行数据的输入和输出端。卡的串行数据的输入和输出端。卡的串行数据的输入和输出端。卡的串行数据的输入和输出端。VCCVCC：电源电压输入端（由卡选用）电源电压输入端（由卡选用）电源电压输入端（由卡选用）电源电压输入
12、端（由卡选用）GNDGND：地（参考电压）地（参考电压）地（参考电压）地（参考电压）VPPVPP：编程电压输入端（由卡选用）编程电压输入端（由卡选用）编程电压输入端（由卡选用）编程电压输入端（由卡选用）CLKCLK：时钟或定时信号输入端（由卡选用）时钟或定时信号输入端（由卡选用）时钟或定时信号输入端（由卡选用）时钟或定时信号输入端（由卡选用）RSTRST：复复复复位位位位信信信信号号号号（总总总总清清清清信信信信号号号号），可可可可由由由由接接接接口口口口设设设设备备备备提提提提供供供供复复复复位位位位信信信信号号号号给给给给RSTRST触触触触点点点点；或或或或由由由由ICIC卡卡卡卡内内内
13、内部部部部的的的的复复复复位位位位控控控控制电路在加电时产生内部复位信号。制电路在加电时产生内部复位信号。制电路在加电时产生内部复位信号。制电路在加电时产生内部复位信号。涉及的电特性的参数意义，见教材涉及的电特性的参数意义，见教材P 48Questions：1.Cin 输入电容对信号有什么影响？输入电容对信号有什么影响？2.Cout 输出电容对信号有什么影响？输出电容对信号有什么影响？1 1、UCCUCC：用来提供电源电压：用来提供电源电压：用来提供电源电压：用来提供电源电压符号符号条件条件最小值最小值最大值最大值单位单位UCCA类类B类类4.52.75.53.3VICCA类类B类类时钟停止时
14、钟停止60500.5mAQuestion：IC卡的工作功耗？卡的工作功耗？2、I/O触点可能的工作状态：触点可能的工作状态：传号或高状态（传号或高状态（Z Z状态）状态）空号或低状态（空号或低状态（A A状态）状态） 当当卡卡和和接接口口设设备备均均处处于于接接收收方方式式时时，I/OI/O处于处于Z Z状态。状态。 在在操操作作期期间间，卡卡和和接接口口设设备备不不能能同同时时处处于发送方式。于发送方式。3、VPP ：工作状态：工作状态：空闲状态和激活状态。空闲状态和激活状态。l l 除编程和擦除外，均处于空闲状态。除编程和擦除外，均处于空闲状态。l l 一般一般ICIC卡不从卡不从VPPV
15、PP取得电压，由卡内取得电压，由卡内 升压电路提供编程和擦除所需电压。升压电路提供编程和擦除所需电压。- 接口设备连接卡并接口设备连接卡并“激活激活”电路；电路；- 卡的冷复位（卡的冷复位（Reset）；）；-卡对复位的应答（卡对复位的应答（Answer To Reset）；）；- 在卡与接口设备之间连线进行信息交换；在卡与接口设备之间连线进行信息交换；-接口设备接口设备“释放释放”电路。电路。 3.4.3 IC卡的操作过程卡的操作过程 接口设备和卡之间的对话通过以下操作顺接口设备和卡之间的对话通过以下操作顺序实现。序实现。l l冷冷冷冷复复复复位位位位：当当当当ICICICIC卡卡卡卡的的的
16、的电电电电源源源源电电电电压压压压和和和和其其其其他他他他信信信信号号号号从从从从静静静静止止止止状状状状态态态态按按按按一一一一定定定定顺顺顺顺序序序序加加加加上上上上时时时时，称称称称之之之之为为为为冷冷冷冷复复复复位位位位，ICICICIC卡发回应答信号。卡发回应答信号。卡发回应答信号。卡发回应答信号。l l热热热热复复复复位位位位：在在在在电电电电源源源源电电电电压压压压VCCVCCVCCVCC和和和和时时时时钟钟钟钟CLKCLKCLKCLK处处处处于于于于激激激激活活活活状状状状态态态态下下下下，接接接接口口口口设设设设备备备备发发发发出出出出的的的的复复复复位位位位（ResetRe
17、setResetReset），称称称称之为热复位，之为热复位，之为热复位，之为热复位，ICICICIC卡发回应答信号。卡发回应答信号。卡发回应答信号。卡发回应答信号。l l时钟停止。时钟停止。时钟停止。时钟停止。l l释放释放释放释放 3.4.4 卡的复位卡的复位卡的复位有冷复位和热复位。卡的复位有冷复位和热复位。1. 1. 复位应答的构成复位应答的构成3.4.5 异步传输的复位应答（异步传输的复位应答（answer to reset） 复复位位应应答答信信号号以以字字符符为为单单位位（称称为为字字符符帧）进行传送。每个字符由帧）进行传送。每个字符由1010位组成。位组成。babbbcbdbe
18、bfbhbiZI/OA开开始始位位下下一一开开始始位位保护保护时间时间奇奇偶偶位位8 位数据位数据图图 3.7 字符帧结构字符帧结构 12 etun n每每一一位位在在I/OI/O线线的的持持续续时时间间定定义义为为基基本本时时间间单单元元etuetu，1etu=3721etu=372个个时时钟钟周周期期，即即1etu=372/f1etu=372/f；采样时间小于采样时间小于0.2etu 0.2etu ；两两个个字字符符间间距距最最大大值值- -初初始始等等待待时时间间9600etu 9600etu ； 当当当当奇奇奇奇偶偶偶偶校校校校验验验验位位位位不不不不正正正正确确确确时时时时，从从从从
19、起起起起始始始始位位位位下下下下降降降降沿沿沿沿之之之之后后后后的的的的10.5etu10.5etu开开开开始始始始，收收收收方方方方发发发发送送送送状状状状态态态态A A作作作作为为为为出出出出错错错错信信信信号号号号，该该该该信信信信号宽度为号宽度为号宽度为号宽度为1 1个个个个etuetu或或或或2 2个个个个etuetu。 发发发发方方方方检检检检验验验验I/OI/O是是是是在在在在起起起起始始始始位位位位下下下下降降降降沿沿沿沿之之之之后后后后的的的的11etu11etu处处处处，如如如如I I/O/O处处处处于于于于状状状状态态态态Z Z，则则则则认认认认为为为为接接接接收收收收是
20、是是是正正正正确确确确的的的的；如如如如I/OI/O处处处处于于于于A A，则认为有错。，则认为有错。，则认为有错。，则认为有错。初始字符初始字符TS格式字符格式字符TO接口字符接口字符TAi 、TBi 、TCi 、TDi（i=1,2,3, )TAi、TBi、TCi （i=1,2,3, )指示协议参数。指示协议参数。历史字符历史字符T1,T2TK: ICIC发行商与芯片序列号及发行商与芯片序列号及发行商与芯片序列号及发行商与芯片序列号及OSOS版本版本版本版本校验字符校验字符TCK2. 2. 复位应答信息的内容复位应答信息的内容TST0TA1TB1TC1TD1TA2TB2TC2TD2TA3 接
21、口字符接口字符初始字符初始字符格式字符格式字符全局代码全局代码 F1和和D1全局代码全局代码 I1和和PI 1全局代码全局代码 N 代码代码 Y2和和T全局，操作模式选择全局，操作模式选择全局代码全局代码 PI 2专专 用用 代码代码 Y3和和T复位应答信息的构成复位应答信息的构成复位应答信息的构成复位应答信息的构成T1TKTCK 历史字符历史字符最多最多15个字符个字符 校验字符校验字符（可选）（可选）复位应答一般构成复位应答一般构成 ZA开开始始 babbbcbdbebfbgbh(Z)A Z Z AZ Z ZA A AA A Zbi(Z)（1）初始字符）初始字符TSTS为为AZZA AAA
22、A AZ，其中，其中A为逻辑电平为逻辑电平“1”，解码后的，解码后的字符值为字符值为3F，表示首先传送的是字符的，表示首先传送的是字符的最高有效位最高有效位。其中其中bd、be、bf位位AAA，称为反向约定；，称为反向约定；ZZA AAAA 0011 1111 3F ZA开开始始 babbbcbdbebfbgbh(Z)A Z Z AZ Z ZA A AA A Zbi(Z)TS为为AZZA ZZZA AZ，其中，其中Z为逻辑电平为逻辑电平“1”，解码后的，解码后的字符值为字符值为3B，表示首先传送的是字符的，表示首先传送的是字符的最低有效位最低有效位。其中其中bd、be、bf位位ZZZ，称为正向
23、约定；，称为正向约定；ZZAZ ZZAA 1101 1100 3B最低位最低位最高位最高位（2）格式字符）格式字符TOY1接口字符存在的指示符；接口字符存在的指示符； b51，发送，发送TA1 b61，发送，发送TB1 b71，发送，发送TC1 b81，发送，发送TD1;K 历史字符个数，（历史字符个数，（015）b8b7b6b5b4b3b2b1Y1KTDTDi i TCTCi i TBTBi i TATAi i（3）接口字符）接口字符TAiTBiTCiTDi(i=1，2，3，)Yi+1接口字符存在的指示符；接口字符存在的指示符； b51，发送，发送TAi+1 b61，发送，发送TBi+1 b
24、71，发送，发送TCi+1 b81，发送，发送TDi+1;T 后继发送的协议形式（后继发送的协议形式（015）b8b7b6b5b4b3b2b1Yi+1i+1TTATAi iTBTBi iTCTCi i(i (i=1=1，2 2，3 3，)指示协议参数。指示协议参数。指示协议参数。指示协议参数。TDTDi i指明协议类型指明协议类型指明协议类型指明协议类型T T和是否存在后继接口字符。和是否存在后继接口字符。和是否存在后继接口字符。和是否存在后继接口字符。 TDTDi+1 i+1 TCTCi+1 i+1 TBTBi+1 i+1 TATAi+1i+1T0 异步半双工字符传输协议异步半双工字符传输协
25、议T1 异步半双工分组传输协议异步半双工分组传输协议T15 不属于传输协议，仅表示全不属于传输协议，仅表示全局接口字节。局接口字节。TDi（4）历史字符）历史字符T1T2TK： TCKTCK的值应满足：使的值应满足：使的值应满足：使的值应满足：使T0T0到到到到TCKTCK的所有字符的的所有字符的的所有字符的的所有字符的异或操作结果为零。异或操作结果为零。异或操作结果为零。异或操作结果为零。 如仅用如仅用如仅用如仅用T T0 0协议，将不发送协议，将不发送协议，将不发送协议，将不发送TCKTCK，而在所有，而在所有，而在所有，而在所有其他情况下，都发送其他情况下，都发送其他情况下，都发送其他情
26、况下，都发送TCKTCK。 由由由由T0T0的低的低的低的低4 4位位位位KK指出历史字符的个数，最多不指出历史字符的个数，最多不指出历史字符的个数，最多不指出历史字符的个数，最多不超过超过超过超过1515个。个。个。个。 （5）校验字符）校验字符TCK3 3 . . . . 全局接口字节全局接口字节全局接口字节全局接口字节TATA1 1 TB TB1 1 TCTC1 1 TATA2 2 TBTB2 2的含义的含义的含义的含义全局接口字节给出接口设备用以计算的参数全局接口字节给出接口设备用以计算的参数全局接口字节给出接口设备用以计算的参数全局接口字节给出接口设备用以计算的参数1.时钟频率转换因
27、子时钟频率转换因子时钟频率转换因子时钟频率转换因子F F2.位速率调整因子位速率调整因子位速率调整因子位速率调整因子D D 3.操作模式操作模式操作模式操作模式- -由由由由TATA2 2确定确定确定确定4.最大编程电流因子最大编程电流因子最大编程电流因子最大编程电流因子I I5.编程电压因子编程电压因子编程电压因子编程电压因子P P6.额外保护时间额外保护时间额外保护时间额外保护时间N N7.时钟停止指示符时钟停止指示符时钟停止指示符时钟停止指示符X X8.类别指示符类别指示符类别指示符类别指示符U U（1）参数）参数F、D（由（由TA1给出）给出）复位应答期间的初始时钟周期将被其后传送信息
28、复位应答期间的初始时钟周期将被其后传送信息复位应答期间的初始时钟周期将被其后传送信息复位应答期间的初始时钟周期将被其后传送信息的工作时钟周期所代替。的工作时钟周期所代替。的工作时钟周期所代替。的工作时钟周期所代替。F F F F是时钟频率转换因子，是时钟频率转换因子，是时钟频率转换因子，是时钟频率转换因子，D D D D是位速率调整因子，用是位速率调整因子，用是位速率调整因子，用是位速率调整因子，用来决定工作时钟周期。来决定工作时钟周期。来决定工作时钟周期。来决定工作时钟周期。设设fi为复位应答期间接口设备提供给为复位应答期间接口设备提供给CLK触点的实际频率，触点的实际频率，其后，由其后，由
29、fi切换到切换到切换到切换到fs fs。 fs最小值为最小值为最小值为最小值为1MHz1MHz，F F以及以及以及以及fs fs的最大值由表给出。的最大值由表给出。的最大值由表给出。的最大值由表给出。F10000000100100011F372372558744Fs(最大最大)4568表表 3.7 时钟频率变换因子时钟频率变换因子 F TA1的的b8b5D10000000100100011DRFU124表表 3.8 比特率（位速率）调整因子比特率（位速率）调整因子 D TA1的的b4b1如果如果TA1不存在，则使用默认值不存在，则使用默认值F372，D1;如果如果PPS交交换成功，由换成功，由
30、PPS1给出给出F和和D。 最大编程电流因子最大编程电流因子最大编程电流因子最大编程电流因子I I和编程电压因子和编程电压因子和编程电压因子和编程电压因子P P定义了定义了定义了定义了V VPPPP的工作状态。其中的工作状态。其中的工作状态。其中的工作状态。其中I IPPPPImAImA，值由表给出。，值由表给出。，值由表给出。，值由表给出。编程电压因子编程电压因子编程电压因子编程电压因子P P：VPPVPPPI1/PI2PI1/PI2。I100 01 10 11I2550RFURFU表表 3.9 最大编程电流因子最大编程电流因子 I TB1的的b7 b6PI1525 单位单位/VPI2(优优
31、先先)50250单位单位/0.1VTB1的的b5 b1(b8=0)TB2的的b8 b1（2）参数）参数I、P（由（由TB1给出）给出）（3）额外保护时间）额外保护时间N（由（由TC1给出）给出） 默认值：默认值：F372，D1，I50，P5，N0。N两字符上升沿的间隔两字符上升沿的间隔0254255当当T0时，时，12etuT=1时，时，11etuTC1的的b8 b1（4）操作模式）操作模式 有两种操作模式：有两种操作模式：TA2存在时是专用模式；存在时是专用模式；TA2不存在时是协商模式。不存在时是协商模式。 专用模式中：专用模式中：当当TA2的的b50时，使用表时，使用表3.7和表和表3.
32、8中由中由TA1指定的指定的F值和值和D值；值；当当TA2的的b51时，使用默认值。时，使用默认值。 协商模式中：协商模式中：如复位应答后无如复位应答后无PPS请求，则请求，则F和和D使用默认值；使用默认值；如复位应答后有如复位应答后有PPS请求，则由请求，则由IFD发送带有发送带有F和和D的的PPS请求，并使卡转到专业模式。请求，并使卡转到专业模式。（5）时钟停止指示符）时钟停止指示符X和类别指示符和类别指示符U 当当TDi-1（i2）指出）指出T15后，后，则则TAi（即（即TA3、TA4）的的b8b7为时钟停止指示符；为时钟停止指示符；则则TAi的的b6b1为类别指示符；为类别指示符；X
33、100 01 10 11X不支持不支持状态状态L状态状态H无优先无优先TAi的的b8 b7X的默认值是的默认值是“不支持时钟停止不支持时钟停止”。“01”和和“10”指出时钟停止时指出时钟停止时CLK的优先的优先状态状态表表 3.10 时钟停止指示符时钟停止指示符 X T15是协议是协议参数吗？参数吗？ 当当TDi-1（i2）指出）指出T15后，后，则则TAi的的b8b7为时钟停止指示符；为时钟停止指示符；则则TAi的的b6b1为类别指示符；为类别指示符；U1000001 000010 000011 其他其他U仅仅A类类仅仅B类类A和和B类类RFUTAi的的b6 b1X的默认值是的默认值是“仅
34、支持仅支持A类类”。表表 3.11 类别指示符类别指示符 U 3.4.6 协协议议和和参参数数选选择择 PPS（protocol and parameters selection）在在在在复复复复位位位位应应应应答答答答之之之之后后后后，如如如如果果果果处处处处于于于于协协协协商商商商模模模模式式式式，则则则则允允允允许许许许接接接接口设备向卡发送口设备向卡发送口设备向卡发送口设备向卡发送PPSPPS请求。请求。请求。请求。 只有接口设备允许发出只有接口设备允许发出只有接口设备允许发出只有接口设备允许发出PPSPPS请求，其过程如下：请求，其过程如下：请求，其过程如下：请求，其过程如下：接口设
35、备向卡发送接口设备向卡发送接口设备向卡发送接口设备向卡发送PPSPPS请求；请求；请求；请求；若若若若卡卡卡卡收收收收到到到到正正正正确确确确的的的的PPSPPS请请请请求求求求，则则则则发发发发出出出出PPSPPS确确确确认认认认信信信信号号号号来应答，否则将超出初始等待时间；来应答，否则将超出初始等待时间；来应答，否则将超出初始等待时间；来应答，否则将超出初始等待时间；若若若若成成成成功功功功地地地地交交交交换换换换PPSPPS请请请请求求求求和和和和PPSPPS应应应应答答答答，就就就就选选选选择择择择好好好好了了了了新新新新的的的的协协协协议议议议类类类类型型型型和和和和传传传传送送送
36、送参参参参数数数数，然然然然后后后后按按按按规规规规定定定定将将将将数数数数据据据据从从从从接口设备送到卡中；接口设备送到卡中；接口设备送到卡中；接口设备送到卡中；有记者模式？有有记者模式？有什么参数决定？什么参数决定？若若若若卡卡卡卡收收收收到到到到错错错错误误误误的的的的PPSPPS请请请请求求求求，则则则则不不不不发发发发回回回回PPSPPS应应应应答信号；答信号；答信号；答信号；若若若若初初初初始始始始等等等等待待待待时时时时间间间间超超超超时时时时，接接接接口口口口设设设设备备备备将将将将卡卡卡卡复复复复位位位位或或或或予以拒绝；予以拒绝；予以拒绝；予以拒绝；若若若若接接接接口口口口
37、设设设设备备备备收收收收到到到到错错错错误误误误的的的的PPSPPS应应应应答答答答信信信信号号号号，将将将将卡卡卡卡复位或予以拒绝；复位或予以拒绝；复位或予以拒绝；复位或予以拒绝； PPS请求与请求与PPS应答信号的组成应答信号的组成初始字符初始字符初始字符初始字符PPSSPPSS格式字符格式字符格式字符格式字符PPS0PPS0任选字符任选字符任选字符任选字符PPS1PPS1，PPS2PPS2，PPS3PPS3校验字符校验字符校验字符校验字符PCKPCK一般情况一般情况一般情况一般情况 PPSPPS应答应答应答应答=PPS=PPS请求请求请求请求PPS0的作用与的作用与T0相似，其中相似，其
38、中b5、b6、b7分别表分别表示任送字符示任送字符PPS1、PPS2、PPS3是否存在。是否存在。b1b4选择协议类型，选择协议类型，b8留作今后使用。留作今后使用。PPS1给出给出F和和D的参数值；的参数值；PPS2给出给出N值，值，PPS3待定。待定。 3.4.7 异步半双工字符传输协议（异步半双工字符传输协议（T=0）自学自学 3.4.8 *异步半双工分组传输协议（异步半双工分组传输协议（T=1）在复位应答在复位应答TD1字节中定义了字节中定义了T1，或在，或在PPS中定中定义了义了T1之后，将实现异步半双工分组传输协议。之后，将实现异步半双工分组传输协议。特点：特点：特点：特点：1.
39、1.分组（分组（分组（分组（ blockblock）：是最小的数据单元，可以在）：是最小的数据单元，可以在）：是最小的数据单元，可以在）：是最小的数据单元，可以在ICIC卡和卡和卡和卡和接口设备接口设备接口设备接口设备IFDIFD之间传送。之间传送。之间传送。之间传送。2. 2.为了整个分组数据的正确接受，在数据传送之前，可为了整个分组数据的正确接受，在数据传送之前，可为了整个分组数据的正确接受，在数据传送之前，可为了整个分组数据的正确接受，在数据传送之前，可对分组结构的定义进行检查。对分组结构的定义进行检查。对分组结构的定义进行检查。对分组结构的定义进行检查。3. 3.分组的标识在数据链路层
40、的字符中处理。分组的标识在数据链路层的字符中处理。分组的标识在数据链路层的字符中处理。分组的标识在数据链路层的字符中处理。4. 4.无论在复位应答或协议类型选择无论在复位应答或协议类型选择无论在复位应答或协议类型选择无论在复位应答或协议类型选择PPSPPS之后，都由接口之后，都由接口之后，都由接口之后，都由接口设备设备设备设备IFDIFD送出第一组数据来启动协议，以后可交替传送出第一组数据来启动协议，以后可交替传送出第一组数据来启动协议，以后可交替传送出第一组数据来启动协议，以后可交替传送数据块。送数据块。送数据块。送数据块。 本协议使用复位应答时定义的字符帧以及全局接本协议使用复位应答时定义
41、的字符帧以及全局接口字节定义的物理参数。口字节定义的物理参数。若以后被若以后被PPS所修改，则采用所修改，则采用PPS定义的参数。定义的参数。 本协议采用本协议采用OSI参考模型分层原则设计，分三个参考模型分层原则设计，分三个层次。层次。1.物理层物理层2.数据链路层数据链路层3.应用层应用层1. 分组基本组成分组帧分组基本组成分组帧block frame分组包括三个字段：分组包括三个字段：开始字段开始字段 prologue field、信息字段信息字段information field、结尾字段结尾字段 epilogue field。其中开始字段和结尾字段是必须有的，信息其中开始字段和结尾字
42、段是必须有的，信息字段可选。字段可选。开始字段开始字段信息字段信息字段结尾字段结尾字段NADPCBLENINFEDC1字节字节1字节字节1字节字节0254字节字节1或或2字节字节结点地址（结点地址（NAD）（）（node Address）（1）开始字段）开始字段 prologue field（3字节）字节）lb1b3是源结点地址（是源结点地址（SAD），），lb5b7是目的结点地址（是目的结点地址（DAD），），lb4和和b8用于用于VPP状态控制。状态控制。l当地址无用时，将当地址无用时，将SAD和和DAD置置“0”。结点地址结点地址（NAD）确定了）确定了IC卡和接口设备卡和接口设备IFD
43、之间的逻辑连接。之间的逻辑连接。例：由例：由IFD发送的第一个分组的发送的第一个分组的NAD，其，其SAD的值为的值为X，DAD的值为的值为Y；确定了；确定了SAD和和NAD的逻辑关系。的逻辑关系。则由则由ICC发送的分组，其发送的分组，其SAD为为Y，DAD为为X，标记为（，标记为（X，Y），建立一个逻辑连接。），建立一个逻辑连接。IFD X YICC Y XSADDAD标记为（标记为（X，Y）n n 信息分组（信息分组（信息分组（信息分组（ I-blockI-block）：用于应用层传送信息。）：用于应用层传送信息。）：用于应用层传送信息。）：用于应用层传送信息。n n 接收准备分组（接收
44、准备分组（接收准备分组（接收准备分组（R-blockR-block）：用于传送正、方向应答）：用于传送正、方向应答）：用于传送正、方向应答）：用于传送正、方向应答n n 管理分组（管理分组（管理分组（管理分组（S-blockS-block）：在）：在）：在）：在IFDIFD和和和和ICCICC间交换控制信息间交换控制信息间交换控制信息间交换控制信息 协议控制字节协议控制字节PCB（1字节）字节） （ protocol control byte）协议定义三种基本分组类型：协议定义三种基本分组类型： 长度长度LEN（1字节）字节） 指出被传送的信息字段的字节数，其代码从指出被传送的信息字段的字节数
45、，其代码从指出被传送的信息字段的字节数，其代码从指出被传送的信息字段的字节数，其代码从“ “00”00”“ “FE”FE”。（。（。（。（0 0254254字节）字节）字节）字节）INF字段是可选的。字段是可选的。当它存在时，可以是应用数据（当它存在时，可以是应用数据（Iblock）或控制和状态信息（或控制和状态信息（S-block），被传送的字），被传送的字节数由节数由LEN指出。指出。（2）信息字段）信息字段INF（Information field）（3）结尾字段）结尾字段EPF（epilogue field）包含被传送分组的错误校验码包含被传送分组的错误校验码EDC。可以。可以采用纵向
46、冗余校验采用纵向冗余校验 LRC（1字节）或循环冗字节）或循环冗余校验余校验 CRC（2字节）。字节）。卡卡卡卡 允许接收最大信息长度允许接收最大信息长度允许接收最大信息长度允许接收最大信息长度IFSCIFSC（1-2541-254）；）；）；）； 接口设备接口设备接口设备接口设备 允许接收最大信息长度允许接收最大信息长度允许接收最大信息长度允许接收最大信息长度IFSDIFSD； IFSCIFSC由专用接口字符由专用接口字符由专用接口字符由专用接口字符TAiTAi（i2i2）给出，其值在）给出，其值在）给出，其值在）给出，其值在1 1254254，默认值为，默认值为，默认值为，默认值为3232
47、。IFSDIFSD的初始值为的初始值为的初始值为的初始值为3232。在协议执行过程中由在协议执行过程中由在协议执行过程中由在协议执行过程中由S S（IFSIFS请求）和请求）和请求）和请求）和S S（IFSIFS应答）应答）应答）应答）调整调整调整调整IFSCIFSC和和和和IFSDIFSD。 2. 专用接口参数专用接口参数 在复位应答中，当第一次在在复位应答中，当第一次在TD(i-1)（i2）中）中出现出现T1时，则专用接口字节时，则专用接口字节TAi、TBi、TCi被被用作协议参数。用作协议参数。（1）信息字段长度）信息字段长度字符等待时间字符等待时间字符等待时间字符等待时间 CWTCWT
48、同一分组内两相邻字符上升沿之间的最大时间。同一分组内两相邻字符上升沿之间的最大时间。同一分组内两相邻字符上升沿之间的最大时间。同一分组内两相邻字符上升沿之间的最大时间。由由由由TBiTBi（i2i2）的）的）的）的b b4b b1给出字符等待时间整数给出字符等待时间整数给出字符等待时间整数给出字符等待时间整数CWICWI，公式：，公式：，公式：，公式：（2）字符等待时间）字符等待时间CWTCWT的最小值为的最小值为12工作单元，工作单元，CWI的默认值为的默认值为13。分组等待时间分组等待时间 BWT发送到卡的最后一个字符的上升沿与从卡发送到卡的最后一个字符的上升沿与从卡发出的第一个字符之间的
49、最大时间。发出的第一个字符之间的最大时间。 由由TBi(i2)的的b8b5给出分组等待时间整给出分组等待时间整数数BWI，计算公式：，计算公式：（3）分组等待时间）分组等待时间BWT0BWT 9，BWT9保留于将来使用，保留于将来使用，BWI的默认值的默认值为为4。用用TCi(i2)的的b1来选择检验码：来选择检验码：b1 1 CRC。b1 0 LRC（默认值）。（默认值）。b2 b8 置置0，保留于将来使用。，保留于将来使用。（4）校验码的选择）校验码的选择VPP控制控制:VPP的状态由卡发送的的状态由卡发送的NAD的的b8位和位和b4位控制。位控制。3. 协议操作协议操作（1）数据链路层字
50、符部分）数据链路层字符部分b b8 8 0 0， b b4 40 VPP0 VPP处于空闲状态；处于空闲状态；处于空闲状态；处于空闲状态；b b8 8 1 1， b b4 40 VPP0 VPP激活（工作）在接收激活（工作）在接收激活（工作）在接收激活（工作）在接收PCBPCB之之之之后回到空闲状态；后回到空闲状态；后回到空闲状态；后回到空闲状态；b b8 8 0 0， b b4 41 VPP1 VPP激活（工作）一直到接口设激活（工作）一直到接口设激活（工作）一直到接口设激活（工作）一直到接口设备接收到另一个备接收到另一个备接收到另一个备接收到另一个NADNAD字节；字节；字节；字节；b b
51、8 8 1 1， b b4 41 1 禁用；禁用；禁用；禁用；（2）数据链路层分组部分）数据链路层分组部分操作过程操作过程 在复位应答或协议类型选择在复位应答或协议类型选择PPS之后的第一个之后的第一个分组是由接口设备分组是由接口设备IFD传送到传送到IC卡的，可以是信息卡的，可以是信息分组（分组（I-blockI-block）或管理分组（）或管理分组（）或管理分组（）或管理分组（ S-blockS-block）。）。）。）。 在传送一个分组（在传送一个分组（I-，R-或或S-block）之后，在下）之后，在下一个分组传送之前，发方应接收到确认，如下：一个分组传送之前，发方应接收到确认，如下：
52、 信息分组信息分组信息分组信息分组内有一个发送序列号内有一个发送序列号内有一个发送序列号内有一个发送序列号N N（S S），），），）， N N（S S）是一个二进制位（是一个二进制位（是一个二进制位（是一个二进制位（bitbit），它的起始值为），它的起始值为），它的起始值为），它的起始值为0 0，在传送，在传送，在传送，在传送一个信息分组之后加一个信息分组之后加一个信息分组之后加一个信息分组之后加1 1（模（模（模（模2 2）；）；）；）； 接收准备分组接收准备分组接收准备分组接收准备分组 R-blockR-block内有一个内有一个内有一个内有一个N N（R R），它的值），它的值），它
53、的值），它的值等于下一个要传送的等于下一个要传送的等于下一个要传送的等于下一个要传送的I-blockI-block中的中的中的中的 N N（S S）。）。）。）。 R-blockR-block用于链接；用于链接；用于链接；用于链接；管理分组管理分组管理分组管理分组 S-blockS-block有：有：有：有： 请求分组请求分组请求分组请求分组S (S ( request) -blockrequest) -block 应答分组应答分组应答分组应答分组S (S ( response) -block response) -block 在接收到请求分组后发一个应答分组。在接收到请求分组后发一个应答分组
54、。在接收到请求分组后发一个应答分组。在接收到请求分组后发一个应答分组。链接链接 分组传输协议具有链接功能，允许接口设备分组传输协议具有链接功能，允许接口设备IFD或或IC卡（卡（ICC）传送信息的长度大于）传送信息的长度大于IFSD（Information Field Size for device）或）或IFSC （Information Field Size for card）所规定的长度。）所规定的长度。 分组的链接情况受分组的链接情况受I-blockI-block中的协议控制字节中的协议控制字节中的协议控制字节中的协议控制字节PCBPCB中的中的中的中的MM位控制位控制位控制位控制。M
55、位指出位指出I-blockI-block的两种状态：的两种状态：的两种状态：的两种状态：MM0 0，表示当前的，表示当前的，表示当前的，表示当前的I-blockI-block是链的最后一个分组；是链的最后一个分组；是链的最后一个分组；是链的最后一个分组；MM1 1，表示，表示，表示，表示 链还跟有分组；链还跟有分组；链还跟有分组；链还跟有分组；PCB（协议控制字节）的编码情况如下：（协议控制字节）的编码情况如下：l lI-blockI-block的的的的PCBPCB字节：由字节：由字节：由字节：由b b8 8 b b1 1组成。组成。组成。组成。 b b8 8 0 0， 表示是表示是表示是表示
56、是I-blockI-block ；b b7 7 位发送序列号位发送序列号位发送序列号位发送序列号N N（S S）；）；）；）；b b6 6 位为位为位为位为MM位，位，位，位， 指示后面是否还有分组；指示后面是否还有分组；指示后面是否还有分组；指示后面是否还有分组；b b5 5 b b1 1 保留于将来使用。保留于将来使用。保留于将来使用。保留于将来使用。l lR-blockR-block的的的的PCBPCB字节：由字节：由字节：由字节：由b b8 8 b b7 7=10=10，表示是，表示是，表示是，表示是R-blockR-block 。 b b5 5 为为为为N N（R R） ；b b6
57、6 0 0，且，且，且，且b b4 4 b b1 1为为为为0000 0000 表示正确；表示正确；表示正确；表示正确；b b6 6 0 0，且，且，且，且b b4 4 b b1 1为为为为0001 0001 表示表示表示表示EDCEDC或字符奇偶错或字符奇偶错或字符奇偶错或字符奇偶错 ；b b6 6 0 0， b b4 4 b b1 1 为为为为0010 0010 为其他错误。为其他错误。为其他错误。为其他错误。l lS-blockS-block的的的的PCBPCB字节：由字节：由字节：由字节：由b b8 8 b b7 7=11=11，表示是，表示是，表示是，表示是S-blockS-bloc
58、k 。 b b6 6 为应答位。为应答位。为应答位。为应答位。若若若若b b6 60 0，表示请求（，表示请求（，表示请求（，表示请求（requestrequest）；）；）；）；若若若若b b6 6 1 1， 表示应答（表示应答（表示应答（表示应答（responseresponse）。）。）。）。b b5 5 b b1 1 提出是何种请求或何种应答。提出是何种请求或何种应答。提出是何种请求或何种应答。提出是何种请求或何种应答。b b5 5 b b1 10000000000，若，若，若，若b b6 60 0，则为，则为，则为，则为“ “重新同步请求重新同步请求重新同步请求重新同步请求S”S”，
59、此请求仅由接口设备发送，将分组传输协议的参数复此请求仅由接口设备发送，将分组传输协议的参数复此请求仅由接口设备发送，将分组传输协议的参数复此请求仅由接口设备发送，将分组传输协议的参数复原到初始值；原到初始值；原到初始值；原到初始值；若若若若b b6 61 1，则为，则为，则为，则为“ “重新同步应答重新同步应答重新同步应答重新同步应答S”S”，是，是，是，是ICIC卡接收到重新同步请求后发出的应答。卡接收到重新同步请求后发出的应答。卡接收到重新同步请求后发出的应答。卡接收到重新同步请求后发出的应答。b b5 5 b b1 1 0000100001，若，若，若，若b b6 60 0，则为，则为，
60、则为，则为“ “信息字段长度请求信息字段长度请求信息字段长度请求信息字段长度请求S S（IFS requestIFS request）” ”；若；若；若；若b b6 61 1，则为，则为，则为，则为“ “信息字段长度信息字段长度信息字段长度信息字段长度应答应答应答应答S S （IFS responseIFS response）” ”。ICIC卡发出卡发出卡发出卡发出S S（IFS requestIFS request）表示它能支持新的）表示它能支持新的）表示它能支持新的）表示它能支持新的IFSCIFSC，接口设备接口设备接口设备接口设备IFDIFD发出发出发出发出S S （IFS respon
61、seIFS response） S S （IFS IFS responseresponse）表示它能支持新的）表示它能支持新的）表示它能支持新的）表示它能支持新的IFSDIFSD。对方接收到。对方接收到。对方接收到。对方接收到S S后应后应后应后应发出发出发出发出S S作为应答。作为应答。作为应答。作为应答。b b5 5 b b1 1 0001000010，若，若，若，若b b6 60 0，则为，则为，则为，则为“ “中止请求中止请求中止请求中止请求S”S”；若若若若b b6 61 1，则为，则为，则为，则为“ “中止应答中止应答中止应答中止应答S”S”。b b5 5 b b1 1000110
62、0011，若若若若b b6 60 0，则为，则为，则为，则为“ “等待时间扩充请求等待时间扩充请求等待时间扩充请求等待时间扩充请求S S（WTX WTX requestrequest）” ”；若若若若b b6 61 1，则为，则为，则为，则为“ “等待时间扩充应答等待时间扩充应答等待时间扩充应答等待时间扩充应答S S （WTX WTX responseresponse）” ”。ICIC卡发出卡发出卡发出卡发出S S（WTX requestWTX request）表示它能需要超过）表示它能需要超过）表示它能需要超过）表示它能需要超过BWTBWT时间去处理前面接收到的时间去处理前面接收到的时间去处
63、理前面接收到的时间去处理前面接收到的I-blockI-block。链接功能举例：链接功能举例：应用数据应用数据Application Data由接口设备由接口设备IFD传送传送到到IC卡，假设分成三个信息分组，分别为：卡，假设分成三个信息分组，分别为：Applic、ation和和Data，每次传送信息时还传送，每次传送信息时还传送PCB，以，以I（N（S），），M）表示，其中）表示，其中N（S）是发送序列号，是发送序列号，M表示后面是否还有分组需要表示后面是否还有分组需要传送。传送。分析分析：PCB 的编码包括三类，的编码包括三类，I-block、R-block和和S-block。现以。现以I
64、（N（S），），M）表示，说明该）表示，说明该PCB表示表示I-block的编码情况。的编码情况。ApplicationDataPApplicEPactionEPDataEPEPEPEIFDICCI（0，1）I（1，1）I（0，0）R（1）R（0）I（0, 0 ）P开始字段开始字段E结尾字段结尾字段链接功能图例链接功能图例序列号序列号二进制二进制I-blockR-blockS-blockIFDICCApplicI（0，1）R（1）actionI（1，1）R（0）DataI（0，0）I（0,0）序列号序列号二进制二进制接口设备发送链接接口设备发送链接 I-blockreturn 3.5 接接触触
65、式式集集成成电电路路卡卡（同同步步卡卡）的的 电信号和复位应答电信号和复位应答(ISO/IEC 7816-10ISO/IEC 7816-10)3.5.1 触点的电特性触点的电特性1. 触点的分配触点的分配两种类型的同步卡：第两种类型的同步卡：第1类（类（type 1） 第第2类（类（ type 2）触点触点C4指定：第指定：第2类同步卡的功能码（类同步卡的功能码（FCB）。）。 FCB和和RST一起构成在卡中执行的命令一起构成在卡中执行的命令Reset、read、write。return2. 选择卡的类型选择卡的类型 接口设备按第接口设备按第1类、第类、第2类卡启动操作条件，类卡启动操作条件，
66、如果卡不应答，或提供一个不符合的应答，接口如果卡不应答，或提供一个不符合的应答，接口设备将释放触点，延迟至少设备将释放触点，延迟至少10ms后，再启动另后，再启动另一操作条件。一操作条件。3.5.2 复位应答复位应答 在同步半双工传输方式中，在同步半双工传输方式中，I/O线上一串数据线上一串数据位用位用CLK上的时钟信号进行同步。上的时钟信号进行同步。1. 时钟频率和位速率时钟频率和位速率 I/O线上的位速率与接口设备发到线上的位速率与接口设备发到CLK的时的时钟频率呈线性关系，例如钟频率呈线性关系，例如10kHz时钟频率相应时钟频率相应于于10Kbit/s。最大上升沿最大上升沿/下降沿各为下
67、降沿各为0.5s。第一类卡：低于第一类卡：低于50kHz的任一频率可用。的任一频率可用。第二类卡：低于第二类卡：低于280 50kHz的任一频率可用。的任一频率可用。2. 复位应答头的结构复位应答头的结构 复位操作的结果是从卡发送应答头到接口设备。复位操作的结果是从卡发送应答头到接口设备。该头的长度固定为该头的长度固定为32位，其开始的两个字节位，其开始的两个字节H1和和H2是必备的。是必备的。b1b32是按时间顺序发送的信息位，最低位先发送。是按时间顺序发送的信息位，最低位先发送。3. 复位应答头的数据内容复位应答头的数据内容 头由头由4个字节（个字节（H1H4）组成，用于尽早决定）组成，用
68、于尽早决定卡与接口设备是否相容，如不容，则释放触点。卡与接口设备是否相容，如不容，则释放触点。第一个字段第一个字段H1是卡协议类型的编码，见表是卡协议类型的编码，见表3.13。第二个字段第二个字段H2是是H1的编码参数。的编码参数。 如果如果H1X0（X1，7），），H2的值由的值由ISO/IEC JTC1/SC17指指定。定。3.5.3 触点的释放触点的释放当信息交换中止或失败时（卡无应答或检测到卡当信息交换中止或失败时（卡无应答或检测到卡移去），触点将被释放，接口设备应顺序完成一移去），触点将被释放，接口设备应顺序完成一些操作：些操作：CLK 处于状态处于状态L；FCB 处于状态处于状态L
69、（仅适合第二类卡）；（仅适合第二类卡）；VPP静止；静止；I/O处于状态处于状态A；VCC静止。静止。return思思 考考 题题 1、 什么是接触式什么是接触式IC卡？说明其特点和主要应用场合，说出几卡？说明其特点和主要应用场合，说出几种主要的卡型及其生产商。种主要的卡型及其生产商。2、 接触式接触式IC卡上有多少个触点？说明各触点的位置及功能。卡上有多少个触点？说明各触点的位置及功能。3 接触式接触式IC卡如何获得工作电压？卡如何获得工作电压？4、 接触式接触式IC卡如何与接口设备交换信息？卡如何与接口设备交换信息？5、 接触式接触式IC卡读写器卡读写器(接口设备接口设备)由哪些部分组成？由哪些部分组成？
