IC卡技術講座之三：IC卡開發和制作環境

文章出處：http://hz-huyue.com 作者： 人氣： 發表時間：2012年02月23日

　　IC卡是攜帶應用信息和數據的媒體,空白IC卡是不能立即使用的,必須對IC卡應用系統進行個人化,寫入系統IC卡和個人密碼,個人專用信息和應用數據. 這就要在銀行登記購買金融卡,輸入個人密碼,姓名等標識,交費并記帳.在IC卡使用過程中也需要核對密碼,多次讀出和修改卡上數據.如在商場交費時刷卡結帳,在ATM自動取款機取現金等.這些操作都需要一個使用環境,需要專用的IC卡讀寫器等硬件, 也需要應用系統開發的軟件.

　　一.IC卡讀寫設備

　　IC卡讀寫設備大致可分為兩大類:一類為專用讀寫設備或稱脫機讀寫器.其特點是:充分利用IC卡存儲量大,可以獨立存儲和工作, 不需要和主機相聯就可完成數據讀寫的優點,可與應用設備結合或單獨工作.例如:IC卡電表,水表,ATM機, 商場收款機.另一類為通用讀寫設備,或稱聯機讀寫器,是帶有單片機和存儲器的設備,通過并行或串行口與PC機或應用系統網絡相連接. 在運行不同軟件時可以讀寫不同種類的IC卡,組成不同的應用系統.如果配備開發系統軟件,可對IC卡作初始規劃,數據加密和初始寫入,從而構成IC卡應用開發制作環境.在本講中, 我們重點討論這種通用開發系統的原理和使用方法.

　　IC卡讀寫設備由IC卡卡座,單片機,數據存儲器RAM,程序存儲器EEPROM,接口電路和外圍設備等組成.接口包括與IC卡的通訊接口和與主機的通訊接口.

　　讀寫器各部分結構與功能如下:

　　1.IC卡卡座

　　IC卡卡座是連接IC卡與讀寫器的.其功能包括對IC卡供電,提供讀寫信號和偉送數據.要求提供方便的插拔方式和可靠的接觸,并帶有帶電插拔,過流保護,插卡檢測等能力.IC卡和插座的結構尺寸必須符合國際標準化組織(ISO)7816的標準. 對觸點數目,位置,信號名稱和功能都有明確規定,以保證兼容性.

　　其中:C1(VCC)為電源;C2(RST)復位信號;C3(CLK)時鐘脈沖;C4(RFU) 待用; C5(GND)接地端;C6(VPP)編程電壓,用于對EPROM編程;C7( I/O) 數據輸入輸出端; C8(RFU)待用.

　　有些系統中IC卡的C4和C8未用,可見卡上僅有六個觸點.由于IC卡與我們常見的磁卡,條碼卡的動態掃描方式(俗稱-刷卡-)不同,是通過卡座觸點與IC卡上引腳接觸,用電信號靜態讀寫的,因此插拔方式應保證插拔迅速,接觸可靠,磨損小.目前IC 卡插拔一般有下述幾種形式.

　　(1)推入-拉出機構:卡的插拔均為手動,因此結構簡單.
　　(2)推入-推入彈出機構:插入為手動,讀寫后再向內推卡,卡自動彈出.
　　(3)推入-彈出機構:手動推入,卡由機構鎖定,操作后,系統自動釋放,將卡彈出.
　　(4)電動式出入卡機構:卡輕輕插入,卡由機構自動引入,讀寫后自動送出.

　　在開發一個IC卡應用系統時,應該根據應用特點來選擇卡座類型.如公交售票系統中.要求以快速挺拔,而金融卡則更重視可靠性和壽命.

　　2.單片機和存儲器

　　讀寫器中配備單片機和ROM,RAM存儲器,構成微機系統,單片機運行ROM中固化的軟件,執行與IC卡和上位PC機的通迅規程.控制對IC卡的讀寫,完成IC 卡與主機間數據的格式轉換.如果卡上數據加密加密存儲,讀寫時要執行解密操作.密碼,密鑰和處理中間結果等參數保存在RAM中.對數據全部加密時,為減輕單片機負擔,提高讀寫速度,常配有硬件密文轉換和單元.

　　3.接口電路和外圍設備

　　專用型和通用型讀寫器的接口和外圍設備有所不同.

　　由于專用讀寫器脫機工作, 一般直接配備小型外圍設備. 如LCD 液晶顯示器或LED發光二極管顯示器,用于系統狀態監測和輸入輸出數據顯示.配小型16鍵或24 鍵鍵盤,用于數據和密碼輸入.有些帶打印機接口,可外接微型或小型打印機.例如收款機,ATM機可自動打印發貨票和清單.由于用于不同領域,專用機外型,體積,功能和操作方式相差很大,對外接口也多為專用接口.

　　通用讀寫器一般與PC機或網絡聯機工作, 常用標準并行或串行口與上位機連接和通訊.常用的是帶有25芯或9芯插口的RS232- C 型串行接口, 可直接接到PC 機的COM1或COM2上.此時,可利用主機的顯示器作監視器,主機鍵盤作控制和輸入,利用主機打印機輸出.此時主機與讀寫器組成了IC卡應用與開發系統,操作與一般微機相仿,但用戶界面將隨所配軟件而有很大不同.

　　二.IC卡開發軟件及其使用

　　PC機配備通用讀卡器后,可以對多種IC 卡進行開發和使用. 至于系統功能則要由PC機中運行的軟件決定.運行已開發好的應用軟件,就組成相應的IC卡開發系統. 在這一環境中,既可以對應用系統中的IC卡進行規劃設計,完成卡的個人化進程, 也可用于開發應用管理程序,如醫療數據庫系統.下面以一種常見的IC卡開發系統──明華IC卡讀寫系統為例,說明開發軟件的功能和使用方法.該軟件由深圳明華公司隨讀寫器一起提供.主要包括一個菜單式IC 卡讀寫程序, 以及一組可由高級語言調用的IC卡讀寫函數.

　　軟件安裝方法如下:

　　將系統軟盤插入驅動器A:或B:中,鍵入INSTALL X:然后回車(X:為軟件安裝的目標路徑,一般為C:).此時安裝軟件運行,并自動在X:盤根目錄下建立MWIC\DEMO 子目錄,運行DEMO.EXE文件即可進入IC卡開發系統主菜單窗口,DEMO程序運行中會自動識別與讀寫器連接的串行口,自動識別讀寫器中的IC 卡型號,相應參數顯示在屏幕上.然后程序檢測IC卡,若卡參數正常,則光亮條定于讀卡操作項上,回車即可讀卡.

　　各行菜單列出了讀寫器軟件基本功能,用鼠標加以選擇, 單擊即可產生下拉菜單或直接執行相應功能.主要功能解釋如下:

　　卡型選擇:通用讀寫器適于多種卡型.選中此功能產生下拉菜單, 可執行自動檢測卡型,IC卡自動彈出及手動選擇卡型三個子功能.本讀寫器適用于美國ATMEL 公司的AT系列和德國西門子公司的SEL系列各種IC卡讀寫.

　　選通迅口:根據選擇的卡型,可將IC卡上可讀數據讀出, 并以十六進制形式顯示在屏幕上. 多存儲區的卡上, 不同區內容以不同顏色顯示. 加密區密碼和數據顯示FFH,表示不能讀出.

　　擦除操作:在改寫卡上數據時,需先將待寫區域內容擦除. 選中此功能可以輸入擦除密碼,核對正確,即可擦除指定存儲區數據.

　　寫卡操作:選中此功能,移動插入點到寫入位置,鍵入寫入數據后,按F5鍵, 即可寫入.對寫保護數據,用空格鍵切換,決定是否寫入寫保護位. 鍵可退出寫入操作.

　　核對密碼:對加有密碼保護的IC卡,輸入密碼后,屏幕中顯示錯誤計數的當前值,右下方顯示輸入密碼是否正確.密碼輸入出錯一次,次數減1, 計數值為零則此卡作廢.

　　熔斷操作:用于熔斷帶熔絲的IC卡上的熔絲.熔斷前表示該卡未個人化, 卡上發行商密碼可讀,可改寫,即可用于不同系統.熔斷后密碼不可改寫,不可讀出, 表示已個人化.

　　利用上述功能,我們可以對多種類型的IC存儲卡,邏輯加密卡, 多分區卡進行分區,數據規劃,加密,可讀出,寫入,修改卡上數據了.當然, 這時僅舉一種開發軟件及讀寫器實例.其它讀寫器和軟件功能雖有差異,但基本功能和操作方法是大同小異的.可參考相應使用手冊.

　　除此之外,在一個實際的IC卡應用系統中,上述功能應包含在應用軟件中. 即軟件程序員應該能在應用程序中使用高級語言對IC卡進行上述操作. 實現方法是: 在IC卡開發系統中提供了適于不同語言的調用函數, 用戶可以在用戶程序中通過函數調用來實現對IC卡操作的各種功能. 常見的函數有適于FOXPRO FOR DOS, FOXPROFOR WINDOWS,適用于VB和VC的等.

　　在IC卡應用系統中,IC 卡上數據常需與管理系統中的數據庫進行數據交換. 用IC卡上數據更新數據庫內容,或以數據庫內容修改卡上數據.因此開發一個IC卡應用系統,除了要對IC卡作規劃,進行初始數據寫入,還需設計應用系統的程序和數據庫,即要構造上述一些高級語言程序開發環境.

　　綜上所述,開發一個IC卡應用系統所需要的軟硬件環境包括:PC機或局域網絡工作站,連接通用IC卡讀寫器;與讀寫器配套的IC卡讀寫控制軟件, 設計應用程序的高級程序開發環境.有了這些條件,下一講我們將討論IC卡數據存儲結構和對IC卡編程使用的方法.