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| 一种基于单片机直接读写的IC卡读卡器 |
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A Reader of IC Card Directly Operating Based on
MCU
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■ 西安电子科技大学 高建卫 应武
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摘 要：本文详细介绍了一种基于单片机直接读写的IC卡读卡器设计的思路和方法，并给 出了相应的程序流程和程序实例。
关键词：SLE4442卡；PSC；二线传输协议；读卡器
引 言
随着现代生活的发展，IC卡的应用越来越广泛，对IC卡读卡器的需求也趋于多样化。本文以SIEMENS SLE4442卡为例介绍了一种基于单片机（89C51）直接读写接触式IC卡的简易读卡器，它可以嵌入到电业管理或燃气收费等系统中，也可以作为一个独立读卡器对IC卡进行操作，配合不同的软件可以应用的不同的行业。
读卡器硬件电路设计
SLE4442卡简介
SLE4442卡内部有一个256 8bit EEPROM，不可逆的4个写保护字节，具备密码保护功能，可以随时读取主存储器内容；在校验成功后，可读保护存储器、读写安全存储器和写主存储器。
SLE4442有一个密码逻辑，用以控制对存储器的读写。为此，SLE4442包含一个4字节加密存储区，该存储区有一个错误计数器EC（0-2位）和三个字节的参考数据，这三个字节作为一个整体，称为可编程密码（PSV）。整个数据区除了参考数据，其它的数据都能被读取，在校验数据与内部参考数据比较正确后才能进行读写操作，连续三次比较错误后，错位计数器将阻止任何比较尝试，从而也消除了任何擦写操作。
系统总体框图及设计思路
利用AT89C51的P1端口直接对IC卡的时钟、复位、数据端口进行操作，AT89C51的串口和主控机通信。系统采用智能式工作方式，通过主控机交互的人机界面命令单片机对IC卡进行不同的读写操作。由于接触式IC卡采用的是两线连接协议，硬件连接简单。如果要设计一个可同时读写不同IC卡的读卡器，可通过单片机的P1口串接两路4053，经过译码，配合不同的单片机软件就可适用于各种各样的接触式IC卡。
读卡器单片机软件设计
为使汇编语言程序易读易维护，采用模块化设计、多次调用子程序方式。
图1 硬件连接示意图(略)
复位和复位应答模块
根据SLE4442卡复位时序，利用单片机编写一个高电平不小于50 s的脉冲信号，在P1.0引脚输出高电平之后，给时钟引脚32个时钟脉冲，可根据需要保存、提取或舍弃复位应答的数据。复位应答的四个字节数据携带通信协议类型的编码，由注册管理机构分配或使用。
2．读IC卡存储器模块
由于IC卡内部存储器和单片机内部寄存器均为8位，而IC卡使用的是二线传输协议，一个时钟只能传输一个二进制位，无论读写卡的数据还是设置卡的操作命令都是一个字节数据，所以编写一个读（写）一个字节的子程序供多次调用。在此基础上，加一个字节计数器，可实现任意的字节的读操作。
READ_DATA:
CLR CLK
LCALL DELAY40
R_DATA:
MOV R5,#8 ;一个字节位数计数器
MOV A,#0
R_BYTE:
CLR CY
JNB DATAIO,RD0 ;判断该位是1或0
SETB CY
RD0:
SETB CLK
RRC A
LCALL DELAY40
CLR CLK
LCALL DELAY40
DJNZ R5,R_BYTE ;如果R5为零，表示已经读完 一个字节
MOV @R1,A
INC R1 ;保存数据到R1指向的地址
DJNZ R4,R_DATA ;R4为零，表示已经读完指定 的字节数
RET
设置命令模块
SLE4442卡的控制命令字均为三个字节，所以命令的设置操作单独写成一个可更改控制字的模块，减少编程量。把要设置的命令字（来自主控机）依次存放到单片机的内存中，该模块把这些命令字按字节顺序写到IC卡。具体的编写方式类似于读数据模块。
擦写存储器模块
SLE4442卡按字节的方式写，一次只能写一个字节，并且需要一个等待状态，单独成一个子模块。如果是擦写状态，需255个时钟脉冲；如果只擦不写或者只写，则只需要124个时钟脉冲。
PSC校验模块
图2 校验时序图(略)
SLE4442卡有一个安全存储器，如果想更改SLE4442卡中的任何内容都必须先正确校验可编程安全代码PSC。校验时序如图2所示。
单片机和主控机通信编程
单片机和主控机采用串口通信方式，主控机首先查询单片机的工作状态然后发出相关的指令，单片机根据指令工作。
总结
不同的接触式IC卡虽引脚不同，但操作方式基本相同，程序稍作修改可用于读写其他的接触式IC卡。本文读卡器的设计已经成功用于网吧管理，成本低廉、性能稳定。
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