1、IC卡技術(shù)及其應(yīng)用,楊振野 編著,中國(guó)科學(xué)院教材建設(shè)專家委員會(huì)教材建設(shè)立項(xiàng)項(xiàng)目 高等院校信息與電子技術(shù)類規(guī)劃教材,第一章 基礎(chǔ)知識(shí),1.1IC卡的概念 1.2I2C總線 1.3CRC碼原理 1.4IC卡技術(shù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),IC卡的概念,IC卡的主要特點(diǎn) 高可靠性 高安全性 大存儲(chǔ)量 方便使用 多應(yīng)用類型,IC卡的概念,IC卡的發(fā)展歷程 1968年，德國(guó)，將集成電路裝入身份識(shí)別卡 1969年12月，日本，提出一種制造安全可靠的信用卡方 1974年，法國(guó)，系統(tǒng)的IC卡運(yùn)作方案,IC卡的概念,1977年6月，CII-Honeywell Bull公司，存儲(chǔ)型IC卡的雛形 1978年，第一張采用Siemens

2、 SIKART集成電路芯片的IC卡身份識(shí)別及交易卡 1980年3月，法國(guó)的存儲(chǔ)卡研究組織（memory card group）正式成立 1980年11月，第一張裝有CPU的IC卡誕生,IC卡的概念,國(guó)際組織 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，ISO，International Organization for Standardization 國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)，IEC，International Electro-technical Commission,IC卡的概念,國(guó)外主要IC卡企業(yè) Siemens、Atmel、Motorola、Bull（法國(guó)布爾公司）、Schlumberger（法國(guó)斯倫貝謝公司）、ISSI

3、、STMicroelectronics（意法半導(dǎo)體有限公司）、Samsung、Philips、Toshiba、Hitachi,IC卡的概念,國(guó)內(nèi)主要IC卡企業(yè) 上海復(fù)旦微電子、深圳市明華澳漢、北京握奇、北京航天金卡、北京中電智能卡公司、華旭金卡、北京華大、上海貝嶺、北京大唐微電子、上海華虹集團(tuán)、天津環(huán)球磁卡、深圳德誠(chéng)信用卡制造有限公司,IC卡的概念,IC卡的應(yīng)用領(lǐng)域 電信行業(yè) 公安行業(yè) 公共交通 建設(shè)及公用事業(yè),IC卡的概念,IC卡的應(yīng)用領(lǐng)域 勞動(dòng)和社會(huì)保障行業(yè) 稅務(wù)行業(yè) 組織機(jī)構(gòu)代碼IC卡 石油石化行業(yè)啟動(dòng)了IC加油卡工程,IC卡的概念,IC卡的分類 根據(jù)集成電路類型分類 存儲(chǔ)卡 邏輯加密卡

4、 CPU卡 信息紐扣（TM卡）,IC卡的概念,IC卡的分類 根據(jù)卡與外界數(shù)據(jù)交換的界面不同分類 接觸式IC卡 非接觸式IC卡 雙界面卡,IC卡的概念,IC卡的分類 根據(jù)卡的應(yīng)用領(lǐng)域不同分類 金融卡 又可以分為信用卡和現(xiàn)金卡兩種 非金融卡 實(shí)際包含金融卡之外的所有領(lǐng)域，諸如電信、旅游、教育和公交等,IC卡的概念,IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的基本組成 IC卡 用卡裝置 IC卡讀寫器與被控制對(duì)象的集成 管理系統(tǒng) 由普通微機(jī)系統(tǒng)和IC卡讀寫器組成,IC卡的概念,IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的基本組成,IC卡的概念,IC卡的卡基材料 卡基：IC卡的塑料卡片基體 ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯） PVC（聚氯乙烯） PET（聚酯）

5、 Melinex,I2C總線,什么是I2C總線？ I2C（inter-integrated circuit） Philips公司于20世紀(jì)80年代提出 兩線式串行總線，用于微處理器與外圍器件的連接 廣泛應(yīng)用于各種以串行通信方式作為接口的集成電路,I2C總線,I2C總線的特點(diǎn) 接口線數(shù)少 除地線外只有兩條連線 硬件占用的空間小 可以支持多主控方工作方式 任何能夠進(jìn)行發(fā)送和接收的器件都可以成為主控方,I2C總線,I2C總線的構(gòu)成 數(shù)據(jù)線SDA 雙向，即每個(gè)器件都必須以O(shè)C或OD方式連接 時(shí)鐘線SCL 對(duì)多主控器件的總線，雙向 對(duì)于單一主控器件的總線，單向,I2C總線,狀態(tài) 總線備用時(shí)，SDA和SC

6、L，高電阻高電平狀態(tài) 關(guān)閉I2C總線時(shí)，SCL鉗位于低電平 速率 標(biāo)準(zhǔn)模式下，100kb/s 高速模式下，400kb/s,I2C總線,I2C總線上的數(shù)據(jù)位傳送 SCL高電平時(shí)，SDA上必須保持有穩(wěn)定的邏輯電平狀態(tài) 高電平為數(shù)據(jù)1，低電平為數(shù)據(jù)0 SCL低電平時(shí)，允許SDA的電平狀態(tài)變化,I2C總線,I2C總線上的數(shù)據(jù)位傳送,I2C總線,三種類型信號(hào) 起始信號(hào) SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，開(kāi)始傳送數(shù)據(jù) 停止信號(hào) SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，終止傳送數(shù)據(jù),I2C總線,三種類型信號(hào) 應(yīng)答信號(hào) 接收數(shù)據(jù)的器件在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的器件發(fā)出特定的低電平脈

7、沖，表示已收到數(shù)據(jù),I2C總線,串行總線上的數(shù)據(jù)通信,I2C總線,I2C總線的基本操作器件概念 主器件 發(fā)送控制字節(jié)到總線上的器件被稱為主器件 從器件 接收控制字節(jié)的器件則被稱為從器件,任一器件都可以作為主器件或從器件,I2C總線,I2C總線的基本操作控制字節(jié) 在起始信號(hào)之后 bit7bit4，器件的類型識(shí)別符 bit3bit1，片選 bit0，讀、寫選擇位 1為讀操作，0為寫操作,I2C總線,I2C總線的基本操作寫操作 寫字節(jié)、寫頁(yè) 操作時(shí)序,I2C總線,I2C總線的基本操作讀操作 隨機(jī)讀 讀取指定地址的數(shù)據(jù) 當(dāng)前地址讀 讀取當(dāng)前地址的數(shù)據(jù) 順序讀 讀取連續(xù)的數(shù)據(jù),I2C總線,I2C總線的基

8、本操作讀操作 操作時(shí)序,I2C總線,與MCS-51系列單片機(jī)接口 P1和P3口中任選兩條作為接口線 分別用電阻（通常用5.1k電阻）上拉至5V電源 或者用P0或P2口按位控方式,CRC碼原理,基礎(chǔ)知識(shí) CRC（cyclic redundancy check）碼：循環(huán)冗余校驗(yàn)碼 目的：校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送是否正確 采用了r位校驗(yàn)，強(qiáng)于奇偶校驗(yàn),CRC碼原理,基本原理 發(fā)送端：根據(jù)要傳送的k位二進(jìn)制碼序列，以一定的規(guī)則產(chǎn)生一個(gè)用于校驗(yàn)的r位校驗(yàn)碼附在原始數(shù)據(jù)后邊，一起發(fā)送出去 接收端：根據(jù)數(shù)據(jù)碼和CRC碼之間所遵循的規(guī)則進(jìn)行校驗(yàn)，以確定數(shù)據(jù)通信過(guò)程中是否出錯(cuò),CRC碼原理,CRC碼算法一些定義 一個(gè)數(shù)碼組

9、可以表示成一個(gè)多項(xiàng)式 01100101B 可表示為x6+x5+x2+1 P(x)：原始數(shù)據(jù)k-1次多項(xiàng)式 G(x)：生成多項(xiàng)式，r-1次 R(x) ：CRC多項(xiàng)式 T(x)：編碼后帶有CRC碼的數(shù)據(jù)多項(xiàng)式,CRC碼原理,CRC碼算法 P(x)乘以x ：對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼序列左移r位 除以G(x)：所得余式為R(x) T(x) = xr P(x) + R(x) 接收方解碼：將T(x)除以G(x)，如果余數(shù)為0，則說(shuō)明傳送中無(wú)錯(cuò)誤發(fā)生，否則說(shuō)明傳送有誤。,CRC碼原理,例子： 待傳送的原始數(shù)據(jù)為1110B：P(x) = x3+x2+x 生成多項(xiàng)式為1100B ：G(x)=x3+x2，r=3 則R(x)

10、=x，過(guò)程如下：,CRC碼原理,例子 T(x)=(x6+x5+x4)+(x2)=x6+x5+x4+x2, 即 1110000B + 100B = 1110100B 接受端： 無(wú)余數(shù)則傳輸正確 這里的“減法”非一般意義減法，而是邏輯異或運(yùn)算,CRC碼原理,CRC碼硬件電路的實(shí)現(xiàn)方法 除法電路可以采用CPLD來(lái)實(shí)現(xiàn),CRC碼原理,比特型算法 1）將新到來(lái)的bit（INPUT）與bit0（LSB）做異或運(yùn)算產(chǎn)生待移入bit7（MSB）的臨時(shí)位。 2）將bit1移入bit0，bit2移入bit1。 3）將bit3與臨時(shí)位做異或運(yùn)算后移入bit2。,CRC碼原理,比特型算法 4）將bit4與臨時(shí)位做異或

11、運(yùn)算后移入bit3。 5）將bit5移入bit4，bit6移入bit5，bit7移入bit6。 6）將臨時(shí)位移入bit7。,IC卡技術(shù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),IC卡的基本標(biāo)準(zhǔn) 接觸式IC卡的基本標(biāo)準(zhǔn) GB/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,IC卡技術(shù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),IC卡的基本標(biāo)準(zhǔn) 非接觸式IC卡的基本標(biāo)準(zhǔn) 目前國(guó)際上還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可供選用的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是ISO/IEC10536、ISO/IEC14443、ISO/IEC15693和ISO/IEC18000,IC卡技術(shù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),有關(guān)IC卡應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 社會(huì)保障卡建設(shè)總體規(guī)劃 中國(guó)金融集成電路（IC）卡規(guī)范V2.0 JR/T 00082000 銀行卡發(fā)卡行標(biāo)識(shí)代碼及卡號(hào) 中國(guó)石化加油IC卡應(yīng)用規(guī)范V1.0 ISO 85831，2，3,IC卡技術(shù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),有關(guān)IC卡機(jī)具的標(biāo)準(zhǔn) GB/T 1823