接触式IC卡接口原理与不同实现方式对比

　　TDA8020是Philips生产的支持两个独立IC卡的读写芯片，IFD内的CPU采用I2C的方式向TDA8020发送命令和读取状态，通过TDA8020的I/OuC端口向IC卡发送和接收数据。它支持符合ISO/IEC7816-3 T=0、T=1标准的IC卡，也支持符合EMV3.1.1(Europay，MasterCard，VISA)标准的卡。与它Pin-to-Pin兼容的芯片还有ST公司生产的ST8020等。TDA8020有2个地址选择引脚。本系统的地址引脚接地，两个IC卡对应的地址分别为0x40和0x48。I2C的时钟信号和数据信号分别由89C51的P1.3和P1.4进行模拟，IC卡的数据通道I/OuC连89C51的P1.5和P1.6。TDA8020也采用LQFP-32装封。

2.2 IC卡读写芯片的软件设计

2.2.1 通信方式为并行通信的CTS56I01

　　CST56I01只有3根地址线，内部却有37个寄存器。其中有8个寄存器可以直接访问，另外的29个寄存器要通过索引地址寄存器(IAR)来访问。其访问分为两步：第一步是将要间接访问的寄存器的地址写到IAR寄存器中；第二步就是从数据寄存器(DR)中读出数据或写入数据到DR寄存器中，来完成对要间接访问的寄存器的访问。

下面的C51子程序是基于图3的写一个字节到要间接访问的寄存器中的子程序。

#define SN2_IAR XBYTE[0x0000]

#define SN2_DR XBYTE[0x0100]

void WriteByteIndexed(BYTE bIndex, BYTE bData) {

P1.0=0;

SN2_IAR = bIndex;

SN2_DR = bData;

}

2.2.2 WatchCore的软件设计

　　WatchCore是不带硬件的UART，其串行通信是用软件实时仿真的。通信速度采用9600bps；通信字节格式为1位起始位，8位数据位，1位偶校验位，2位停止位。TXD与RXD电气信号是标准的CMOS电平，可直接与TTL的电路相连。以下是通信时的数据包格式。

(1)命令包

命令包是IC卡读写器内的CPU发往WatchCore的数据，其包格式如下：

NAD为卡头选择， NAD=0x00/0x12为主卡头，NAD=0x13为从卡头；

PCB与通信无关，CPU卡T=1时使用，PCB通常设置为0x00；

LEN为数据的字节长度(仅DATA段的字节数)；

DATA为发送WactchCore或IC卡内的命令(命令参考ISO7816-4的标准)；

BCC为异或校验字节(BCC段前的4段所有字节的异或和)。

(2)数据包

数据包是WatchCore 收到命令包后返回的数据，其包格式如下：

NAD* 是WatchCore把命令包中NAD字节的高低4位互换后的返回。例如，命令包发送NAD=0x12，WatchCore则返回NAD*=0x21；

其它各段与命令包相同。

通信举例(以下数据都用十六进制表示)

对主卡进行复位

发送命令包如下：

12 00 05 00 12 00 00 00 05

若主卡头中无卡，则WatchCore返回：

21 00 02 62 00 41

若主卡头有一张T=0的CPU卡，则可能返回：

21 00 11 3B 7A 18 00 00 21 08 11 12 13 14 15 16 17 18 90 00 D8

2.2.3 TDA8020的软件设计

　　TDA8020与IFD内CPU的通信是用I2C总线方式进行的。通过I2C接口，IFD内的CPU可以向TDA8020发送命令或读取TDA8020的状态。TDA8020有两个地址选择引脚(SAD0和SAD1)。在图3中，这两个地址选择引脚接地，对应两个IC卡的I2C总线地址分别是40H和48H。如果系统中有别的I2C总线器件，可以按表2的方式进行寻址。

表2 TDA8020的I2C地址选择表

(1)向TDA8020写入命令的格式

图4为向TDA8020写入命令的格式。按图3所示，对卡1的地址和写的字节为40H。

其中控制字节各位的含义如表3所列。

表3 命令控制字节各位的含义

(2)读TDA8020内部状态的数据格式

从TDA8020读出状态的格式如图5所示。按图3所示，对卡1的地址和读的字节为41H。

其中状态字节中各位的含义如表5所列。

表4 工作时钟频率选择方式

表5 状态字节各位的含义

3 总 结

　　以上比较详细地介绍了三种不同接口的IC卡读写芯片。这三种方式最大的区别在于其与IFD内的CPU的通信方式不一样，并且也都符合ISO/IEC7816的标准。但是，这三个读写芯片有一些地方也存在一些差异。

　　TDA8020支持A类和B类卡，但是WatchCore和SNIPER II CST56I01只支持A类卡。(虽然SNIPER II CST56I01内部寄存器中有一位是卡类选择，但却只支持A类卡。)

　　TDA8020和SNIPER II CST56I01其ESD保护达6kV，但是WatchCore却没有ESD保护功能。

　　TDA8020对卡的电源可以直接支持，并有过流保护功能；但是WatchCore和SNIPER II CST56I01却只有通过一个功放管来实现，并且没有过流保护功能，只有外接保护电路(如加可复位保险丝)。

　　就其接口方式来说，I2C总线的TDA8020和串口的WatchCore虽然与IC卡读写器内的CPU的连接方便，但是一般CPU没有多余的串口和I2C总线接口给这两个芯片，一般要用通用I/O口来模拟串口和I2C总线接口才能进行通信。而SNIPER II CST56I01与IFD内的CPU的并行通信虽然连接线较多，但其相应的软件就方便多了。

　　综上所述，这三个IC卡读写芯片各有不同，在实现应用的过程中，只有根据不同的资源情况来选用不同的读写芯片。