智能卡讀寫器，IC卡讀卡器

　　如圖1所示，在t’a時間對IC卡的CLK加時鍾信号。I/O線路應在時鍾信号加於CLK的200個時鍾周期(ta)内被置於高阻狀态Z(ta 時間在t’a之後)。時鍾加於CLK後，保持RST爲狀态L至少400周期(tb)使卡複位(tb在t’a之後)。在時間t’b，RST被置於狀态H。I/O上的應答應在RST上信号上升沿之後的400~40 000個時鍾周期(tc)内開始(tc在t’b之後)。
　　在RST處於狀态H的情況下，如果應答信号在40 000個時鍾周期内仍未開始，RST上的信号将返回到狀态L，且IC卡接口電路按照圖2所示對IC卡産生釋放。
(2)釋放過程
當信息交換結束或失敗時(例如，無卡響應或卡被移出)，接口電路應按圖2所示時序釋放電路：
◇RST應置爲狀态L；
◇CLK應置爲狀态L(除非時鍾已在狀态L上停止)；
◇VPP應釋放(如果它已被激活)；
◇I/O應置爲狀态A(在td時間内沒有具體定義)；
◇VCC應釋放。

圖4

　　IC卡接口電路應能在表1規定的電壓範圍内，向IC卡提供相應穩定的電流
。
1.3 通過觸點向卡提供穩定的時鍾
　　IC卡接口電路向卡提供時鍾信号。時鍾信号的實際頻率範圍在複位應答期間，應在以下範圍内：A類卡，時鍾應在1～5MHz；B類卡，時鍾應在1～4MHz。
　　複位後，由收到的ATR(複位應答)信号中的F(時鍾頻率變換因子)和D(比特率調整因子)來確定。
　　時鍾信号的工作周期應爲穩定操作期間周期的40%～60%。當頻率從一個值轉換到另一個值時，應注意保證沒有比短周期的40%更短的脈沖。

2 幾種實現方式的對比與分析
　　IFD内的IC卡讀寫芯片，按其與IFD内的CPU的通信方式進行分類，有並行通信、半雙工串行通信和I2C通信的讀寫芯片。圖3是一個基於三種不同通信方式讀寫芯片的通用IC卡讀寫器的原理示意。這個系統可以同時對6片IC卡進行操作，其中每一個IC卡讀寫芯片都可以驅動2片IC卡
。應用系統可以根據實際情況合理選用其中的一種或多種讀寫芯片。
2.1 IC卡讀寫芯片的硬件對比分析
(1)通信方式爲並行通信的CTS56I01
　　CTS56I01支持兩個符合ISO/IEC7816-3标準的T0和T1傳輸協議的IC卡。它採用並行的方式與IFD内的CPU通信；可以檢查到卡的插入與拔出，並自動産生激活與釋放時序。CTS56I01内部每個通道都有發送緩沖空、ATR超時、釋放檢測完成
、TS沒有收到等10個獨立的中斷源，當CTS56I01内部的狀态發生變化時，可以産生中斷信号。系統通過P0口與CTS56I01的數據線相連，地址選擇用P2[2:0]，兩個中斷信号經過或門後接到89C51的INT0上。對IC卡的所有操作，隻是對CTS56I01内部寄存器的讀寫操作，方便可靠。CTS56I01採用LQFP-32封裝，僅占很小的空間。
(2)通信方式爲半雙工串行通信的WatchCore
　　WatchCore是握奇公司爲瞭方便各種嵌入式設備與IC卡的通信開發而推出的一款IC卡讀寫芯片，硬件平台採用ST7261單片機，内部掩膜有握奇公司對IC卡進行讀寫操作的全部程序；支持ISO/IEC 7816 T=0、T=1異步傳輸協議的各種智能卡，支持對Memory卡操作，支持雙卡頭操作
，與接口CPU採用半雙工串行通信。系統用P1.1和P1.2模拟一個串口與WatchCore進行通信。WatchCore採用SO-20裝封，占PCB闆很小的位置。

圖5

　　TDA8020是Philips生産的支持兩個獨立IC卡的讀寫芯片，IFD内的CPU採用I2C的方式向TDA8020發送命令和讀取狀态，通過TDA8020的I/OuC端口向IC卡發送和接收數據。它支持符合ISO/IEC7816-3 T=0、T=1标準的IC卡，也支持符合EMV3.1.1(Europay，MasterCard，VISA)标準的卡。與它Pin-to-Pin兼容的芯片還有ST公司生産的ST8020等。TDA8020有2個地址選擇引腳
。本系統的地址引腳接地，兩個IC卡對應的地址分别爲0x40和0x48。I2C的時鍾信号和數據信号分别由89C51的P1.3和P1.4進行模拟，IC卡的數據通道I/OuC連89C51的P1.5和P1.6。TDA8020也採用LQFP-32裝封。
2.2 IC卡讀寫芯片的軟件設計
2.2.1 通信方式爲並行通信的CTS56I01
　　CST56I01隻有3根地址線，内部卻有37個寄存器。其中有8個寄存器可以直接訪問，另外的29個寄存器要通過索引地址寄存器(IAR)來訪問。其訪問分爲兩步：第一步是将要間接訪問的寄存器的地址寫到IAR寄存器中；第二步就是從數據寄存器(DR)中讀出數據或寫入數據到DR寄存器中，來完成對要間接訪問的寄存器的訪問。
下面的C51子程序是基於圖3的寫一個字節到要間接訪問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的軟件設計
　　WatchCore是不帶硬件的UART，其串行通信是用軟件實時仿真的
。通信速度採用9600bps；通信字節格式爲1位起始位，8位數據位，1位偶校驗位，2位停止位。TXD與RXD電氣信号是标準的CMOS電平，可直接與TTL的電路相連。以下是通信時的數據包格式。
(1)命令包
命令包是IC卡讀寫器内的CPU發往WatchCore的數據，其包格式如下：
NADPCBLENDATABCC

NAD爲卡頭選擇， NAD=0x00/0x12爲主卡頭，NAD=0x13爲從卡頭；
PCB與通信無關，CPU卡T=1時使用，PCB通常設置爲0x00；
LEN爲數據的字節長度(僅DATA段的字節數)；
DATA爲發送WactchCore或IC卡内的命令(命令參考ISO7816-4的标準)；
BCC爲異或校驗字節(BCC段前的4段所有字節的異或和)。
(2)數據包
數據包是WatchCore 收到命令包後返回的數據，其包格式如下：
NAD* 是WatchCore把命令包中NAD字節的高低4位互換後的返回。例如，命令包發送NAD=0x12，WatchCore則返回NAD*=0x21；
其它各段與命令包相同。
通信舉例(以下數據都用十六進制表示)
對主卡進行複位
發送命令包如下：