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IC卡的原理及应用如ft芯片内部结构和特点

来源:网络日期:2026-06-30 浏览:

  该区用于存放个人身份标识数据。该区使用上受芯片的“用户密码”的保护。当“用户密码”比较成功, 该区可读可写可擦除。“用户密码”比较不成功,该区只能读而不能写入和擦除。

  这个密码区是整个存储器的“总控制开关”。使用前,由授权持卡人预先输入的一个安全代码作为“参 照字”储存在这个存储区里。使用时,必须输入一个“校验密码”。芯片将输入的“校验密码”与内部存储器 的“参照字”一一比较。如果比较结果一致,IC 卡将开放整个芯片储存器(包括各分区的控制密码和各应用 数据区)。各区的“安全密码”区 SCn(n=l,2,3,4)与 SC 的作用是完全类似的。

  该区用于记录卡片发行商的特定信息(例如:发行批号、日期、地区范围编号以及特定用户编号等特征 代码)。当控制本区的熔丝没有熔断时,该区的存储单元内容可以自由的擦除或改写。在个人化处理过程完 成之后,控制该区的熔丝(FUSH2)熔断,即可将注入的“发行商代码”完全固化。这一代码也是识别卡片的 真伪,区分卡片应用类别的重要标识。

  摘 要:本文介绍了目前应用较为广泛的 AT88SC1604 逻辑加密卡的特点和工作原理,同时给出了通过单 片机控制操作 IC 卡的的应用实例及程序。

  IC 卡按结构划分,可分为存储器卡和微处理器卡(CPU card)两大类。逻辑加密卡与普通存储卡相 比,内部结构较复杂,其存储区可以分成卡片设置区和应用区。卡片设置区内存放与卡片厂商及发卡者相 关代码和卡片密码;应用区又可以根据需要分为不同的分区。逻辑加密卡的安全性相对较高,体现在:卡 片设立主密码、每个应用分区具有各自独立的操作密码。逻辑加密卡主要控制作用是:对数据存储区开放/ 关闭的控制;对数据存储区读/写的控制;对数据存储区擦除操作的控制以及对密码校验和错误次数计数及 锁闭功能控制。

  该区里记录的卡芯片生产商的特定信息(例如:生产批号、日期、以及特别制定的特征代码),由制造 商在芯片出厂前写入。在控制本区的熔丝(FUSHl)没有熔断时,该区的存储单元可以象普通的 EEPROM 存 储单元一样进行擦除和改写。一旦熔丝熔断,所写入的制造商代码就不可再更改。

  该区是 8 位长,按位写入方式操作。在芯片初始化时是全“1”状态,即读出值为“FFH”。在每次比较 输入的密码时,先按从高位到低位的顺序找第一个为“1”的位,将此位写“0”,然后将新输入的“校验密码” 与原存储在 SC 区的“参照字”进行比较。比较操作本身由芯片内部自行完成,而比较结果则通过置 SV 标志 来判别,即比较成功时 SV 被置“1”。比较不成功,SV 保持原来的“0”状态。在连续 8 次比较错误过程中 每次比较操作之后计数器的计数值分别为“7FH”、“3FH”、“1FH”、“0FH”、“07H”、“03H”、“01H”、“00H”。 当计数器为“00H”后,后续的比较操作命令由于无法在“SCAC”区中找到一个为“1”的位,因而芯片拒绝继 续执行比较操作。

  该区主要给用户使用。用于存储系统的相关数据记录和卡片标识等信息。应用数据区的写入与读出分 别由该区的前两位 Pn 和 Rn 以及 SV 标志的状态控制,擦除操作则由该区的擦除密码控制。AT88SC1604 设计了四个完全隔离的分区,其中 1 至 3 分区的单元容量分别是 4K 位、第 4 分区的单元容量为 3.6K 位。

  该区主要用于芯片生产后对 EEPROM 单元阵列进行各项性能测试该区不受任何控制区状态和标志状态 的保护,允许对这个区进行读出、写人和擦除操作,但不能进行比较操作。

  基于上述 1604 芯片的特点,在石化系统的加油电PG电子通信路设计中,我们利用单片机芯片 89C2051 与 IC 卡 电路组成一个独立系统,控制 IC 卡芯片的各项操作,该系统通过标准 RS232 通讯接口,与主控制板实现 数据交换,这种电路设计在硬件方面兼容性较好,只要通过协调双方的 IC 卡通讯协议,可与任何带有 RS232 接口的控制板或微机相连接。

  如果对芯片各标识数据区进行读出操作,除 FZ 和 IZ 区外,需要使 SV 标志置“1”后才能执行。

  如果对芯片各应用数据区进行读出操作,需要在 SV=1 且 Rn=1(n=1,2,3,4)状态下才能执行。

  注:在 CLK 的下降沿时,地址计数器加 1,地址计数器当前所指的地址单元的数据被输出到 I/O 线上。 因此,在整个时钟周期 Tdk 期间,包含了地址加 1(INC)和读出(REA)两项操作。

  (3)芯片采用低功耗的 CMOS 工艺制造,每字位的读取时间为 s,写周期为 5ms。

  (4) 芯片内部的存储单元具有至少 10000 次的擦除/改写循环次数。数据保存期为 10 年。

  AT88SC1604 芯片分为制造商代码区、发行商代码区、用户安全密码区、用户密码比较计数区、个人 代码区以及四个应用区。每个应用区都由密码区,密码比较计数区,擦除密码区和擦除密码比较计数区、 应用数据区和存储器测试区组成。

  单片机芯片 89C2051 的 6 个端口通过 IOC 卡座与 IC 卡相连接,P1.2 口控制 IC 卡 5V 电源的通断, 上电时单片机芯片处于复位状态, 6 个端口均输出“1”,IC 卡电源处于断开状态,ICSW 为 IC 卡的检测 端,当 IC 卡插入后,该端口与地相接,P1.3 口检测到 IC 卡已插入卡座,即接通 IC 卡电源,IC 卡操作 完毕后,切断 IC 卡电源,并提示用户可以拔卡。单片机芯片其他 4 个端口Байду номын сангаас接通 IC 卡电源后,根据对卡 操作的需要,对 IC 卡进行复位,读卡,校对密码,擦卡,写卡等操作。

  AT88SC1604 是由美国 ATMEL 公司设计的逻辑加密存储卡芯片。它具有 15704 位的存储容量,是目 前逻辑加密存储卡中容量较大的一种产品芯片。

  (1) AT88SC1604 芯片属于单存储器多逻辑分区结构。主存储器除划分了特定的标志数据区和控制 数据区之外,还将应用数据区分成四个完全隔离的子区,并在每个子区中配备了各自的读、写控制标志和 写入/擦除密码以及密码输入错误计数器等逻辑控制。

  当用户想播放baseband上的音频数据时首先是要对ft1780芯片做初始化然后对要播放的数据做预处理驱动程序会分析数据格式并根据格式自动调用底层处理函数再下一步是启动中断或定时器消息等机制这一步的目的是启动后台处理任务当进入播放状态时需由后台任务完成后续的处理工作最后就是发播放开始命令开始播放声音进入播放状态

  个“擦除密码”与之比较,在“擦除密码比较计数器”不为“00H”的情况下,如果相比较的两代码完全一致, 则相应的应用区的单元允许擦除,否则将禁止执行擦除操作。

  擦除密码比较计数区的作用与 SCAC 的作用相类似。它对各应用区擦除密码连续输入错误的次数进行 累计。最多连续 8 次不正确的密码比较之后,该区所控制的应用区的擦除操作即被锁死,从而导致该应用 区有可能成为只读和允许单次写入的状态。

  该区用于存储擦除应用区操作的控制密码。这些密码一般由发行商使用。在个人化处理时输入的最后 一组“擦除密码”,在芯片熔丝 FUSE2 熔断之后将使“擦除密码”保存在该区内。该区不再能读出、写入和 擦除,只能进行比较操作。在使用过程中如需对应用区进行擦除操作,都必须首先对相应的 EZ 区输送一

  (3)比较操作:在进行比较操作时,必须保证使 RST 脚和 PGM 脚同时保持为低。比较操作只能对芯 片密码控制区执行,且由芯片内部来判断。在 FUSE2 未熔断时,只能在 SV=0 时,对 SCPG电子通信 区进行比较操作, 对其它区的比较操作均为无效操作。SV=1 时,芯片不做任何比较操作。在 FUSE2 熔断后,只能在 SV=0 时,对 SC 区进行比较操作,对其它区的比较操作均为无效操作。

  内部复位。它将使芯片内部所有的隐含标志复位到0状态。并使地址计数器复位到 0 位。

  控制复位: 当 CLK 为低时,在 RST 脚上的一个下降沿将便芯片产生复位操作。控制复位是将地址计 数器复位到 0 位,而不影响任何内部标志的状态。

  2)在 CLK 端降低之后,延迟一个复位维持时间Trh(min 0.1 s)RST 端复位(下降沿),同时地 址计数器清零。地址计数器清零后延迟一个“数据复位有效时间”Tdvr(max 2 s)第 0 位单元的数据被 送上 I/O 线)的作用与 SCAC 是类似的。操作控制也完全一样。只是 SCAC 是限制对 SC 区 的比较操作。而 SnAC 则限制对 SCn 区的比较操作。SCAC 的控制级别最高。当 SCAC 为“00H”后,芯片 内部封锁了对 SC 区的比较操作,从而使对 SCn 的比较也被禁止。如果 SCAC 为非“00H”值,在对 SC 区的 比较密码操作成功之后,SCn 能否进行比较操作就由 SnAC 区的状态值来决定。SnAC 区在连续 8 次比较 输入过程中,每次比较操作之后计数器的计数值与 SCAC 的 8 个值一样。(即分别为“7FH”、“3FH”、“1FH”、 “0FH”、“07H”、“03H”、“OlH”、“00H”)当 SnAC 为“00H”时,则“应用 n 区”将被锁死。

  (2)读出操作: 在进行读出操作时,必须保证使 RST 脚和 PGM 脚同时保持为低。如果对芯片各密 码控制区进行读出操作,只能是在 FUSE2 未熔断且 SV 标志“1”时才能进行。

  对于各分区的密码区 SCn (n=1,2,3,4)来说,其比较操作要受到对应“应用区密码”比较计数器 (SnAC)的计数控制。当连续 8 次输入密码错误,SCn 将被锁死。

IC卡的原理及应用如ft芯片内部结构和特点(图1)

  该区对连续输入的错误密码的次数进行累计。当连续 8 次不正确的比较操作之后,芯片将被锁死。芯 片被锁死之后,将拒绝任何的擦除、写入和比较的操作命令。

  读 IC 数据子程序(R2:需读 IC 卡字节数,R0:数据区存放低位首地址)

  AT88SCl604 芯片的操作模式有五种。它们是 通过配 PGM、RST、CLK 等引脚信号及内部地址计 数器(IAC)的状态组合来实现。

  (1) 芯片复位操作: AT88SCl604 有两种复 位方式:上电复位和控制复位。 上电复位: 上电复位是当芯片加电时的最初状态。 上电复位属于芯片

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