一種基于ARM和TDA8007B的IC卡接口設(shè)計

文章出處：http://botanicstilllife.com 作者： 人氣： 發(fā)表時間：2012年03月30日

    摘要：針對 ARM CPU和稅控收款機的特點，設(shè)計開發(fā)了 IC卡接口平臺。重點介紹了 S3C2410A與 IC卡控制器 TDA8007B的硬件接口電路連接，并深入分析了 T=0數(shù)據(jù)交換協(xié)議算法。

    1 引言

    稅控收款機是一種帶有計稅功能的電子收款機，它內(nèi)部裝有自動記錄但不能更改和抹掉的計稅存儲器。稅控機制由以 IC卡為基礎(chǔ)的發(fā)行、管理、申報、維護、經(jīng)營等系統(tǒng)組成。有關(guān)數(shù)據(jù)由稅務(wù)部門用專用 IC卡讀出，以便稽查。

    在稅控收款機系統(tǒng)中，核心部分就是稅控工 IC卡部件。IC卡主要用于存儲稅控加密信息，和識別收款機操作人員身份，在使用稅控收款機時需要這兩卡同時存在，缺一不可。因此，采用接觸式邏輯加密卡作為工程選用的 IC卡，接觸式 IC卡必須符合 ISO7816標(biāo)準(zhǔn)。

    本稅控收款機，使用 A、B兩種 IC卡。A卡即稅控卡，記錄稅控收款機原始發(fā)行機構(gòu)登記的收款機編號，商業(yè)用戶的稅務(wù)登記號，以及繳稅賬號，以及信息加密私鑰，稅務(wù)機構(gòu)等信息，保證一機一卡。高級的還可以協(xié)助生成發(fā)票防偽碼并對傳遞的稅控數(shù)據(jù)進行電子簽名。A卡被內(nèi)置于收款機之中，并有相應(yīng)措施保護不被非法移動。 B卡即用戶卡，用以完成稅控數(shù)據(jù)申報、授權(quán)、監(jiān)控數(shù)據(jù)回送（即完稅）等操作。由于 B卡可能經(jīng)常移動，故需要使用讀卡器來讀取其信息。由于 IC卡在收款機工作中特殊的身份標(biāo)識作用，關(guān)系到商業(yè)用戶的商業(yè)利益，因此應(yīng)當(dāng)具有防偽造，防復(fù)制的特點，因此在 IC卡上加上條形碼及數(shù)字簽名等功能。此外出于安全原因在采用 A、B卡方式后，收款機必須在 A、B卡同時處于可讀狀態(tài)時方可正常工作。

    為此，在應(yīng)用中具備 2路 IC卡控制器是必須的，對于一般應(yīng)用使用 GPIO模擬可以實現(xiàn)功能，成本較低；亦可以采用獨立的 IC卡控制器來實現(xiàn)，這需要付出較多的成本。對于獨立 IC卡控制器通常采用 CPU的 SPI總線、I2C總線、外部總線（Address、Data、CSn、）等配合中斷和 GPIO來實現(xiàn)，這種 IC能提供較多的功能，并且可以輕松應(yīng)付 EMV測試。

    2基于 S3C2410A的 IC接口設(shè)計

    2.1 TDA8007控制器的編程結(jié)構(gòu)

    考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性，設(shè)計選取了 Philips公司的 IC卡控制器 TDA8007，TDA8007B是通過其內(nèi)部的寄存器來控制操作的。內(nèi)部的寄存器可分為三大類：

    (1) 通用寄存器：①卡槽選擇 CSR；②硬件狀態(tài) HSR；③定時器 TOR1、TOR2、TOR3 
    (2) ISO UART寄存器：①串行狀態(tài) USR；②混合狀態(tài) MSR；③串行發(fā)送 UTR；④串行接收 URR；⑤隊列控制 FCR 
    (3) 卡驅(qū)動專用寄存器：①可編程分頻 PDR；②保護時間 GTR；③串行控制 UCR1、UCR2；④時鐘配置 CCR；⑤上電控制 PCR 

    對于卡驅(qū)動專用寄存器，即卡接口 1、卡接口 2分別對應(yīng)的寄存器，邏輯上具有相同的名及訪問地址，因而，對不同的卡操作，需要通過 CSR選擇對應(yīng)的卡槽，切換卡驅(qū)動專用寄存器所映射的物理空間。所以，接口設(shè)備每次從一個卡的上下電或讀寫轉(zhuǎn)向另一卡，都需要訪 CSR設(shè)定對應(yīng)的卡槽。

圖 1 TDA8007B寄存器組織結(jié)構(gòu)

    圖中 1、2象限是兩個卡通道公用的通用寄存器及 ISO UART寄存器，3、4象限是兩個卡通道獨立的完全相同的專用寄存器。

    2.2 S3C2410A與 TDA8007B的接口控制

    TDA8007提供兩個同時滿足 IS07816標(biāo)準(zhǔn)及EMV和GSM11-11標(biāo)準(zhǔn)的IC卡讀寫接口。一個用于與用戶卡通信，另一個用于與稅控卡通信。 TDA8007是雙 IC卡驅(qū)動接口芯片，與 CPU的連接方式有兩種方式：一種是總線復(fù)用方式，這主要用于 51系列總線復(fù)用的 MCU；另一種方式是非總線復(fù)用方式，S3C2410A CPU可以采用此種方式與 TDA8007相連。此外加的 IC卡控制器 TDA8007，可支持兩個 ISO7816接口，適合稅控卡和用戶卡。

圖 2 IC卡控制器TDA8007B接口連接

    TDA8007B的片選控制信號由S3C2410A地址線的第6位、第7位和第8位經(jīng)過 74HC138 譯碼并借助 nGCS2產(chǎn)生。TDA8007B占用一個系統(tǒng)中斷，由外部中斷 EINT19接收控制。采用 SN74AHC245用以增強 S3C2410A和 TDA8007B之間的數(shù)據(jù)傳輸。

    ALE在此方式下無用，固定接地。WR\在此方式下與 CS\作用相同，可把其連接在一起接 CPU控制的譯碼邏輯。

    兩個 IC卡讀寫模塊，用于讀取稅控 IC卡及用戶 IC卡信息。