Управление смарт-картами с применением персонального компьютера

Принципиальная схема подсоединения к смарт-карте управляющего интерфейса

Смарт-карта вставляется в приемное устройство (Card Acceptance Device, CAD), которое соединяется с компьютером. Кроме того, в состав приемного устройства может входить терминал, считыватель и интерфейсный механизм (interface device, IFD). В числе его основных функций – обеспечение смарт-карты энергией и установление

соединения для обмена данными.

В процессе взаимодействия два компьютера обмениваются пакетами данных, которые создаются на основе определенного набора протоколов. Смарт-карты общаются с окружающим миром при помощи собственных пакетов данных, которые называются APDU (Application Protocol Data Units). Пакеты APDU содержат либо команду, либо ответное сообщение. Технология смарт-карт моделирует широко известный интерфейс «ведущий-ведомый» (master-slave), в котором самой смарт-карте отводится пассивная роль. Другими словами, смарт-карта всегда ждет от терминала команду APDU. Затем она выполняет указанное действие и посылает терминалу ответный пакет, подтверждающий выполнение команды. Между картой и терминалом происходит непрерывный обмен пакетами APDU, содержащими команды и ответы на них.

Микросхема в телефонной карточке имеет 8 выводов, но реально используются только 5. Наиболее простым вариантом является сборка «ридера» для подключения его к LPT-порту компьютера (рис 7).

Рис. 7

В таблице 7 приведены соответствия номеров контактов LPT порта и их обозначений.

Таблица 7

Элементы схемы:

S1-S4 – выключатели, предназначенные для того, что бы при вытаскивании или вставке карты не было замыкания между контактами LPT порта.

R1 – резистор, предназначен для того, что бы светодиод VD1 не вышел из строя, так как светодиод рассчитан на = 20 mA. Установлен R1 = 800 Ом при =10 mA, что соответствует нормальной работе светодиода.

VD1 – светодиод, АЛ307АМ красного свечения, предназначен лишь для визуального контроля работы устройства. При желании можно не использовать.

VT1 – транзистор, КТ315Б предназначен для записи в порт I/O карты логической единицы или нуля. Служит также для инверсии выхода I/O.

Принципиальная схема источника питания

Смарт-карта питается от внешнего источника питания. Для этого необходим блок питания состоящий из понижающего трансформатора с напряжением на вторичной обмоткой от 7,5 до 15 В. Схема стабилизатора напряжения изображена на рисунке 8.

Рис. 8

Для питания карты нужно напряжение диапазона 4,75 – 5,25 В. Для этого используется интегральный стабилизатор КР142ЕН5А (на схеме СН1) с фиксированным выходным напряжением 4,9 – 5,1 В.

В состав схемы стабилизатора входят такие элементы:

С1, С2 – электролитические конденсаторы. Служат как сглаживающие фильтры импульсов напряжения. При всех условиях эксплуатации емкость конденсатора С1 должна быть не менее 2,2 мкФ для танталовых и не менее 10 мкФ для алюминиевых оксидных конденсаторов; емкость конденсатора С2 должна быть не менее 1 мкФ для танталовых и не менее 10 мкФ для алюминиевых.

S1 – включатель, который находится в разъеме для смарт-карты. Он замыкается при установке карты.

VD1 – светодиод АЛ307ВМ зеленый. Светодиод рассчитан на = 22 mA. Индицирует подачу напряжения. При желании можно не использовать.

R1 – Резистор установлен на 260 Ом при этом = 20 mA, что соответствует нормальной работе светодиода VD1.

Активация и деактивация карты

Что бы установить карту в начальное состояние нужно проделать следующие действия:

· Все линии устанавливаются в состояние низкого уровня;

· Подается напряжение питания VCC;

· Сигнал I/O на интерфейсном устройстве устанавливается в режим ввода;

· На соответствующий контакт (RST) подается высокий уровень в течение 50 мкс, после чего сигнал устанавливается в низкий уровень.

Начальная установка карты в настоящее время используется не во всех чипах, раньше это было продиктовано особенностью внутренней архитектуры чипа, не позволявшей определить его текущее состояние без полного сброса. Чипы нового типа лишены этого недостатка, что и повлекло за собой исключение этого контакта с карт.

Для того что бы определить состояние готовности смарт-карты интерфейсное устройство должно определить готовность карты по появлению сигнала высокого уровня на выводе I/O после окончания сигнала RST.

Отсоединение контактов производится так:

· На все контакты подается низкий уровень;

· Отключается напряжение программирования (Vpp);

· Отключается напряжение питания (VCC).

Именно эти действия и производит таксофон, когда нажимается кнопка сброса.

Чтение и запись смарт-карты через параллельный порт компьютера

Обмен информацией между картой и интерфейсным устройством.

Вся суть стандарта ISO 7816 сводится к стандартному: карта может работать в двух режимах: асинхронном и синхронном. В первом из них данные передаются на линию I/O в асинхронном полудуплексном режиме. Во втором режиме все то же самое, но только передача данных синхронизируется сигналом CLK. И в том, и в другом случае, обмен данными производится пакетами по 8 бит, то бишь по 1 байту. За исключением маленьких технических нюансов, весь режим передачи данных полностью аналогичен передаче данных по параллельному (LPT) порту в первом режиме и по последовательному (СОМ) – во втором.

Ниже приведена диаграмма сигналов для типа ISO 7816–1 (сброс, чтение и запись):

+21V _

+5V | | _ Vpp

+0V:

: : _

+5V _: _: _ Reset

0V | :

: :

+5V : : :

0V _| | _: _| | : | : | Clock

: : : : : : : :

+5V : : : : : : : : : _

0V _: : _: _: : | : | : R/W

 Скачать реферат