專利名稱：智能卡片拷貝燒寫器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及智能卡，具體是一種智能卡片拷貝燒寫器。
背景技術：
智能卡因具有更高的安全性、良好的兼容性和可擴充性，目前已在各行業(yè)得到越來越廣泛的應用。傳統(tǒng)的智能卡卡片操作系統(tǒng)(簡稱COS)和卡片應用協(xié)議數(shù)據(jù)單元(簡稱APDU)是在電腦端先通過編譯軟件對工程進行編譯后得到.hex或字節(jié)碼目標文件，然后再通過串口或USB燒寫器設備通過電腦端燒寫軟件進行代碼下載。這種操作模式只適合于系統(tǒng)及應用的前期開發(fā)階段，可以實時進行跟蹤調試并可以對COS進行反復更新燒寫。然而隨著應用開發(fā)的復雜化及產品市場化，開發(fā)COS的代碼量已越來越大，通過USB設備或串口燒寫工具燒寫COS時，需浪費開發(fā)人員大量的時間。以當前市場上現(xiàn)有的USB燒寫工具為例，燒寫一片具有64k代碼量的COS花費將近I分鐘的時間。而串口燒寫工具，則要花費十幾分鐘的時間。而且這兩種燒寫COS的模式需要反復撥插芯片，單個操作，不適合于智能卡批量燒寫代碼，只能進行一對一(電腦對燒寫設備)的燒寫方式，從而對企業(yè)批量生產造成較大的影響，企業(yè)的生產成本高，生產效益下降。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，而提供一種智能卡片拷貝燒寫器，該燒寫器無需與電腦通訊即可對智能卡進行快速燒寫，具有設計簡單、燒寫速度快、穩(wěn)定性、安全性高等優(yōu)點，而且易于擴展。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是:
一種智能卡片拷貝燒寫器，包括智能卡，與現(xiàn)有技術不同的是:該燒寫器主要由含有片拷貝操作系統(tǒng)的微控制器和分別與微控制器連接的智能卡接口模塊、電源輸入模塊、按鍵輸入控制模塊、時鐘模塊、狀態(tài)指示模塊和復位模塊組成，智能卡通過智能卡接口模塊分別與微控制器連接。所述微控制器為STM32系統(tǒng)ARM微控制器，能夠獨立實現(xiàn)對智能卡芯片的檢測、燒寫、擦除等操作，無需與電腦對接即可實現(xiàn)燒寫功能，可實現(xiàn)對智能卡的控制。該微控制器的flash容量可達512k，RAM容量達20k，工作時鐘頻率為72MHz。所述片拷貝操作系統(tǒng)采用keil C語言開發(fā)，實現(xiàn)系統(tǒng)初始化、狀態(tài)檢測、指令分派、流程處理等一系列相關操作。所述智能卡主要為接觸式貼片智能卡，該智能卡的芯片上設有VCC、GND、RST、CLK、101、102及兩個保留接口 8個觸點。所述智能卡接口模塊用于接收微控制器傳輸過來的APDU數(shù)據(jù)，實現(xiàn)微控制器與智能卡之間的通信及數(shù)據(jù)交互。該模塊直接與微處理器的IO接口連接，無需通過電腦相連。
所述按鍵輸入控制模塊包括啟動燒寫、擦除芯片和檢測芯片等三個按鍵，每個按鍵均由獨立的電路板控制。該模塊用于控制智能卡的相應燒寫、擦除和檢測。
所述狀態(tài)指示模塊由紅、藍兩種狀態(tài)指示燈組成，通過實時檢測模塊與微控制器連接，用于顯示燒寫過程及燒寫結束后智能卡所處的狀態(tài)。
所述復位模塊用于防止微控制器出現(xiàn)異常和跑飛，讓微控制器重新啟動，無需重新開關電源。
所述時鐘模塊與微控制器的定時器連接，通過定時器調整工作時鐘頻率，使燒寫器達到最佳的傳輸速率和穩(wěn)定性。
本發(fā)明智能卡片拷貝燒寫器利用智能卡芯片特有的硬件7816通信接口寄存器，通過事先將COS目標代碼燒寫到ARM微控制器芯片的flash存儲器中，然后通過ARM微控制器的片拷貝操作系統(tǒng)對目標智能卡芯片進行片拷貝，將目標代碼的COS及應用腳本燒寫到新的目標芯片中。
本燒寫器使用的主控模塊采用3.3V供電，可直接在系統(tǒng)上安裝手機鋰電池。
本發(fā)明的優(yōu)點是: 1、燒寫速度比傳統(tǒng)的USB、串口燒寫器更快，充分利用了智能卡T=O的傳輸特性，通過7816通信協(xié)議寄存器，直接進行數(shù)據(jù)交互，省去了發(fā)送等待的時間，使燒寫速度和效率更勝一籌; 2、本片拷貝燒寫器無需實時與電腦通信，可獨立脫機運行，大大節(jié)省硬件成本開支、成本低廉，更易于推廣應用；同時不受通信距離的影響，可更進一步保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性； 3、本片拷貝燒寫器用戶可獨立操作，易于攜帶，具有便攜易用等特點； 4、由于本片拷貝燒寫器無需與電腦相連，因此可批量擴展為一次燒錄多片智能卡的功能，大大提聞燒錄效率，節(jié)省生廣中的人力成本，可提聞企業(yè)的生廣效益； 5、本燒寫器在燒寫過程中，采用了CRC校驗算法，可保證數(shù)據(jù)的完整性，同時通過實時檢測模塊，利用狀態(tài)指示燈將智能卡當前所處狀態(tài)實時體現(xiàn)出來，具有較好的人機界面。


圖1為本發(fā)明智能卡片拷貝燒寫器的結構框圖； 圖2為本發(fā)明ARM微控制器電路電氣原理圖； 圖3為本發(fā)明智能卡接口連接電路電氣原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明內容作進一步的闡述，但不是對本發(fā)明的限定。
實施例: 參照圖1，一種智能卡片拷貝燒寫器，由含有片拷貝操作系統(tǒng)的STM32微控制器Ul和分別與STM32微控制器Ul連接的智能卡接口模塊U2、電源輸入模塊U6、按鍵輸入控制模塊U5、復位模塊U4、時鐘模塊U3和狀態(tài)指示模塊U7組成，智能卡接口模塊U2分別與STM32微控制器Ul和智能卡芯片U8連接，實現(xiàn)STM32微控制器Ul與智能卡芯片U8的通信及數(shù)據(jù)交互。當STM32微控制器Ul檢測到按鍵輸入控制模塊U5的按鍵按下時，判斷按鍵的值，然后分別執(zhí)行不同的處理模塊，再由檢測程序實時檢測智能卡反饋回來的狀態(tài)，最后將該狀態(tài)通過狀態(tài)指示模塊U7的LED狀態(tài)指示燈進行指示，從而完成整個燒寫過程
參照圖2，智能卡芯片U8型號為ARM內核的智能卡芯片，內含CPU、時鐘、復位、IO 口、硬件7816協(xié)議寄存器、DES硬件加密協(xié)處理器、FLASH和RAM寄存器等。微控制器Ul為STM32微控制器，采用的型號為集成電路STM32F103RET6，應用電路中還包括與集成電路STM32F103RET6的5、6腳連接的由晶振Yl、電容器Cl、C2組成的時鐘電路U3，與7腳連接的由電容器C3、電阻器R3及按鍵SI組成的復位電路U4，應用電路中還包括電阻R1、R2、紅色發(fā)光二極管LEDl、藍色發(fā)光二極管LED2組成的狀態(tài)顯示電路U7，除此之外，電路U5則由三個按鍵KEYl、KEY2、KEY3組成，分別用于控制燒寫器的啟動、擦除、檢測等操作。燒寫器的接口 U2采用插件連接，主要實現(xiàn)微控制器Ul與智能卡芯片U8的電源VDD、地GND、復位RST、時鐘CLK、101、102等接口的連接。智能卡的工作時鐘CLK由微控制器Ul的定時器產生，通過定時器I產生4.SM的工作時鐘頻率，以使燒寫器達到最佳的傳輸速率和穩(wěn)定性。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，片拷貝操作系統(tǒng)對交互數(shù)據(jù)采用三次采樣的方法，在每一個數(shù)據(jù)位持續(xù)時間的中間和左右15%的間隔各采樣一次，可提高采樣值的可靠性，當有兩次以上電平為低，則可以判斷該數(shù)據(jù)位為O ;否則該數(shù)據(jù)位為I。電源輸入電路包括電源輸入模塊U6，采用的型號為集成電路REGl117-3.3，電源輸入電路還包括與電源輸入端并聯(lián)的電容器C4、C5,與電源輸出端并聯(lián)的電容器C6、C7。電源輸入電路的輸出端分別與智能卡芯片U8和微控制器Ul的電源輸入端連接。電源采用鋰電池，同時可通過電源開關控制是否接通并通過電源指示燈進行指示，電源指示燈采用LED發(fā)光二極管，LED發(fā)光二極管與電源開關連接，電源指示燈設置在系統(tǒng)的外部。狀態(tài)指示模塊U7由紅、藍兩個狀態(tài)指示燈組成，指示當前智能卡U8所處的狀態(tài)，如已燒錄、未燒錄、燒錄失敗、燒錄成功、102硬件故障等等不同狀態(tài)。另外通過微控制器Ul的片拷貝操作系統(tǒng)，當檢測到U5的keyl產生由高到低的觸發(fā)信號時，啟動燒錄功能模塊，此時，微控制器通過T=O協(xié)議按照PPS = 96的最高傳輸速率將flash事先內置的cos數(shù)據(jù)代碼對智能卡U8進行快速拷貝；當檢測到U5的key2產生由高到低的觸發(fā)信號時，啟動擦除模塊，此時，目標智能卡將回到原始的BL狀態(tài)；當檢測到U5的key3產生由高到低的觸發(fā)信號時，啟動檢測模塊，主要檢測當前的智能卡是處于BL狀態(tài)還是處于USER狀態(tài)，對燒錄的數(shù)據(jù)進行CRC校驗，以檢驗當前的燒錄是否正確等等。整個燒寫器采用尺寸小于6X8cm的單面敷銅板制作，通過外塑料盒進行封裝，易于攜帶，操作簡便。參照圖3，智能卡芯片U8具有VDD、GND、RST、CLK、101、102、NC等接口，其中VDD與通信接口 U2的VCC_3.3相連，GND、RST、CLK、101、102分別與通信接口 U2的GND、RST、CLK、101、102 相連。本發(fā)明微控制器內置的片拷貝操作系統(tǒng)采用keil C開發(fā)，用c語言開發(fā)了系統(tǒng)初始化，狀態(tài)檢測、指令分派、流程處理等一系列相關操作。系統(tǒng)在進行片拷貝的過程中，進行了數(shù)據(jù)提速、芯片檢測、APDU數(shù)據(jù)完整性檢測、燒寫狀態(tài)檢測、102狀態(tài)檢測、CRC數(shù)據(jù)校驗檢測等處理流程，有效地提高了數(shù)據(jù)傳輸速度、保證了數(shù)據(jù)的完整性、可靠性。通過LED的狀態(tài)指示，可以清晰、有效的實時監(jiān)測芯片當前的狀態(tài)。通過片拷貝技術實現(xiàn)的智能卡燒寫器與傳統(tǒng)的USB燒寫器、串口燒寫器具有燒寫速度更快，時間更短，更易于批量化生產等特點，同時可以脫離電腦運行，更具小型化和便攜性。
下面以燒寫64K的智能卡代碼量在PPS = 96的條件下三種不同燒錄方式下的各項性能進行比較，結果如下表所示:
權利要求
1.一種智能卡片拷貝燒寫器，包括智能卡，其特征是:該燒寫器主要由含有片拷貝操作系統(tǒng)的微控制器和分別與微控制器連接的智能卡接口模塊、電源輸入模塊、按鍵輸入控制模塊和復位模塊組成，智能卡接口模塊分別與微控制器和智能卡連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能卡片拷貝燒寫器，其特征是:所述微控制器與時鐘模塊連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的智能卡片拷貝燒寫器，其特征是:所述微控制器與狀態(tài)指示模塊連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的智能卡片拷貝燒寫器，其特征是:所述按鍵輸入控制模塊包括啟動燒寫、擦除芯片和檢測芯片三個按鍵，每個按鍵均由獨立的電路板控制。
5.根據(jù)權利要求1所述的智能卡片拷貝燒寫器，其特征是:所述狀態(tài)指示模塊由紅、藍兩種狀態(tài)指示燈組成，通過實時檢測模塊與微控制器連接。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種智能卡片拷貝燒寫器，主要由含有片拷貝操作系統(tǒng)的微控制器和分別與微控制器連接的智能卡接口模塊、電源輸入模塊、按鍵輸入控制模塊和復位模塊組成，智能卡接口模塊分別與微控制器和智能卡連接。該燒寫器無需與電腦通訊即可對智能卡進行快速燒寫，具有設計簡單、燒寫速度快、穩(wěn)定性、安全性高等優(yōu)點，而且易于擴展。
文檔編號G06K1/12GK103164670SQ20131010423
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月28日 優(yōu)先權日2013年3月28日
發(fā)明者黃一平, 農麗萍, 蘇檢德, 楊智策, 梁梓辰 申請人:廣西師范大學