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IC卡制作

IC卡 (Integrated Circuit Card,集成电路卡),有些国家和地区也称智能卡(smart card)、智慧卡(intelligent card)、微电路卡(microcircuit card)或微芯片卡等。它是将一个微电子芯片嵌入符合ISO 7816标准的卡基中,做成卡片形式。 IC卡读写器是IC卡与应用系统间的桥梁,在ISO国际标准中称之为接口设备IFD(Interface Device)。IFD内CPU通过一个接口电路与IC卡相连并进行通信。IC卡接口电路是IC卡读写器中至关重要的部分,根据实际应用系统的不同,可选择并行通信、半双工串行通信和I2C通信等不同的IC卡读写芯片。非接触式IC卡又称射频卡。目录简要介绍制作流程工作原理接口标准时序要求电源电压时钟信号 驱动模块具体分类 CPU卡存储器卡逻辑加密卡超级智能卡接触式IC卡非接触式IC卡双界面卡 卡片特点缺点优点 技术内涵 EEPROM技术 RFID技术加密技术 主要应用银行系统收费系统医疗保险公交管理 安全问题物理安全逻辑安全 国际标准电信IC卡 展开简要介绍 制作流程 工作原理 接口标准 时序要求 电源电压 时钟信号 驱动模块 具体分类 CPU卡 存储器卡 逻辑加密卡 超级智能卡 接触式IC卡 非接触式IC卡 双界面卡 卡片特点 缺点 优点 技术内涵 EEPROM技术 RFID技术 加密技术 主要应用 银行系统 收费系统 医疗保险 公交管理 安全问题 物理安全 逻辑安全 国际标准 电信IC卡 展开编辑本段简要介绍 IC卡是继磁卡之后出现的又一种新型信息工具。IC卡是指集成电路卡,一般用的公交车卡就是IC卡的一种,一般常见的IC卡采用射频技术与IC卡的读卡器进行通讯。IC卡与磁卡是有区别的,IC卡是通过卡里的集成电路存储信息,而磁卡是通过卡内的磁力记录信息。IC卡的成本一般比磁卡高,但保密性更好。非接触式IC卡又称射频卡,成功地解决了无源(卡中无电源)和免接触这一难题,是电子器件领域的一大突破。主要用于公交、轮渡、地铁的自动收费系统,也应用在门禁管理、身份证和电子钱包。编辑本段制作流程 ic卡的设计的流程分为:IC卡从设计到发行,一般可归纳成6个步骤。 1.系统设计根据应用系统对卡的功能和安全的要求设计卡内芯片(或考虑设计通用芯片),并根据工艺水平和成本对智能卡的MPU、存储器容量和COS提出具体要求,或对逻辑加密卡的逻辑功能和存储区的分配提出具体要求。卡内集成电路设计其设计过程与ASIC(专用集成电路)的设计类似,包括逻辑设计、逻辑模拟、电路设计、电路模拟、版图设计和正确性验证等,可借助于Workview、Men-tor或Cadence等计算机辅助设计工具来完成。对于智能卡,在国外经常采用工业标准微处理器作为核心,调整存储器的种类和容量,而不必重新设计。在国内,目前尚没有现成的微处理器可供借用,也还没有成熟的E2PROM工艺可实现稳定的大批量生产。比较可行的办法是,由国内设计COS,由国外半导体厂家生产芯片,Motorola、日立等公司都提供这种业务。为可靠起见,这些芯片应该有自保护能力。例如,当外加电压不正常时(高低电压检测)芯片应停止工作,时钟频率超出正常范围时也应有相应的措施。软件设计(仅适于智能卡) 包括COS和应用软件的设计,有相应的开发工具可供选用。由于智能卡的安全性与COS有关,因此在国家重要经济部门和机密部门使用的智能卡,应写入我国自行设计的COS。芯片制造在单晶硅圆片上制作电路设计者将设计好的版图或COS代码提交给芯片制造厂。制造厂根据设计与工艺过程的要求,产生多层掩膜版。在一个圆片上可制作几百~几千个相互独立的电路,每个电路即为一个小芯片。小片上除有按IC卡标准(8个触点)设计的压焊块外,还应有专供测试用的探针压块,但要注意这些压块是否会给攻击者以可乘之机。测试并在E2PROM中写入信息利用带测试程序的计算机控制探头测试圆片上的每个芯片。在有缺陷的芯片上做标记,在测试合格的芯片中写入制造厂代号等信息。如用户需要制造厂在E2PROM中写入内容,也可在此时进行。运输码也可在此时写入。运输码是为了防止卡片在从制造厂运输到发行商的途中被窃而采取的防卫措施,是仅为制造厂和发行商知道的密码。发行商接收到卡片后要首先核对运输码,如核对不正确,卡将自锁,烧断熔丝。 2.研磨和切割圆片厚度要符合IC卡的规定,研磨后将圆片切割成众多小芯片。 3、微模块制造将制造好的芯片安装在有8个触点的印制电路薄片上,称作微模块。 4、卡片制造将微模块嵌入卡片中,并完成卡片表面的印刷工作。 5、卡初始化先核对运输码。如为逻辑加密卡,运输码可由制造厂写入用户密码区,发行商核对正确后改写成用户密码。对于智能卡,在此时可进行写入密码、密钥、建立文件等操作。操作完毕,将熔丝烧断。此后该卡片进入用户方式,而且永远也不能回到以前的工作方式,这样做也是为了保证卡的安全。 6、个人化和发行发行商通过读写设备对卡进行个人化处理,根据应用要求写入一些信息。完成以上这些过程的卡,就成为一张能唯一标识用户的卡,即可交给用户使用[1]。编辑本段工作原理 IC卡 IC卡工作的基本原理是:射频读写器向IC卡发一组固定频率的电磁波,卡片内有一个LC串联谐振电路,其频率与读写器发射的频率相同,这样在电磁波激励下,LC谐振电路产生共振,从而使电容内有了电荷;在这个电容的另一端,接有一个单向导通的电子泵,将电容内的电荷送到另一个电容内存储,当所积累的电荷达到2V时,此电容可作为电源为其它电路提供工作电压,将卡内数据发射出去或接受读写器的数据。编辑本段接口标准 IC卡读写器要能读写符合ISO7816标准的IC卡。IC卡接口电路作为IC卡与IFD内的CPU进行通信的唯一通道,为保证通信和数据交换的安全与可靠,其产生的电信号必须满足严格的时序要求。编辑本段时序要求 IC卡接口电路对IC卡插入与退出的识别,即卡的激活和释放,有很严格的时序要求。如果不能满足相应的要求,IC卡就不能正常进行操作;严重时将损坏IC卡或IC卡读写器。 (1)激活过程为启动对卡的操作,接口电路应按图1所示顺序激活电路: ◇RST处于L状态; ◇根据所选择卡的类型,对VCC加电A类或B类, ◇VPP上升为空闲状态; ◇接口电路的I/O应置于接收状态; ◇向IC卡的CLK提供时钟信号(A类卡1~5MHz,B类卡1~4MHz)。在t’a时间对IC卡的CLK加时钟信号。I/O线路应在时钟信号加于CLK的200个时钟周期(ta)内被置于高阻状态Z(ta 时间在t’a之后)。时钟加于CLK后,保持RST为状态L至少400周期(tb)使卡复位(tb在t’a之后)。在时间t’b,RST被置于状态H。I/O上的应答应在RST上信号上升沿之后的400~40 000个时钟周期(tc)内开始(tc在t’b之后)。在RST处于状态H的情况下,如果应答信号在40 000个时钟周期内仍未开始,RST上的信号将返回到状态L,且IC卡接口电路按照图2所示对IC卡产生释放。 (2)释放过程当信息交换结束或失败时(例如,无卡响应或卡被移出),接口电路应按图2所示时序释 IC卡放电路: ◇RST应置为状态L; ◇CLK应置为状态L(除非时钟已在状态L上停止); ◇VPP应释放(如果它已被激活); ◇I/O应置为状态A(在td时间内没有具体定义); ◇VCC应释放。电源电压 IC卡接口电路应能在表1规定的电压范围内,向IC卡提供相应稳定的电流。时钟信号 IC卡接口电路向卡提供时钟信号。时钟信号的实际频率范围在复位应答期间,应在以下范围内:A类卡,时钟应在1~5MHz;B类卡,时钟应在1~4MHz。 复位后,由收到的ATR(复位应答)信号中的F(时钟频率变换因子)和D(比特率调整因子)来确定。时钟信号的工作周期应为稳定操作期间周期的40%~60%。当频率从一个值转换到另一个值时,应注意保证没有比短周期的40%更短的脉冲。编辑本段驱动模块 图示 (1)数据结构的确定 编辑头文件ICDATA.H,确定在驱动模块程序中应用的公用数据结构。驱动模块的最终目的是读取和写入卡数据处理,所以规范整齐的数据结构是必须的。可以定义一个数据结构体来实现卡数据的存储区域、数据地址索引、控制标志位等,如右图图示:这样在驱动模块中,只需要STruct ICDATA iccdata;一条语句便可定义全部的卡处理数据结构定义;而ic_fops则定义了设备操作映射函数结构。从这个数据结构看,我们实现了IC卡设备的打开、读、写和监控函数。 图示2 (2)硬件接口控制线控制子函数这些函数用作进行卡复位、时钟等信号的控制。以上是以开发的硬件系统平台为例的硬件控制接口操作函数之一,用于控制IC卡的复位信号置1。针对不同硬件平台,函数内部操作方法不尽相同。类似的其它操作函数还有: 图示3 模块初始化函数是模块开发过程中必不可少的处理函数,用于实现设备的初始化、中断初始化及处理、设备注册等。在上面函数中,首先应用initicdata(&icdata)实现了卡数据的初始化,然后定义了队列数据。再进行了中断处理函数的绑定、中断申请以及中断初始化。最后实现了IC卡字符设备的申请。设备名为IC。编辑本段具体分类 智能卡属于半导体卡。半导体卡片采用微电子技术进行信息的存储、处理。一、按照其组成结构,智能卡可以分为一般存储卡、加密存储卡、CPU卡和超级智能卡。 CPU卡 CPU卡内嵌芯片相当于一个特殊类型的单片机,内部除了带有控制器、存储器、时序控制逻辑等外,还带有算法单元和操作系统。由于CPU卡有存储容量大、处理能力强、信息存储安全等特性。广泛用于信息安全性要求特别高的场合。 存储器卡 IC卡其内嵌芯片相当于普通串行EEPROM存储器,这类卡信息存储方便,使用简单,价 格便宜,很多场合可替代磁卡,但由于其本身不具备信息保密功能,因此,只能用于保密性要求不高的应用场合。逻辑加密卡 加密存储器卡内嵌芯片在存储区外增加了控制逻辑,在访问存储区之前需要核对密码,只有密码正确,才能进行存取操作,这类信息保密性较好,使用与普通存储器卡相类似。 超级智能卡 在卡上具有MPU和存储器并装有键盘、液晶显示器和电源,有的卡上还具有指纹识别装置等。二、根据卡与外界数据交换的界面不同划分为: 接触式IC卡 该类卡是通过IC卡读写设备的触点与IC卡的触点接触后进行数据的读写。国际标准ISO7816对此类卡的机械特性、电器特性等进行了严格的规定。非接触式IC卡 该类卡与IC卡设备无电路接触,而是通过非接触式的读写技术进行读写(例如光或无线技术)。其内嵌芯片除了CPU、逻辑单元、存储单元外,增加了射频收发电路。国际标准ISO10536系列阐述了对非接触式IC卡的规定。该类卡一般用在使用频繁、信息量相对较少、可靠性要求较高的场合。技术参数

 

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