接触式存储卡技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,SmartCard,接触式存储卡技术,电子与信息工程学院,提 纲,接触式IC卡概述,基本构成、物理特性、工作原理,接触式存储器卡芯片技术,典型卡型剖析：AT24C*系列,存储结构与芯片构成,接触式存储卡的接口电路,接触式存储卡的读写控制,典型卡型剖析：AT24C*系列,时序分析与读写程序,什么是接触式IC卡？,所谓接触式IC卡就是在使用时，通过有形的,金属电极触点,将卡的集成电路与外部接口电路,直接接触连接,，提供集成电路工作的电源并进行数据交换的IC卡。其特点是在卡的表面有符合ISO7816标准的多个金属触点。,接触式IC卡的基本构成,接触式,IC,卡的实际构成可分为：,半导体芯片、电极模片、塑料基片,接触式IC卡的工作原理,接触式IC卡是如何获取工作电压的？,接触式IC卡通过其表面的,金属电极触点,将卡的集成电路与外部接口电路,直接接触连接,，由外部接口电路提供卡内集成电路工作的电源。,接触式IC卡是如何与读写器交换数据的？,接触式IC卡通过其表面的,金属电极触点,将卡的集成电路与外部接口电路,直接接触连接,，通过串行方式与读写器交换数据（通信）。,IC卡的触点尺寸和位置,接触式,IC,卡有,8,个触点，即8个集成电路引脚，从,C1,到,C8,触点功能定义,触点辩识,存储器卡(Memory Card),卡内嵌入的芯片多为通用,EEPRO,或,Flash Memory,。,无安全逻辑，可对片内信息不受限制地任意存取。,卡片制造中也很少采取安全保护措施。,不完全符合或支持,ISO7816,国际协议，而多采用,2,线串行通信协议（,I,2,C,总线协议）或,3,线串行通信协议（,SPI,协议）。,功能简单，价格低廉、开发使用简便、存储容量增长迅猛，因此多用于某些简单的、内部信息无须保密或不允许加密（如急救卡）的场合。,存储器的典型产品,存储器卡的代表产品：,美国ATMEL公司的,AT24系列：EEPROM，2线串行即I,2,C总线协议,AT93系列：EEPROM，3线串行协议,AT45系列：DataFlash，达64M bit，SPI协议,Serial EEPROM,Atmel is the leading supplier of Serial EEPROM devices supporting 2-wire,3-wire,and SPI protocols,memory densities from 1K-bit through 1M-bit,voltages from 1.8V to 5.5V,and industry standard PDIP,SOIC,and TSSOP package types.,AT24系列：2-wire,AT25系列：SPI,AT93系列：3-wire,DataFlash,DataFlash is the worlds number one selling serial interface flash family,.Introduced in 1997,Atmels Dataflash families(45 series and the recently introduced 26 series)are feature rich,low pin count,sequential access families ideal for program code,data storage,Serial EEPROM replacement,and the next generation PC Bios Market.,The simple SPI interface greatly reduces system pin counts,power consumption and switching noise.System design is greatly simplified with DataFlash,as all densities,1 Mbit to 128 Mbits(45 series),and,4 Mbit to 32M bit(26 series),require only 4 pins to connect to the system processor,controller or DSP.,AT45系列：SPI,AT26系列：SPI,AT24C*存储器卡剖析,芯片特点,存储结构,触点分配与引脚功能,芯片结构,接口电路,时序分析,读写控制,AT24C*芯片特点,低电压,/,标准电压操作：,1.8V5V,2线串行链接通讯协议,支持7816-10同步协议,8B（01/02）、16B（04/08/16）、32B（32/64）页面写入方式,自定时写入周期,高可靠性：使用寿命,100 000,次写,/,删除，数据保留期,100,年,AT24C系列存储卡存储结构,AT24C系列,01A,02,04,08,16,32,64,128,256,容量,1Kbits,2Kb,4Kb,8K,16K,32K,64K,128K,256K,内存组织形式,128*8,256*8,512*8,1024*8,256*8,2048*8,8192*8,16384*8,32786*8,页写入方式,8B,8B,16B,16B,16B,32B,32B,64B,64B,通信协议,ISO/IEC7816-3同步协议，双线串行接口,工作频率,1MHz（5V），1MHz（2.7V），400KHz（1.8V）,工作电压,5V，最低可至1.8V,ICC电流,读：1mA，写：3mA,工作温度,0-70,写/擦除次数,大于1,000,000次,数据保护,100年,应用领域,数据存储,AT24C*的存储单元地址,AT24C01,容量：,1Kbits/,存储结构：,128B*8,即按字节存储、读写,字节（存储单元）地址：,0127,即,00H7FH,AT24C064,容量：,64Kbits/,存储结构：,8KB*8,即按字节存储、读写,字节地址：,08091,即,0000H1FFFH,触点分配和引脚功能,C1：Vcc,C2：（NC）,C3：SCL串行时钟,C4：（NC）,C5：GND,C6：SDA串行双向数据传输,C7：（NC）,C8：（NC）,芯片结构,实训1,接触式存储卡的读写操作,用万用表测试,接触式IC卡读写器的电源的正、负极及输出电压并记录在实训报告上。,按标志连接接触式IC卡读写器的电源线及串口线，,注意电源+5V与地不可接反。指示灯电亮(红色),蜂鸣器鸣响为电源连接正确.,打开接触式IC卡读写器读写操作软件DEMO，确认通信正常。,将,AT24C01,卡插入接触式IC卡读写器插卡槽（卡触点向内、向下,指示灯转为绿色表示插卡到位），利用DEMO软件对,AT24C01,卡进行读,/,写,/,擦除操作，记录其容量、存储结构与操作条件。,实训小结,AT24C01的存储容量为1Kbits（128 Byte），存储结构为1288bits（字节地址0127或00H7FH）。,AT24C01按字节读写，所有字节的读/写/擦除均可任意进行。这种卡被称为存储器卡,实训报告规范,实训目的,实训设备与器件,实训步骤与实训记录,实训总结,思考题,意见与建议,任 务,有若干户外气候监测站的监测数据（时间、温度、湿度、风力等）需要传送到气象局数据库中进行存储与分析，若采用AT24C*系列存储卡作为数据转存卡，,任务1：将监测站存储的数据转存/,写,到卡中,任务2：从卡中,读,出数据上传到气象局数据库中,任务的硬件实现,接触式IC卡接口设备(读写器)应具备的基本功能：,（1）实现与卡的数据交换，并提供相应控制信号；,（2）通过触点向接触式IC卡提供稳定的电源和时钟；,（3）IC卡插入/退出的识别与控制，实现“不带电插/拔卡”；,（4）为加密数据系统提供相应加解密处理及密钥管理机制；,（5）提供相应外部控制信息，与PC等其他设备进行信息交换。,接触式IC卡卡座,滑触式（Sliding）,或摩擦式,着落式（Landing）,SIM卡座,常开型与常闭型卡座,根据插卡检测状态开关的不同,常开型：,未插卡时，开关断开,插卡到位后，开关闭合,常闭型：,未插卡时，开关闭合,插卡到位后，开关断开,接口电路,卡座：卡与MCU的物理连接；插卡到位检测,电源：上电控制,时钟提供,上拉电阻,信号传输,上拉电阻,插卡上电控制程序,插卡上电程序,PWRON,pwron,:,clr,SCL,clr,SDA,；总线下电，保证端口不带电,lcall,recog,；,插卡识别，,Vcc,=,？,clr,SCL,；,SCL=L,，,准备加载时钟,lcall,delay-0.5ms,；,使端口逻辑信号稳定,clr,PWR,；加电，,Vcc,=,？,clr,SDA,；,SDA=L,，,准备传送数据,ret,插卡识别程序,常开型卡座插卡识别程序,RECOG,recog,:,jb,SW,recog,；,无卡插入则等待，,Vcc,=,？,lcall,delay-5ms,；,延时去抖,jb,SW,recog,；,再次判断，无卡插入则等待,ret,；,确实有卡插入，返回,插卡识别程序,常闭型卡座插卡识别程序,RECOG,recog,:,jb,SW,recog,；,无卡插入则等待，,Vcc,=,？,lcall,delay-5ms,；,延时去抖,jb,SW,recog,；,再次判断，无卡插入则等待,ret,；,确实有卡插入，返回,任务的软件实现,AT24C*的读/写操作模式：,写操作,写字节,（BYTE WRITE）,写页面（PAGE WRITE）,读操作,现行地址读（,CURRENT ADDRESS READ,）,随机寻址读,（,RADAM ADDRESS READ,）,顺序读（,SEQUENTIAL READ,）,写字节操作时序分析,BYTE WRITE,A write operation requires an 8-bit data word address following the device address word and acknowledgment.Upon receipt of this address,the EEPROM will again respond with a zero and then clock in the first 8-bit data word.Following receipt of the 8-bit data word,the EEPROM will output a zero and the addressing devi ce,such as a microcontroller,must terminate the write sequence with a stop condition.At this time the EEPROM enters an internally timed write cycle,tWR,to the nonvolatile memory.All inputs are disabled during this write cycle and the EEPROM will not respond until the write is complete,LCALL START；开始,JC BACK1 ；确认总线有效,MOV A,#0A0H ；送器件地址到A，设置写,LCALL SHOUT ；输出器件地址到IC卡,JC FAULT1 ；判断是否有应答,MOV A,R0 ；从卡地址缓冲区取字地址,LCALL SHOUT ；输出字地址到IC卡,JC FAULT1 ；判断是否有应答,MOV A,R1；从写数据缓冲区取数据,LCALL SHOUT ；输出字地址到IC卡,JC FAULT1 ；判断是否有应答,CLR C；设置操作成功标志,F