专利名称：智能卡片拷贝烧写器的制作方法
技术领域：
本发明涉及智能卡，具体是一种智能卡片拷贝烧写器。
背景技术：
智能卡因具有更高的安全性、良好的兼容性和可扩充性，目前已在各行业得到越来越广泛的应用。传统的智能卡卡片操作系统(简称COS)和卡片应用协议数据单元(简称APDU)是在电脑端先通过编译软件对工程进行编译后得到.hex或字节码目标文件，然后再通过串口或USB烧写器设备通过电脑端烧写软件进行代码下载。这种操作模式只适合于系统及应用的前期开发阶段，可以实时进行跟踪调试并可以对COS进行反复更新烧写。然而随着应用开发的复杂化及产品市场化，开发COS的代码量已越来越大，通过USB设备或串口烧写工具烧写COS时，需浪费开发人员大量的时间。以当前市场上现有的USB烧写工具为例，烧写一片具有64k代码量的COS花费将近I分钟的时间。而串口烧写工具，则要花费十几分钟的时间。而且这两种烧写COS的模式需要反复拨插芯片，单个操作，不适合于智能卡批量烧写代码，只能进行一对一(电脑对烧写设备)的烧写方式，从而对企业批量生产造成较大的影响，企业的生产成本高，生产效益下降。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种智能卡片拷贝烧写器，该烧写器无需与电脑通讯即可对智能卡进行快速烧写，具有设计简单、烧写速度快、稳定性、安全性高等优点，而且易于扩展。实现本发明目的的技术方案是:
一种智能卡片拷贝烧写器，包括智能卡，与现有技术不同的是:该烧写器主要由含有片拷贝操作系统的微控制器和分别与微控制器连接的智能卡接口模块、电源输入模块、按键输入控制模块、时钟模块、状态指示模块和复位模块组成，智能卡通过智能卡接口模块分别与微控制器连接。所述微控制器为STM32系统ARM微控制器，能够独立实现对智能卡芯片的检测、烧写、擦除等操作，无需与电脑对接即可实现烧写功能，可实现对智能卡的控制。该微控制器的flash容量可达512k，RAM容量达20k，工作时钟频率为72MHz。所述片拷贝操作系统采用keil C语言开发，实现系统初始化、状态检测、指令分派、流程处理等一系列相关操作。所述智能卡主要为接触式贴片智能卡，该智能卡的芯片上设有VCC、GND、RST、CLK、101、102及两个保留接口 8个触点。所述智能卡接口模块用于接收微控制器传输过来的APDU数据，实现微控制器与智能卡之间的通信及数据交互。该模块直接与微处理器的IO接口连接，无需通过电脑相连。
所述按键输入控制模块包括启动烧写、擦除芯片和检测芯片等三个按键，每个按键均由独立的电路板控制。该模块用于控制智能卡的相应烧写、擦除和检测。
所述状态指示模块由红、蓝两种状态指示灯组成，通过实时检测模块与微控制器连接，用于显示烧写过程及烧写结束后智能卡所处的状态。
所述复位模块用于防止微控制器出现异常和跑飞，让微控制器重新启动，无需重新开关电源。
所述时钟模块与微控制器的定时器连接，通过定时器调整工作时钟频率，使烧写器达到最佳的传输速率和稳定性。
本发明智能卡片拷贝烧写器利用智能卡芯片特有的硬件7816通信接口寄存器，通过事先将COS目标代码烧写到ARM微控制器芯片的flash存储器中，然后通过ARM微控制器的片拷贝操作系统对目标智能卡芯片进行片拷贝，将目标代码的COS及应用脚本烧写到新的目标芯片中。
本烧写器使用的主控模块采用3.3V供电，可直接在系统上安装手机锂电池。
本发明的优点是: 1、烧写速度比传统的USB、串口烧写器更快，充分利用了智能卡T=O的传输特性，通过7816通信协议寄存器，直接进行数据交互，省去了发送等待的时间，使烧写速度和效率更胜一筹; 2、本片拷贝烧写器无需实时与电脑通信，可独立脱机运行，大大节省硬件成本开支、成本低廉，更易于推广应用；同时不受通信距离的影响，可更进一步保证系统的稳定性和可靠性； 3、本片拷贝烧写器用户可独立操作，易于携带，具有便携易用等特点； 4、由于本片拷贝烧写器无需与电脑相连，因此可批量扩展为一次烧录多片智能卡的功能，大大提闻烧录效率，节省生广中的人力成本，可提闻企业的生广效益； 5、本烧写器在烧写过程中，采用了CRC校验算法，可保证数据的完整性，同时通过实时检测模块，利用状态指示灯将智能卡当前所处状态实时体现出来，具有较好的人机界面。
图1为本发明智能卡片拷贝烧写器的结构框图； 图2为本发明ARM微控制器电路电气原理图； 图3为本发明智能卡接口连接电路电气原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
实施例: 参照图1，一种智能卡片拷贝烧写器，由含有片拷贝操作系统的STM32微控制器Ul和分别与STM32微控制器Ul连接的智能卡接口模块U2、电源输入模块U6、按键输入控制模块U5、复位模块U4、时钟模块U3和状态指示模块U7组成，智能卡接口模块U2分别与STM32微控制器Ul和智能卡芯片U8连接，实现STM32微控制器Ul与智能卡芯片U8的通信及数据交互。当STM32微控制器Ul检测到按键输入控制模块U5的按键按下时，判断按键的值，然后分别执行不同的处理模块，再由检测程序实时检测智能卡反馈回来的状态，最后将该状态通过状态指示模块U7的LED状态指示灯进行指示，从而完成整个烧写过程
参照图2，智能卡芯片U8型号为ARM内核的智能卡芯片，内含CPU、时钟、复位、IO 口、硬件7816协议寄存器、DES硬件加密协处理器、FLASH和RAM寄存器等。微控制器Ul为STM32微控制器，采用的型号为集成电路STM32F103RET6，应用电路中还包括与集成电路STM32F103RET6的5、6脚连接的由晶振Yl、电容器Cl、C2组成的时钟电路U3，与7脚连接的由电容器C3、电阻器R3及按键SI组成的复位电路U4，应用电路中还包括电阻R1、R2、红色发光二极管LEDl、蓝色发光二极管LED2组成的状态显示电路U7，除此之外，电路U5则由三个按键KEYl、KEY2、KEY3组成，分别用于控制烧写器的启动、擦除、检测等操作。烧写器的接口 U2采用插件连接，主要实现微控制器Ul与智能卡芯片U8的电源VDD、地GND、复位RST、时钟CLK、101、102等接口的连接。智能卡的工作时钟CLK由微控制器Ul的定时器产生，通过定时器I产生4.SM的工作时钟频率，以使烧写器达到最佳的传输速率和稳定性。为了保证系统的稳定性，片拷贝操作系统对交互数据采用三次采样的方法，在每一个数据位持续时间的中间和左右15%的间隔各采样一次，可提高采样值的可靠性，当有两次以上电平为低，则可以判断该数据位为O ;否则该数据位为I。电源输入电路包括电源输入模块U6，采用的型号为集成电路REGl117-3.3，电源输入电路还包括与电源输入端并联的电容器C4、C5,与电源输出端并联的电容器C6、C7。电源输入电路的输出端分别与智能卡芯片U8和微控制器Ul的电源输入端连接。电源采用锂电池，同时可通过电源开关控制是否接通并通过电源指示灯进行指示，电源指示灯采用LED发光二极管，LED发光二极管与电源开关连接，电源指示灯设置在系统的外部。状态指示模块U7由红、蓝两个状态指示灯组成，指示当前智能卡U8所处的状态，如已烧录、未烧录、烧录失败、烧录成功、102硬件故障等等不同状态。另外通过微控制器Ul的片拷贝操作系统，当检测到U5的keyl产生由高到低的触发信号时，启动烧录功能模块，此时，微控制器通过T=O协议按照PPS = 96的最高传输速率将flash事先内置的cos数据代码对智能卡U8进行快速拷贝；当检测到U5的key2产生由高到低的触发信号时，启动擦除模块，此时，目标智能卡将回到原始的BL状态；当检测到U5的key3产生由高到低的触发信号时，启动检测模块，主要检测当前的智能卡是处于BL状态还是处于USER状态，对烧录的数据进行CRC校验，以检验当前的烧录是否正确等等。整个烧写器采用尺寸小于6X8cm的单面敷铜板制作，通过外塑料盒进行封装，易于携带，操作简便。参照图3，智能卡芯片U8具有VDD、GND、RST、CLK、101、102、NC等接口，其中VDD与通信接口 U2的VCC_3.3相连，GND、RST、CLK、101、102分别与通信接口 U2的GND、RST、CLK、101、102 相连。本发明微控制器内置的片拷贝操作系统采用keil C开发，用c语言开发了系统初始化，状态检测、指令分派、流程处理等一系列相关操作。系统在进行片拷贝的过程中，进行了数据提速、芯片检测、APDU数据完整性检测、烧写状态检测、102状态检测、CRC数据校验检测等处理流程，有效地提高了数据传输速度、保证了数据的完整性、可靠性。通过LED的状态指示，可以清晰、有效的实时监测芯片当前的状态。通过片拷贝技术实现的智能卡烧写器与传统的USB烧写器、串口烧写器具有烧写速度更快，时间更短，更易于批量化生产等特点，同时可以脱离电脑运行，更具小型化和便携性。
下面以烧写64K的智能卡代码量在PPS = 96的条件下三种不同烧录方式下的各项性能进行比较，结果如下表所示:
权利要求
1.一种智能卡片拷贝烧写器，包括智能卡，其特征是:该烧写器主要由含有片拷贝操作系统的微控制器和分别与微控制器连接的智能卡接口模块、电源输入模块、按键输入控制模块和复位模块组成，智能卡接口模块分别与微控制器和智能卡连接。
2.根据权利要求1所述的智能卡片拷贝烧写器，其特征是:所述微控制器与时钟模块连接。
3.根据权利要求1所述的智能卡片拷贝烧写器，其特征是:所述微控制器与状态指示模块连接。
4.根据权利要求1所述的智能卡片拷贝烧写器，其特征是:所述按键输入控制模块包括启动烧写、擦除芯片和检测芯片三个按键，每个按键均由独立的电路板控制。
5.根据权利要求1所述的智能卡片拷贝烧写器，其特征是:所述状态指示模块由红、蓝两种状态指示灯组成，通过实时检测模块与微控制器连接。
全文摘要
本发明公开的一种智能卡片拷贝烧写器，主要由含有片拷贝操作系统的微控制器和分别与微控制器连接的智能卡接口模块、电源输入模块、按键输入控制模块和复位模块组成，智能卡接口模块分别与微控制器和智能卡连接。该烧写器无需与电脑通讯即可对智能卡进行快速烧写，具有设计简单、烧写速度快、稳定性、安全性高等优点，而且易于扩展。
文档编号G06K1/12GK103164670SQ20131010423
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者黄一平, 农丽萍, 苏检德, 杨智策, 梁梓辰 申请人:广西师范大学