专利名称：用于键盘接口及串行通讯接口的ic卡读写机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种IC卡读写机系统。
IC卡(也称智能卡)是一种内置存储器集成电路芯片的卡片，其应用越来越广泛，其种类也越来越多。而现有的IC卡读写机存在几个方面的缺陷1、现有IC卡读写机不支持Micrsoft PC/SC规格(PC/SC规格是以微软公司为主的几家大公司推出的智能卡协议)，在Windows平台上运用的支持率不高，且其运用程序的编写复杂，兼容性很低。
2、现有IC卡读写机可读写之IC卡的范围较小，一般来说，能读写Memory卡的读写机不能读写CPU卡，而能读写CPU卡的读写机则很难读写Memory卡，其应用受到限制。
3、现有IC卡读写机的电源供应复杂繁琐，需接电源供电，易造成电磁干扰。
4、现有IC卡读写机通讯界面(端口)单一，跟不上PC机发展趋势。
5、现有IC卡读写机一般由几个集成电路芯片组成，才能完成整个IC卡读写工作，故其结构复杂，体积较大，成本较高，且易产生故障。目前市场上的IC卡读写机均至少需要二组芯片，其主要原因是在IC卡端需要类比的电压隔离，以防止恶意使用者以铁片插入读写机而造成电源短路；另外IC卡的时钟信号与ISO-7816-3国际标准的重置(RESET)的时序要求，使得外国及本地厂商均得使用二组以上的芯片，导致成本增加。
本发明的目的在于提供一种可降低读写机成本、应用在PC Windows操作系统环境、可直接应用标准键盘、用于PS2键盘接口及RS232串行通讯接口的IC卡读写机系统。
本发明的技术方案如下本发明之IC卡读写机系统具有可与RS232串行通讯接口或PS2键盘接口相连之共用接口，以实现RS232接口与PS2接口共用，其PS2接口中之NC1(未定义不用)线、NC2(未定义不用)线用作为其RS232接口之TXD(传输数据)线、RXD(接收数据)线，使得该IC卡读写机可连接RS232接口与PS2接口。
本发明之IC卡读写机通过电缆线，可将计算机、读写机、键盘、小型数字或文字辅助键盘相连接，且该读写机包括单一的控制芯片和卡片短路保护电路，并具有与标准计算机键盘连接之接口，个人识别码(PIN)的输入不论是通过RS232接口或PS2接口，该读写机具有一个与键盘串接的接口。
本发明之IC卡读写机之RS232串行通讯接口和PS2键盘接口均属于串行通讯方式，仅在通讯接口之物理层有很大不同；为使RS23接口2与PS2接口均可使用，该读写机的控制芯片之软件在设计上，将该软件之功能层与物理层分开管理，且在启动选择模式时才将功能层与通讯接口之物理层相连接。
本发明之IC卡读写机接口驱动程序区分为物理层次的接口驱动程序及上层的PC/SC(电脑/智能卡)智能卡功能驱动程序，以分别支持连接不同接口(RS232接口及PS2接口)。
本发明之IC卡读写机在设计上利用以下方式，以实现单一控制芯片之设计目标A、外部一个三极管控制卡片电源供给，同时以软件方式监测卡片上的电压降，当卡片因短路而造成电压降时，控制芯片因此将三极管关掉，并在中间回授路径插入电阻电容延迟电路，以防止大量瞬间电流冲击，减缓电压的升高与下降；
B、单一控制芯片所含微处理器具有双向输入/输出(I/O)功能，可在IC卡上进行时序信号检测，并以软件实现有限状态机(FSM)之功能；C、时钟电路被整合置入单一控制芯片内部，该时钟电路可提供用于IC卡、符合ISO-7816-3国际标准的时钟脉冲信号，符合该标准的时脉信号之提供电路被整合置入单一控制芯片，因此不需要额外配置另一片芯片。
在开发PC/SC(电脑/智能卡)、PS2读写机过程中，发现现有的微软视窗操作系统(如Win95/98/2000)在计算机热启动时，对基本输入输出系统BIOS发出复位(RESET)信号，但对键盘并未下复位命令，进而导致在键盘被设定为扫描码1(SCAN CODE SET1)后，该BIOS(基本输入输出系统)在热启动时重设了PS2接口的控制器(8042)为扫描码2(SCAN CODE SET2)的状态，但由于键盘并未复位，依旧维持在设定的扫描码1之状态未变，因而变成互不相通，故使用者键入后则会看到乱码产生，因此本发明之读写机工作时，当PC/SC(电脑/智能卡)热启动键按下时，利用改进的驱动程序解决此问题，其作法如下A、驱动程序载入时，既向系统注册要接收系统关机通知(Shut DownNotificarion)；B、系统通知驱动程序后，则该驱动程序设定PS2接口控制器为扫描码2(SCAN CODE SET2)，因此最后热启动两边均是扫描码2(SCAN CODE SET2)状态，进一步可达到正常动作。
在开发PC/SC(电脑/智能卡)、PS2读写机过程中，发现类似产品一旦进入视窗操作系统时，该使用者便不能插拔键盘，否则会产生乱码，其原因是该PC/SC(电脑/智能卡)、PS2接口在进入视窗操作系统后，由于PC/SC之Part4(PS2卡机部分)规格要求切换键盘扫描码至扫描码1(SCAN CODESET1)，且当使用者拔起键盘后再插入时，该键盘会回到设定扫描码2(SCANCODE SET2)状态，此时操作系统还在设定扫描码1，因而造成该键盘会乱掉。本发明对于所述PC/SC(电脑/智能卡)PS2读写机之插拔问题解决方式如下A、在驱动程序的中断路径中，检查有无键盘重置完成码(0xAA)进来，若有则重置键盘至扫描码2(SCAN CODE SET2)；B、上述检查键盘重置完成码(0xAA)并不能保证一定是键盘重置送入，因为在SCAN CODE SET1中有一般的按键，如L-SHIFT(键盘左侧之偏移键)的BREAK CODE(中断码)与键盘重置完成码(0xAA)相同，因此会发生误判的情况；C、要解决上述B项的误判，在上述检查中，可将键盘目前的状态分为Idle(闲置)、Normal(一般键)、E0(延伸键)、E1(延伸键)四种状态，在收到(0xAA)时的状态有可能为Normal(一般键)、E0(延伸键)、E1(延伸键)其中之一种，因此设置一判别式，条件为“收到键盘重置完成码(0xAA)且目前状态为Idle(闲置)”时，可进而设定为扫描码(SCAN CODE)，该问题便能得到解决。
本发明是一种用于键盘接口及串行通讯口的IC卡读写机系统之软硬件设计，一般PC(电脑)上的PS2接口共有6条连线，本发明利用了其中未定义且没有用到之NC1与NC2转用来作为RS232接口的TXD(传输数据线)与RXD(接收数据线)脚，因此，可使得本发明通过一条电缆线即可选择连接RS232或PS2接口，配合电脑操作系统的内建支持。
本发明之IC卡读写机系统通过软件、硬件的设计，使本发明可用来支持ISO-7816(ISO国际标准组织)规格的IC卡外，并特别针对微软公司(Micrsoft)的PC Windows电脑操作系统环境的PC/SC(电脑/智能卡)协议开发，以改良现有IC卡读写机的缺点，并增加新的组合及应用方式，以降低读写机开发成本，扩大读写机的适用范围。
综上所述，本发明的优点如下1、可降低IC卡读写机的成本，扩大其适用范围，且体积小，重量轻。
2、可应用在PC Windows操作系统之环境，符合PC/SC规格，并支持符合ISO-7816-3国际标准的智能IC卡通讯协议。
3、一台读写机可连接计算机的RS232接口或PS2接口工作，与PS2键盘接口串接，不需外加电源。
4、可广泛地运用在电子商务环境身份认证、机密电子档案加密保全及各种网络安全登录系统，实用性强。
5、可直接利用市场所售之一般低价的标准PC(电脑)键盘输入，不必另外在读写机内设计键盘及驱动电路。
6、在工商界及产业界均具有利用价值。
以下结合附图进一步说明本发明。
图1为一般的PS2接口接线示意图；图2为本发明之连接口的接线示意图；图3为本发明之系统结构示意图；图4为本发明之RS232及PS2转接方式示意图；图5为本发明之软件特殊设计图；图6为本发明之PC驱动程序特殊设计图；图7为本发明之软件测试短路保护电路图。
如图1所示，一般PC(电脑)上的PS2键盘接口包含Clock1(时钟)、GND(接地)、DATA3(数据)、NC1(未定义不用)4、5伏电源脚5(正电压)及NC2(未定义不用)6等共6条接线，其中两条接线NC1和NC2未定义不用，为了实现RS232串行通讯接口与PS2键盘接口的共用，如图2所示，将该PS2键盘接口的NC1和NC2线移作为RS232接口的TXD(数据传输线)7和RXD(数据接收线)8，使得本发明之读写机可连接RS232通讯接口或PS2键盘接口。通过PS2接口可向本发明之IC卡读写机提供5伏电源。
如图3所示本发明之读写机系统结构，由电缆线(cable)13，可将电脑(PC)9、读写机10、键盘11或小型数字或文字辅助键盘12连接起来，读写机内包括单一的控制芯片14及卡片短路保护电路15。因此，在IC卡应用于电子商务时，常需要持卡人输入密码，此时即可直接利用市售一般低价的标准电脑键盘输入，不必另外在本发明之读写机内设计键盘及驱动电路。如图4所示，将连接键盘11之读写机10，连接电脑9之PS2接口，可通过该读写机之PS2连接头17与电脑9相连；将连接个人识别号码键盘16之读写机10，连接电脑之RS232接口，则须将该读写机之PS2连接头17结合一个PS2/RS232转接头18，且通过该转接头18之NC1线4(未定义不用)、NC2线6(未定义不用)接上RS232接口之TXD线7(数据传输线)、RXD线8(数据接收线)。
如图5所示，本发明将读写机内单一控制芯片的软件之功能层18与物理层19分开管理，且在启动选择模式(RS232或PS2)时才将功能层18与通讯接口之物理层19相连接。
如图6所示，驱动程序区分为物理层次的接口驱动程序(PortDriver)及上层的PC/SC(电脑/智能卡)智能卡功能驱动程序20，以分别连接RS232接口21及PS2接口22。
本发明之IC卡读写机为实现单一控制芯片之设计目标，在设计上利用以下方式，A、如图7所示为软件测试短路保护电路，包括三极管24、电阻电容延迟电路(RC Delay)23，该电阻电容延迟电路23与单一的控制芯片14相连；B、单一控制芯片之微处理器具有双向输入/输出(I/O)功能，因此可以在IC卡上进行时序信号检测，并以软件实现有限状态机(FSM)之功能；C、将应用于IC卡、符合ISO-7816-3国际标准的时脉信号之提供电路整合入单一的控制芯片。
权利要求
1.一种IC卡读写机系统，其特征在于该读写机系统具有可与RS232串行通讯接口或PS2键盘接口相连之共用接口，其PS2接口中之NC1线、NC2线用作为其RS232接口之TXD线、RXD线，使得RS232接口与PS2接口共用。
2.根据权利要求1所述的IC卡读写机系统，其特征在于该读写机通过电缆线与计算机、键盘、小型数字或文字辅助键盘相连接，且该读写机包括单一的控制芯片和卡片短路保护电路，并具有与标准计算机键盘连接之接口。
3.根据权利要求1所述的IC卡读写机系统，其特征在于该读写机之RS232串行通讯接口和PS2键盘接口均属于串行通讯方式，仅在通讯接口之物理层有很大不同；为使RS232与PS2接口均可使用，该读写机的控制芯片之软件在设计上，将该软件之功能层与物理层分开管理，且在启动选择模式时才将功能层与通讯接口之物理层相连接。
4.根据权利要求1所述的IC卡读写机系统，其特征在于该读写机接口驱动程序区分为物理层次的接口驱动程序及上层的PC/SC(电脑/智能卡)智能卡功能驱动程序，以分别支持连接不同接口。
5.根据权利要求1所述的IC卡读写机系统，其特征在于该读写机在设计上利用以下方式，以实现单一控制芯片之设计目标A、以外部一个三极管控制卡片电源供给，同时以软件方式监测卡片上的电压降，当卡片因短路而造成电压降时，控制芯片因此将三极管关掉，并在中间回授路径插入电阻电容延迟电路，以防止大量瞬间电流冲击，减缓电压的升高与下降；B、单一控制芯片所含微处理器具有双向输入/输出功能，可在IC卡上进行时序信号检测，并以软件实现有限状态机之功能；C、单一控制芯片内部包括整合的时钟电路，该时钟电路可提供用于IC卡、符合ISO-7816-3国际标准的时钟脉冲信号。
6.根据权利要求1所述的IC卡读写机系统，其特征在于当PC/SC(电脑/智能卡)热启动键按下时，利用改进的驱动程序解决此问题，其作法如下A、该驱动程序载入时，既向系统注册要接收系统关机通知；B、该系统通知驱动程序后，则该驱动程序设定PS2接口控制器为扫描码2，因此最后热启动两边均是扫描码2状态，进一步可达到正常动作。
7.根据权利要求1所述的IC卡读写机系统，其特征在于所述PC/SC(电脑/智能卡)PS2读写机之插拔问题解决方式如下A、在驱动程序的中断路径中，检查有无键盘重置完成码(0xAA)进来，若有则重置键盘至扫描码2；B、上述检查键盘重置完成码(0xAA)并不能保证一定是键盘重置送入；C、在上述检查中，可将键盘目前的状态分为Idle(闲置)、Normal(一般键)、E0(延伸键)、E1(延伸键)四种状态，在收到(0xAA)时的状态有可能为Normal(一般键)、E0(延伸键)、E1(延伸键)其中之一；设置一判别式条件为“收到键盘重置完成码(0xAA)且目前状态为Idle(闲置)”时，可进而设定为扫描码。
全文摘要
一种IC卡读写机系统,它具有可与RS232串行通讯接口或PS2键盘接口相连之共用接口,其PS2接口中之NC1线、NC2线用作为其RS232接口之TXD线、RXD线,使得RS232接口与PS2接口共用。本发明采用单一控制芯片以降低读写机成本,可应用在PC Windows操作系统环境,可直接应用标准键盘,使用时连接于PS2键盘接口或RS232串行通讯接口。
文档编号G06F3/00GK1357856SQ0012672
公开日2002年7月10日 申请日期2000年12月7日 优先权日2000年12月7日
发明者潘永钦 申请人:晶卡科技开发(湖南)有限公司