非接触式ic卡射频协议及应用测试方法

专利名称：非接触式ic卡射频协议及应用测试方法
技术领域：
本发明涉及一种测试方法，特别是涉及一种非接触式ic卡射频协议及应用测试方法。
背景技术：
近年来，非接触式ic卡在射频协议和应用方面的互操作性问题逐渐引起了人们的重视和
关注。目前，业界已经基本达成共识对影响非接触式IC卡在射频协议和应用互操作性的关 键参数进行测试，是评估非接触式IC卡产品互操作性优劣、进而解决互操作性问题的根本途
径。但是，由于这些测试涉及到模拟与数字电子技术、MCU及接口技术、串行通信技术、射 频通信技术、测量技术、信息编码和密码技术、电磁场与微波技术、概率论与统计技术、COS 设计技术、软件开发技术等多个学科和领域，涉及到IS0、 ICA0、 GA和GB等庞杂的标准体系， 更没有相应的资料和成熟案例可供参考。因此，到目前为止这种测试能力还只掌握在欧洲少 数几家跨国公司和测试机构手中，己经构成了非接触式IC卡技术领域高端应用的技术壁垒和 屏障，严重阻碍了我国非接触式IC卡技术的创新和发展。 同时，国外测试机构目前的测试方法普遍存在以下缺点
1. 系统运行不够稳定、测试结果复现性不好
目前市场上常见的测试方法普遍存在运行不够稳定的问题，以至于同一参数在不同时间 测试的结果相差较大，这就给测试结果准确性的判断带来很大难度。本发明由于采用了多回 路同步验证技术，测试系统运行十分稳定可靠，充分保证了测试结果的复现性。
2. 不便于问题的分析和排査
现有测试方法一般只能判断测试结果是否符合相关标准，但无法进行问题的分析和排査。 本发明能够通过在测试软件中设置断点、加入判断语句等方式对测试中遇到的问题进行分析 和排查。
3. 测试内容更新不便
如果测试依据(国际标准等)发生了变化，现有测试方法中的更新只能依靠软件设计厂 商更新软件的版本和内容，用户自己根本无法实现。但是本发明中采用的基于脚本的软件运 行方式能够方便地进行测试内容的更新，即当测试依据发生变化时，只需更改相应的测试 脚本，就可以方便地完成更新。
4. 依赖于测试人员技术水平 现有测试方法由于测试系统运行不够稳定、测试监测手段缺乏等原因，对测试人员技术
水平的要求比较高。

发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种非接触式ic卡射频协议及应用测试方法，该
方法提供了丰富的问题判断和监控机制，且系统运行稳定，因此对测试人员的要求较低。
为了实现上述目的，本发明通过以下步骤方案实现 首先，互操作性关键参数的筛选；
非接触式IC卡的射频协议和应用方面的参数很多，大部分参数的测试过程也很繁琐和复 杂。如果对全部参数进行测试不仅费时费力，而且还会造成科研资源的极大浪费。因此，根 据这些参数对互操作性的影响大小进行筛选，从中找出影响非接触式ic卡互操作性的关键参 数，是通过测试方法解决互操作性问题的必经之路。
其中，根据多年从业经验、参考国际标准和相关资料，本发明筛选出了影响互操作性问 题的关键参数，下面依据0SI模型对筛选结果进行分层描述-
1. 物理层负载调制幅度、操作场强、通信稳定性和谐振频率；
2. 数据链路层上电轮询、帧等待时间、额外保护时间、S0F、 EOF等时序和帧格式参数；
3. 协议层卡片激活、I-Block数据交换、链传输、取消选中、帧等待时间扩展、差错处理;
4. 应用层选应用、安全条件、访问控制、选文件、读二进制数、应用存储区读写测试、逻 辑数据结构测试。
上述应用层的关键参数只列举了部分常用的关键参数，还应该根据具体的应用进行增补。 而且，应用层的参数测试过程较为简单、速度很快，即使多增加一些参数也不会使测试时间 和工作量明显增加。
值得注意的是，上述测试过程中如果涉及到相互认证、加解密等情况，应该在不同条件
下对同一参数进行多次测量。因为，非接触式ic卡在不同条件下的工作机制可能是不同的，
因此同一参数在不同测试条件下的测试结果就有可能是不同的。例如在明文状态下和密文 状态下对非接触式IC卡内的某个区域进行读写所需的操作场强和时间是截然不同的。 其次，测试系统的构建；
如何既能监控空间通信接口的通信状况、保障空间通信的稳定性，又能够保证测试结果 不受干扰是该类测试系统的难点问题之一，这主要是由于非接触式IC卡与测试系统之间的所 有数据交换均是通过射频接口完成的，但射频通信接口具有通信情况不易观测、容易受到外 界干扰、持续时间短、偶然性强等特点。因此，如果测试系统中的监测方法稍有不当，就容 易影响测试结果的准确性和可复现性。本文描述的测试系统，采用多回路相互验证技术有效 地解决了该问题。
所述测试系统包括专业测试软件、测试专用收发器、IS010373-6测试套件、功率调整套件、监测和协议分析设备、示波器和测试用连接线。
其中，专用测试软件是本测试系统的指挥控制中心，该软件能够按照测试人员和测试脚 本的要求调度安排系统中各个部分协调工作完成各项测试，同时还能够完成测试过程中的加 解密运算、自动记录和存储测试结果、分析测试故障等工作。
为增强软件的可扩展性和可维护性，本软件采用了模块化软件分层设计技术，将该测试 软件架构分成了用户交互层、应用层和设备通讯层。其中，用户交互层控制软件与用户之间 的交互操作，负责录入用户编写的脚本、按照用户设定的操作规则(断点、单步执行等)运 行脚本、将脚本运行的结果进行记录并反馈给用户；应用层控制应用操作指令和脚本语言规 范的解析与判断，负责解析IS014443命令和应用操作指令、配置机具参数、控制自动运行流 程、解析脚本语言；设备通讯层控制软件与设备之间的通信，负责数据的收发、通信协议的 解析等。
其中，测试专用收发器由发送通道、接收通道、数据通信接口、信号监测接口、协议侦听 和分析模块等组成。该设备在系统中专用测试软件的控制下完成产生测试信号并将其发送出 去、接收并解析被测卡片返回的数据然后传输给测试专用软件、为高性能示波器提供可编程 的监测信号等任务。
其中，ISO10373-6测试套件由标准测试天线架、负载参考卡、专用测试探头等组成。该 设备为智能卡与测试系统之间的通信提供标准的射频通信平台、为系统的校准提供参考负载、 为信号测量提供优化的监测点。
其中，功率调整套件由功率衰减器组、功率放大器、射频传输线等组成。该设备用于将 专用收发器的输出信号的功率调整到合适的幅度，提给IS010373-6测试套件的标准测试天线 架，以满足测试工作对空间磁场强度的要求。
其中，监测和协议分析设备由监控采样天线、信号解调模块、信号监听模块、协议分析 模块和数据传输接口组成，在专用测试软件的控制下完成对卡片与测试系统之间通信信号的 监控和解析。
其中，示波器用于时序参数的测量和通信过程的监控。
其中，测试用连接线由网线、射频传输线、射频转换头等组成，完成数据信号和测试信 号的传输。
最后，校准测试系统并且进行测试。
本系统的校准功能简便易行。使用ISO10373-6测试套件中的负载参考卡和示波器即可完 成系统的硬件校准。然后，在专用测试软件上运行校准用测试脚本，即可完成系统的功能校 准。
在测试过程中，测试操作人员需要根据被测关键参数的测试方法和脚本解析语法编写测
6试脚本，并通过专用测试软件运行测试脚本。这样，专用测试软件就会通过驱动测试专用收发器、功率调整套件和ISO10373-6测试套件以及空间磁场与被测卡片进行通信。随后，被测卡片的响应信号将会通过测试专用收发器的接收通道传回专用测试软件。脚本运行结束后，专用测试软件会自动按照测试脚本的要求，对测试结果进行处理，自动将测试结果进行分类记录和标识，以便操作人员查验。
而且，在脚本运行的过程中，专用测试软件还会通过监测和协议分析设备以及示波器监测空间通信的状况，实时显示空间通信的时域波形、频域强度等信息，并对测试结果进行实时记录，以便测试人员监测和分析空间通信的情况、复核测试结果。
与现有技术相比，本发明的优点是
本测试系统采用了多回路同步验证技术、基于脚本完成每个测试场景的工作方式和模块化软件分层设计技术，有效地保证了测试系统的稳定可靠运行、测试结果的真实且可复现、测试内容的更新和问题分析的简便灵活、测试软件功能扩展和维护的方便易行。l.多回路同步验证技术保证了系统的稳定可靠运行和测试结果的真实可信
本测试系统具有两个实际的测试回路和一个虚拟的测试回路，即测试专用收发器、功率调整套件和IS010373-6专用测试套件构成的测试回路；测试专用收发器、功率调整套件、IS010373-6专用测试套件和示波器构成的测试回路；测试专用收发器与监测和协议分析设备之间构成的虚拟测试回路。这些回路之间起着相互验证的作用，其中一个回路的情况会在其它回路中同步地反映出来，方便操作人员的观测与分析；同时还能够对测试系统中射频通信的每个环节进行监控，使问题的分析和研究变得非常方便。这是目前国外同类测试系统所不具备的。
2.模块化软件分层设计技术保证了软件功能扩展和维护的方便易行本测试系统中的专用测试软件在设计之初就根据软件的功能对软件的架构进行了分层次的模块化设计。这种架构既方便了软件设计阶段软件设计人员的分工协作，又增强了软件的可扩展性。例如如果要在软件中增加新的应用，只需扩展"应用测试模块"的功能；如果要使软件适用于新的读写机具，只需扩展"设备模块"的功能。
3.基于脚本完成每个测试场景的工作方式既避免了人为因素的干扰，又使测试内容的更
新和问题的分析更加简便灵活
本测试系统采用针对测试场景编写并运行测试脚本的形式完成每个参数的测试工作，这样既避免了全手工测试的随机性和结果的不可重复性，又避免了完全自动化测试过程中可能出现的软件错误。同时，这种方式对问题的分析和验证都非常方便，操作人员可以通过在脚本中设置断点、加入比较语句等方式，分析测试过程中出现的问题。此外，如果某个测试场景的测试方法由于应用需求或是国际标准的版本变更出现了变化和内容增补，只需更改相应的测试脚本即可，而不用变动测试系统中的其它部分。这些优点也是国外同类测试系统所不具备的。


图1为本发明所述一种非接触式IC卡射频协议及应用测试方法的测试系统方框图2为本发明所述一种非接触式IC卡射频协议及应用测试方法的测试专用软件的逻辑方框图。
具体实施例方式
下面结合附图以及具体实施方式
对本发明所述一种非接触式IC卡射频协议及应用测试方
法作进一步的详细说明。
本发明是通过以下步骤实现的
1. 互操作性关键参数的筛选
(1) 物理层负载调制幅度、操作场强、通信稳定性和谐振频率；
(2) 数据链路层上电轮询、帧等待时间、额外保护时间、S0F、 EOF等时序和帧格式参数；
(3) 协议层卡片激活、I-Block数据交换、链传输、取消选中、帧等待时间扩展、差错处理；
(4) 应用层选应用、安全条件、访问控制、选文件、读二进制数、应用存储区读写测试、逻辑数据结构测试。
上述应用层的关键参数只列举了部分常用的关键参数，还应该根据具体的应用进行增补。
2. 测试系统的构建
参阅图1中所示，本发明所述一种非接触式IC卡射频协议及应用测试方法的测试系统包括所述测试系统包括专业测试软件10、测试专用收发器30、 IS010373-6测试套件50、功率调整套件40、监测和协议分析设备60和示波器20。
所述专用测试软件IO是本测试系统的指挥控制中心，分别用测试连接线连接测试专用收发器30、监测和协议分析设备60与示波器20。
其中专用测试软件10能够按照测试人员和测试脚本的要求调度安排系统中各个部分协调工作完成各项测试，同时还能够完成测试过程中的加解密运算、自动记录和存储测试结果、分析测试故障等工作。
如图2所示，本软件采用的软件架构，将该测试软件分成了用户交互层11、应用层12和设备通讯层13。其中，用户交互层ii通过用户界面iio控制软件与用户之间的交互操作，负责录入用户
编写的脚本、按照用户设定的操作规则(断点、单步执行等)运行脚本、将脚本运行的结果进行记录并反馈给用户；
应用层12包括14443参数设置模块120、 14443命令测试模块121、设备参数设置模块122、自动测试模块123和应用测试模块124，用于控制应用操作指令和脚本语言规范的解析与判断，负责解析IS014443命令和应用操作指令、配置机具参数、控制自动运行流程、解析脚本语言；
设备通讯层13包括脚本解释器130、通信模块131和设备模块132，用于控制软件与设备之间的通信，负责数据的收发、通信协议的解析等。
所述测试专用收发器30包括信号观测接口 31、数据通信接口 32、信号监测接口 33和接收通道34。其中信号观测接口 31连接功率调整套件40，数据通信接口 32连接测试软件10，信号监测接口 33连接示波器20，接收通道34连接IS010373-6测试套件50上的接收天线52。
所述IS010373-6测试套件50包括被测卡片51 、接收天线52、信号监测点53和平衡探测点54。其中，被测卡片51放置被测卡片，信号监测点53连接示波器20，平衡探测点54也与示波器20连接。
所述功率调整套件40包括功率放大41和功率衰减42。其中，功率调整套件40分别与测试专用收发器30和IS010373-6测试套件50相连。
所述监测和协议分析设备60包括监测天线61和数据通信接口 62。其中监测天线61与IS010373-6测试套件50相连，数据通信接口 62与专用测试软件10。
3.校准测试系统并且进行测试
本系统的校准功能简便易行。使用IS010373-6测试套件50中的负载参考卡和示波器20即可完成系统的硬件校准。然后，在专用测试软件10上运行校准测试脚本，即可完成系统的功能校准。
在测试过程中，测试操作人员需要根据被测关键参数的测试方法和脚本解析语法编写测试脚本，并通过专用测试软件10运行测试脚本。这样，专用测试软件io就会通过驱动测试专用收发器30、功率调整套件40和ISO10373-6测试套件50，通过空间磁场与被测卡片进行通信。
随后，被测卡片的响应信号将会通过测试专用收发器30的接收通道34传回专用测试软
件io。
脚本运行结束后，专用测试软件1G会自动按照测试脚本的要求，对测试结果进行处理，自动将测试结果进行分类记录和标识，以便操作人员査验。而且，在脚本运行的过程中，专用测试软件10还会通过监测和协议分析设备60以及示波器20监测空间通信的状况，实时显示空间通信的时域波形、频域强度等信息，并对测试结果进行实时记录，以便测试人员监测和分析空间通信的情况、复核测试结果。
10
权利要求
1.一种非接触式IC卡射频协议及应用测试方法，该方法主要通对关键参数的测试来判断和监控系统运行机制和稳定性，其特征在于，包括以下步骤1)互操作性关键参数的筛选；2)测试系统的构建；3)校准测试系统并且进行测试；其中，步骤1)中所述互操作性关键参数的筛选依据OSI模型对筛选结果进行分层描述A)物理层负载调制幅度、操作场强、通信稳定性和谐振频率；B)数据链路层上电轮询、帧等待时间、额外保护时间、SOF、EOF等时序和帧格式参数；C)协议层卡片激活、I-Block数据交换、链传输、取消选中、帧等待时间扩展、差错处理；D)应用层选应用、安全条件、访问控制、选文件、读二进制数、应用存储区读写测试、逻辑数据结构测试；其中，步骤2)所述测试系统的构建采用测试结果不受干扰的多回路相互验证技术，该测试系统包括专业测试软件、测试专用收发器、ISO10373-6测试套件、功率调整套件、监测和协议分析设备、示波器和测试连接线；其中，步骤3)中，需要根据被测关键参数的测试方法和脚本解析语法编写测试脚本，并通过专用测试软件运行测试脚本，专用测试软件就会通过驱动测试专用收发器、功率调整套件和ISO10373-6测试套件，通过空间磁场与被测卡片进行通信；随后，被测卡片的响应信号将会通过测试专用收发器的接收通道传回专用测试软件；脚本运行结束后，专用测试软件会自动按照测试脚本的要求，对测试结果进行处理，自动将测试结果进行分类记录和标识；而且，在脚本运行的过程中，专用测试软件还会通过监测和协议分析设备以及示波器监测空间通信的状况，实时显示空间通信的时域波形、频域强度等信息，并对测试结果进行实时记录。
2. 根据权利要求1所述的一种非接触式IC卡射频协议及应用测试方法，其特征在于，在 步骤2)中，所述专业测试软件采用软件架构，将该测试软件分成了用户交互层、应用层和 设备通讯层。
3. 根据权利要求1所述的一种非接触式IC卡射频协议及应用测试方法，其特征在于， 在步骤2)中，所述专业测试软件的应用层包括14443参数设置模块、14443命令测试模块、 设备参数设置模块、自动测试模块和应用测试模块，用于控制应用操作指令和脚本语言规范 的解析与判断，负责解析IS014443命令和应用操作指令、配置机具参数、控制自动运行流程、 解析脚本语言。
4. 根据权利要求1所述的一种非接触式IC卡射频协议及应用测试方法，其特征在于， 在步骤2)中，所述专业测试软件的设备通讯层包括脚本解释器、通信模块和设备模块，用 于控制软件与设备之间的通信，负责数据的收发、通信协议的解析等。
5. 根据权利要求1所述的一种非接触式IC卡射频协议及应用测试方法，其特征在于， 在步骤3)中，所述校准测试系统使用ISO10373-6测试套件中的负载参考卡和示波器即可完 成系统的硬件校准，然后，在专用测试软件上运行校准测试脚本，即可完成系统的功能校准。
全文摘要
本发明公开了一种非接触式IC卡射频协议及应用测试方法，包括互操作性关键参数的筛选，测试系统的构建和校准测试系统并且进行测试，其中，根据参数对互操作性的影响大小进行筛选，从中找出影响非接触式IC卡互操作性的关键参数，是通过测试方法结果互操作性问题的必经之路；所述测试系统包括专业测试软件、测试专用收发器、ISO10373-6测试套件、功率调整套件、监测和协议分析设备、示波器和测试用连接线。本发明的优点是本测试系统采用了多回路同步验证技术、基于脚本完成每个测试场景的工作方式和模块化软件分层设计技术，有效地保证了测试系统的稳定性、测试结果的真实且可复现、测试内容的更新和问题分析的简便灵活、测试软件功能扩展和维护的方便易行。
文档编号G06K7/00GK101661552SQ20091009223
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月3日 优先权日2009年9月3日
发明者刚 李, 青 罗, 林 谭, 陈建南, 韩鹏霄 申请人:公安部第一研究所;北京中盾安全技术开发公司