sim的软硬件接口[精品]

sim的软硬件接口[精品] SIM卡的硬件和软件接口 移动通信 作者:黄智 SIM卡(Subscriber Identity Module)。即用户识别模块，是一张符合GSM规范的"智慧卡"。SIM卡可以插入任 何一部符合GSM规范的移动电话中，"实现电话号码随卡不随机的功能"，而通话费则自动计入持卡用户的帐单上， 与手机无关。 SIM卡作为智能卡中特殊的一类卡，采用标准的接触式IC卡。他受到ISO7816标准(接触式集成电路IC卡的规定)和ETSI(欧洲电信标准委员会)的GSM11.11等标准的规范。他沿袭了智能卡在安全中的特色，并在移动用户认证和移动商务中扮演重要的角色。 目前手机用户将一些重要的电话号码都储存在手机的SIM卡上。如果手机失窃，用户可以买一部新的，但是储存的号码怎么办呢?如果用户能事先将储存在SIM卡上的电话号码做一份电子拷贝，这样就算手机丢失了，用户还是可以很容易地将保存的号码写入到新的SIM卡里。为此，研究并设计了SIM卡读卡器，通过他可以将手机SIM卡中信息读取到电脑中，方便地实现电话簿和短消息的编辑、备份和管理。为经常使用手机的用户提供了一个经济、便捷的信息备份管理解决。 SIM卡是一张符合GSM规范"智能卡"，他实际上是一个装有微处理器的芯片卡，内部有5个模块，且每个模块都对应一个功能:CPU(8位)、程序存储器(3,8 kb)、工作存储器(6,16 kb)、数据存储器(128,256 kb)和串行通信单元。SIM卡能实现存储数据(电话本、短消息等)和在安全条件下(个人身份号码PIN、鉴权钥Ki正确)完成客户身份鉴权和客户信息加密算法的全过程。这些功能都是由SIM卡内的一部具有操作系统的微处理机完成。SIM卡具有机卡分离(SIM-ME接口)、通信安全可靠、成本低等特点。 (1) SIM卡的物理特征:可以分尺寸为54 mm×84 mmID-1 SIM(大卡)和尺寸为25 mm×15 mmPlug-in SIM(小卡)两种。 (2) SIM卡的存储容量:一般SIM卡有8 kB的存储容量，另外还有容量分别为16 k和32 k的SIM卡，即STK SIM卡。 (3) SIM卡的使用温度:标准温度-25,+70?，极限温度-35,85?，极限情况下每次使用不得超过4小时，总共使用不得超过100次。 (4) SIM卡的使用寿命:物理寿命是取决于客户的插拔次数，约在1万次左右;而集成电路芯片的寿命取决于数据存储器的写入次数，不同厂家其指标有所不同，就Mo-torola经试验室试验约5万次左右。平均寿命约为4年。 一、SIM卡接口电路 SIM卡引脚功能的定义如1所列: SIM卡芯片有8个触点，与移动台设备相互接通: (1) 电源VCC(触点C1):4.5,5.5 V，ICC<10 mA; (2) 复位RST(触点C2); (3) 时钟CLK(触点C3):卡时钟3.25 MHz; (4) 不提供(触点C4); (5) 接地端GND(触点C5); (6) 编程电压VPP(触点C6); (7) 数据I,O口(触点C7); (8) 不提供(触点C8)。 SIM卡同移动台设备连接时至少需5个连接线:数据I,O口(Data)、复位(RST)、接地端(GND)、电源(VCC)、时钟(CLK)。他与基带单元的接口电路如图1所示。其中SIM CD为SIM卡检测脚，用于检测SIM卡的拔插;SIM CLK为ME提供的读,写SIM卡的参考时钟;SIMRST为SIM卡复位信号;SIM IO为串行数据输入,输出线，由20 kΩ上拉电阻上拉至高电平;SIM RnW为读,写控制信号，用以指示当前SIM_IO线上数据传输的方向;SIM PWCTRL为功率控制信号，可在空闲方式时控制SIM卡上的电源关闭，从而降低功耗，延长待机时间。 二、单片机与SIM卡的接口 单片机与SIM卡的接口电路如图1所示。该电路主要由外围有源晶体Y2提供4MHz、稳定的时钟频率给SIM卡，电源由一颗LDO输出3.3V、纯净的直流电到SIM卡的Cl_VCC上。这里选择ST7267的PE2脚作为I/O引脚，通过一个4.7kΩ的上拉电阻与SIM卡实现通讯;选择PE3脚作为SIM卡的复位控制引脚。 四、SIM卡内部数据结构 SIM卡共有3类数据文件:主文件(Master File，MF)、专用文件(Dedicate File，DF)、基本文件(ElementFile，EF)。组织结构规定如下: 0x3F00代表根目录，0x2FXX代表根目录下的基本文件; 0x7FXX代表一级子目录，0x6FXX代表一级子目录下的基本文件; 0x5FXX代表二级子目录，0x4FXX代表二级子目录下的基本文件。 5 SIM卡上电复位流程 SIM卡符合国际标准ISO7816的要求，按照协议中的规定，SIM应有8个触点，包括电源接口、复位控制接口、时钟输入接口、数据输入输出接口，SIM卡工作时整体电流消耗小于10 mA。SIM卡的时钟频率可由外部提供，在指定时问内运行鉴权过程时至少需要13,4 MHz的时钟频率，其他情况下，使用最小为13,8 MHz的时钟频率。I,O端口的数据传输波特率为时钟频率的1,372。 五、底层软件设计 SIM卡的数据传输方式与其他存储卡不同，它遵循ISO7816标准。因此在进行SIM卡读写设计时应该注意数据传输时每一个数据位的宽度，然后按照ISO7816的标准编写程序。首先是接收到正确的复位应答信号(ATR)，其次是向SIM卡发送命令，得到正确的返回数据和状态标志。 5.1 ETU的计算 ETU(基本时间单位)就是SIM卡I/O脚上输入/输出每一位数据的时间，计算公式是; 其中:参数F和D分别是时钟频率转换因子和波特率调整因子，这里使用默认的速率，即F=372，D=1;使用的时钟频率f是4MHz。可以计算出基本时间单位是93μs。 5.2 基本数据帧结构 通信使用的协议是ISO7816-3所规定的T=0的异步半双工字符传输协议。基本的数据帧是由1个起始位(低电平)、8个数据位和1个奇偶校验位组成的，如图2所示。其中，校验位是将8个数据位与其自身做偶校验，也就是其中1的个数必须足偶数。起始位不做校验运算。在保护时间内SIM卡和单片机都要处于高电平(即I/O口是高电平)。在T=O协议里，如果SIM卡或者单片机检测到奇偶校验结果不正确，则在保护时间内把I/O端口拉低，以示出错。 5.3 SIM卡的APDU结构 应用协议数据单元APDU(Application Protocol Data Units)包括了命令APDU以及应答APDU，其结构如下: 其中:CLA是指令的类别，A0被制定为GSM的应用;INS是指令代码;Pl、P2、P3是指令参数，P3指示的是数据的长度;Data就是要传输的数据;SWl和SW2就是命令处理后返回的状态。 5.4 基本程序模块的设计 设myBit为从I/O端口采样的存储变量，设Parity为奇偶校验变量，Parlty的初始化值为0。每次从I/O口采样后，myBit都要与Parity进行一次“异或”，结果放入Parity。这样采样9次后，如果Parity的最终值是0，就说明奇偶校验正确;如果不是0，就说明读取数据失败，返回错误信息，要求发送者重发。 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏 Cyborg 收藏