IC卡读写器技术及应用

前言

IC卡读写器又叫IC卡读写机具，它是遵循一定的协议，与IC卡建立通信关系，对IC卡进行读写操作的工具。随着IC卡在社会各领域的广泛应用，各种各样的IC卡读写机具也应运而生。为了帮助大家对IC卡读写器有一个较为系统的认识，现就IC卡读写器的相关知识做一简单介绍。

一、IC卡读写器分类

IC卡读写器有许多不同的分类方式,根据与IC卡接触方式不同分为接触式IC卡读写器与非接触式IC卡读写器；根据用途不同可分为通用读写器和专用读写器；根据放置方式不同可分为外置式读写器和内置式读写器；根据联机方式不同可分为联机式读写器和独立终端式读写器等等。

其中联机式读写器是建立控制主机与IC卡的信息联络的通道，必须与其它外围主控设备结合才能完成某一专用功能，以与PC机（或PDA）联接，实现收款功能为例，其过程为运行PC机（或PDA）上的应用收款程序，通过动态库向读写器发送读写器认识的命令格式，读写器根据与动态库的协议，对收到的数据进行分析，再根据与IC卡的通信协议将命令转化为IC卡认识的格式和信号对IC 卡进行相应操作，完成收款操作，读写器将处理结果按照与动态库的通信协议格式发给PC（或PDA），其关键是读写器本身不主动对IC卡进行操作，只有收到外围控制设备的命令后，才进行操作，它只是PC机（或PDA）与IC卡间通信信号的翻译及中转站。通用读写器一般是联机式读写器。外置式和内置式IC卡读写器为联机读写器，它是根据所联接到的外围控制设备的位置不同而定义的。

联机式读写器的组成主要包括：

1、微控制器

微控制器是读卡器的数据指挥中心，负责与外部通信控制，内部数据分析，与IC卡通信控制以及读写器本身的功能管理。目前主要采用单片机做为IC卡读写器的微控制器。随着单片机技术的不断发展，使得IC卡读写器处理数据的能力也非常强大，而安全性、可靠性等整体性能指标也不断的得以提高。MCS-51系列单片机在早期的读写器设备应用中以其性价比占有绝对优势，在IC卡读写器发展史上留下了辉煌的一页。随着电子技术的不断发展及应用领域的不断扩充，以及对读写器运行速度、安全要求的进一步提高，现在应用于IC卡读写器的单片机可以说是白花齐放，各有千秋。现在应用较为普遍的主要有MCS-51、AVR、ARM构架的单片机。

2、读卡头

对于接触式IC卡读写器，读卡头指的是卡座，它是连接IC卡及其读写器电器信号的机械装置。其至少具有8个触点与IC卡的触点连接，触点的另一端引出线与单片机连接，给IC卡与单片机建立可靠的物理连接通道。卡座按与IC卡接触的过程原理不同可分为降落式、半降落式、摩擦式几种，其中前者寿命长，能到上百万次，后者寿命较短，只有几十万次，其优势是体积较前者小。

对于非接触式IC卡读写器，读卡头部分为射频信号发送与接收以及射频信号处理与数字信号转换部分。它将单片机发出的数字信号转换成非接触IC卡可识别的射频信号传送给IC卡，将从IC卡接收到的射频信号转换为单片机认识的数字信号，从而建立IC卡与读写器的通信通道。主要包括信号转换部分与天线。

3、与外围控制设备的通信口

早期的通信接口主要为串行通信接口，如RS-232C方式，或RS-485方式。随着通信技术的不断发展，近两年USB（通用串行总线）接口方式开始流行。其特点主要是不用外接电源，可以热插拔，达到即插即用，使用方便，尤其随着IC卡容量的不断增大，对大数据量的信息传输要求越来越高，普通的串行通信方式已成了限制数据传输速度的一大瓶颈，而USB技术，其低通信速率为1.5Mb/s，高可到480Mb/s，与普通串口通信相比其优势可见一斑。另外也有采用并口通信方式、ISA总线方式、PCI总线方式等进行数据通信，但不是很普遍。

4、电源

IC卡读写器的电源供给有以下几种：

1）独立直流电源，但会使读卡器体积增大；

2）外供电源；

3）专用稳压源供电；

4）从计算机取电（如USB口，鼠标、键盘口）。

独立终端式读写器是不需要与PC机等外围控制设备相联即可主动对IC卡进行全功能操作的设备，如食堂售饭机，交通管理手持机，工商手持机等。所以其配置除以上要求外，还必须具有：

1）键盘；

2）显示器，主要有LED显示和LCD显示；

3）数据存储器，用于存储大量的交易记录和相关数据。也可配备打印机，实时时钟，安全模块等。

二、IC卡读写器设计依据

那么读写器具备了以上配置后，究竟如何从卡中获取数据以及如何向卡中写入数据呢？这就涉及到通信规则了，也就是通信设计依据。如RS-232C有自己的一套规则，规定了每一帧的起始位，停止位，字符个数，校验方式等，通信双方只要遵照事先定义好的这些规则，就能完成通信的目的。读写器与IC卡的通信一样，为了能进行正确的数据通信，IC卡与其读写器也必须建立起一互相遵循的通信协议，这个通信协议就是IC卡有关规范定义的标准，如ISO/IEC7816定义的接触式IC卡标准，ISO/IEC14443定义的非接触卡标准。

其中ISO/IEC7816-2：触点的尺寸和位置；ISO/IEC7816-3：电信号和传送协议；ISO/IEC7816-4：行业间交互用命令；ISO/IEC7816-10：同步卡的电信号及复位应答，以上是设计接触式IC卡读写器的基本依据。

ISO/IEC14443-1：非接触卡物理特性；ISO/IEC14443-2：射频电源和信号接口；ISO/IEC14443-3：初始化和防碰撞协议；ISO/IEC14443-4：传输协议等是指导设计非接触式IC卡读写器的基本依据。

同时我国制定了《集成电路(IC)卡读写机通用规范》，规定了对IC卡读写器的一般技术要求、试验方法和检验规则，以及IC卡读写机包装、运输和储存的标志。根据不同的应用,也出现了不同行业对读写器的要求标准,如《中国金融集成电路（IC）卡规范》、《中国石化加油集成电路（IC）卡应用规范》、《社会保障（个人）卡规范》等，其中对IC卡读写器在接口、物理、电磁兼容性、安全性、交易流程等方面作了行业的规范，所有这些均是我们设计一个高品质实用的IC卡读写器的依据。另外，具体项目的其它具体需求也是读写器设计的依据。

三、IC卡读写器的选用

了解到以上信息后，下一步要会选用IC卡读写器。选用过程中，主要应注重以下技术指标：

1、支持的与CPU卡的口通信速率；

2、支持的与上层主机的通信速率；

3、支持的同步卡的种类；

4、支持的异步卡的T=0，T=1通信协议；

5、是否具有安全机制；

6、支持的其它行业标准；

7、数据存储容量；

8、显示及键盘配置；

9、电源；

10、 适用环境等。

对于接触式IC卡读写器，还需有以下重要指标：

1、支持ISO/IEC7816标准；

2、支持一个或多个卡座，卡座寿命。

对于非接触式IC卡读写器则要注意读写距离这一重要指标以及支持那种类型（TYPEA 或TYPEB 或其它）的非接触型IC卡。

在实际选用过程中，要根据具体应用需求做重点考虑，才能选择到性价比好的读写器。

四、IC卡读写器的应用市场

随着IC卡应用领域的不断扩大，配套的读写器的领域相继得到不断的开拓，其市场极为广泛，目前主要应用于：

收费终端：公交车费、路费、食堂、商场等

身份识别：身份证读写、就业证读写、IC卡门禁、考勤机等

行业应用：银行、加油、社会保障、烟草、工商、交通管理等

预付费控制终端：水表、电表、有线电视、电话等

网络安全：网络信息安全管理系统等。

随着我国加入WTO，国际规则的广泛应用，只要充分发挥我们的智慧和想象相信IC卡及其读写机具将应用于我们生活的每一个角落，成为人类文明的又一重要的里程碑