使用 STM32F101xx 和 STM32F103xx 的智能卡接口

1 s8 g! {2 t0 ~) g  T简介
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6 Q  a$ F, c" i/ P+ X/ s7 N本文叙述了如何使用STM32F10xxx的USART模块实现智能卡接口解决方案，包括固件和硬件接口的实现。该固件和硬件包的目的是提供相应的资源，使用户使用USART模块的智能卡模式，更加便捷地开发应用程序。
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这个固件接口包括支持ISO 7816-3/4规范的库文件，同时提供基于ST的STM3210B-EVAL和STM3210E-EVAL评估板的应用程序示例。
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. ?: r, [  @* P& C本文档及其相关的固件可以从ST的网站下载：www.st.com
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  ]4 C1 S3 s0 B/ A术语表

0 S" x& ~! }$ l小容量产品是指闪存存储器容量在16K至32K字节之间的STM32F101xx、STM32F102xx和STM32F103xx微控制器。
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中容量产品是指闪存存储器容量在64K至128K字节之间的STM32F101xx、STM32F102xx和STM32F103xx微控制器。在ST的STM3210B-EVAL评估板上集成的即为中容量产品。
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大容量产品是指闪存存储器容量在256K至512K字节之间的STM32F101xx和STM32F103xx微控制器。在ST的STM3210E-EVAL评估板上集成的即为大容量产品。
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1 智能卡接口
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% i; z5 E4 U+ |& z$ _1.1 简介

2 o; e& O# w* |: o! P! ~* F智能卡接口是在USART模块的智能卡模式下开发的。关于USART寄存器的描述，请参阅STM32F10xxx参考手册。USART智能卡模式支持ISO 7816-3标准中定义的异步智能卡协议。
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# r% S3 w1 V# `! Z9 ~% z. w1 Q在使能智能卡模式的情况下，必须如下配置USART模块：
● 8位数据位加上奇偶校验
● 0.5或1.5位停止位
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一个5位的预分频器和智能卡时钟发生器为智能卡提供时钟。智能卡接口的其他功能则由软件配合GPIO口实现。
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软件中不处理ISO 7816-3中定义的反向信号传输约定,反转数据和最高有效位优先的情况。
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1.2 外部接口
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/ R7 o& Z' s1 v表1 智能卡引脚
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Smartcard_RST(智能卡复位)、Smartcard_3/5V(3V或5V)、Smartcard_CMDVCC (管理VCC)以及Smartcard_OFF信号(智能卡检测信号)由软件控制GPIO的端口实现。为了使数据信号以正确的驱动连接到智能卡IO引脚，应当把USART_TX端口的GPIO位编程为复用开漏输出模式，为把时钟发生器连接到Smartcard_CLK的引脚，USART_CK端口的GPIO位应配置为复用推挽输出模式。

1.3 协议
( F4 ?. z. M8 {( `ISO 7816-3标准为异步协议定义了时间基准单位，称作ETU(elementary time units)，它与输入至智能卡的时钟频率有关。一个ETU的长度是一个位时间。USART接收器和发送器在内部通过Rx_SW信号相连接。必须将USART模块设置为智能卡模式，才能实现从STM32F10xxx向智能卡传输数据。

图1 ISO 7816-3异步协议
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1.4 智能卡时钟发生器

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智能卡时钟发生器为与之相连的智能卡提供时钟信号。智能卡使用这个时钟产生在智能卡与USART模块之间进行串行通信的波特率时钟。如果智能卡上有CPU，该时钟将同时提供给CPU使用。

智能卡接口操作要求，在卡上的CPU运行代码时可以调整时钟速率，这样可以改变通讯的波特率，或者可以提升智能卡的性能。在ISO7816-3标准中详细描述了，协商时钟速率和改变时钟速率的协议。

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这个时钟被用作智能卡内CPU的时钟，因此更新微控制器输出的时钟频率必须和智能卡时钟同步，应注意保证没有比短周期的40％更短的脉冲。

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