简介! M! M3 o; Z; t0 c. y* 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。 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。: i5 H) o& P& Z% g 术语表 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。 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。9 b$ {$ ~* O% U% e1 s( [. L 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。 1 智能卡接口* G8 H' c0 {% a# } 1.1 简介 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。 在使能智能卡模式的情况下,必须如下配置USART模块:' a: A- z0 q8 t ● 8位数据位加上奇偶校验% p* F- R. G& k" x ● 0.5或1.5位停止位6 J0 i! \7 z. N8 X2 _" a4 e: ?7 a 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。 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。; q9 J7 F$ o2 J' a6 H, p3 ~ 1.2 外部接口 3 Q8 `' \- {. r- I- Z4 R% Q1 p 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。 ) }) K4 L6 G Y3 M# M: j 1.3 协议' Z0 f& @" [( \3 q/ Y8 Y$ [; m, ? 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。3 t0 i: F# U1 X, P+ x" D- p" J * h; B7 V$ w% M! r # T( X) V# G. X8 | U1 L + l) k, F# ~' m : y5 U9 C0 e ~) s( b 1.4 智能卡时钟发生器% V1 G8 I4 b9 u) q5 z* |4 ]* Z8 k 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。: |+ t. o- {# S* X; `4 Y 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。 2 智能卡读卡器的硬件连接 ' _& Y0 @" K3 V6 W5 R ST8024接口芯片用于与智能卡相连。ST8024是一个针对异步3V、5V智能卡的,完善的低成本模拟接口,它位于智能卡和STM32F10xxx之间,只需要很少的外部部件来实现电源保护和控制功能。 " e) P- Y% P$ a) `' o) X8 B # k/ E; Z8 U+ L! L7 m- m" W5 @ 图2 智能卡接口硬件连接% t/ {. B! S, L ( s& D2 p O5 g* V2 r! X 完整版请查看:附件 3 ^2 V6 e; _& y9 k: R 9 N, s, {( ]" f5 E8 t/ ] |
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