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ST7267单片机与SIM卡的接口设计

2017-06-15 11:31:27

[导读] 随着信息技术的不断发展,手机逐渐成为现代社会必不可少的工具。但是,一旦手机丢失,存在SIM卡内的资料也就丢失了,因而造成了很多不必要的麻烦。为了保存这些重要的资料,在电脑上做必要的备份显得十分重要了。本文利用ST7267单片机的GPIO端口,实现了对SIM卡的读写。

随着信息技术的不断发展,手机逐渐成为现代社会必不可少的工具。但是,一旦手机丢失,存在SIM卡内的资料也就丢失了,因而造成了很多不必要的麻烦。为了保存这些重要的资料,在电脑上做必要的备份显得十分重要了。本文利用ST7267单片机的GPIO端口,实现了对SIM卡的读写。

1 硬件电路的设计

1.1 ST7267单片机概述

ST7267具有USB2.O的硬件接口,大容量存储控制接口可以支持各种类型的NAND Flash。具有54 KB的ROM和4KB的RAM空间。

1.2 SIM卡接口电路

SIM卡引脚功能的定义如表1所列。

ST7267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。

2 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。

2.1 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。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 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。

按照以上接收一个字节程序的框架,可以很方便地设计出发送一个字节的程序。只是在发送字节时,在发送完奇偶校验位后,一定要转为接收模式。如果在接下来的一个ETU里,I/O端口保持高电平,则说明发送数据正确;如果I/O端口被拉低,为低电平,就说明发送数据错误,要重发。

结语

本文介绍了基于ST7267读写SIM卡的方法。相对于其他硬件读卡芯片,这种用软件实现的方法更加灵活,而且可以实现多种设备(例如U盘和SIM卡读卡器)的整合,这样可以降低产品的成本。

[整理编辑:中国测控网]
标签:  ST7267[6]    SIM卡接口[1]    单片机[5]
 
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