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接触式IC卡接口原理与不同实现方式对比
[导读]摘要：详细介绍接触式IC卡读写原理；结合一个基于不同读写芯片、可以同时操作6片接触式IC卡的系统，对包括并行通信、半双工串行通信和I2C通信的几种不同接口形式的IC卡读写芯片进行了详细的对比分析。引 言IC卡
摘要：详细介绍接触式IC卡读写原理；结合一个基于不同读写芯片、可以同时操作6片接触式IC卡的系统，对包括并行通信、半双工串行通信和I2C通信的几种不同接口形式的IC卡读写芯片进行了详细的对比分析。本文引用地址:
IC卡 (Integrated Circuit Card，集成电路卡)是继磁卡之后出现的又一种新型信息工具。IC卡在有些国家和地区也称智能卡(smart card)、智慧卡(intelligent card)、微电路卡(microcircuit card)或微芯片卡等。它是将一个微电子芯片嵌入符合ISO 7816标准的卡基中，做成卡片形式；已经十分广泛地应用于包括金融、交通、社保等很多领域。
　　IC卡读写器是IC卡与应用系统间的桥梁，在ISO国际标准中称之为接口设备IFD(Interface Device)。IFD内的CPU通过一个接口电路与IC卡相连并进行通信。IC卡接口电路是IC卡读写器中至关重要的部分，根据实际应用系统的不同，可选择并行通信、半双工串行通信和I2C通信等不同的IC卡读写芯片。
1 接触式IC卡接口技术原理
　　IC卡读写器要能读写符合ISO7816标准的IC卡。IC卡接口电路作为IC卡与IFD内的CPU进行通信的唯一通道，为保证通信和数据交换的安全与可靠，其产生的电信号必须满足下面的特定要求。
&&& 1.1 完成IC卡插入与退出的识别操作&&& 1.2 通过触点向卡提供稳定的电源&&& (3)通信方式为I2C的TDA8020
IC卡接口电路对IC卡插入与退出的识别，即卡的激活和释放，有很严格的时序要求。如果不能满足相应的要求，IC卡就不能正常进行操作；严重时将损坏IC卡或IC卡读写器。
(1)激活过程
为启动对卡的操作，接口电路应按图1所示顺序激活电路：
◇RST处于L状态；
◇根据所选择卡的类型，对VCC加电A类或B类，正常操作条件下VCC的电特性见表1；
表1 正常操作条件VCC的电特性
A类，在最大允许频率
B类，在最大允许频率时钟停止
◇VPP上升为空闲状态；
◇接口电路的I/O应置于接收状态；
◇向IC卡的CLK提供时钟信号(A类卡1～5MHz，B类卡1～4MHz)。
　　如图1所示，在t&a时间对IC卡的CLK加时钟信号。I/O线路应在时钟信号加于CLK的200个时钟周期(ta)内被置于高阻状态Z(ta 时间在t&a之后)。时钟加于CLK后，保持RST为状态L至少400周期(tb)使卡复位(tb在t&a之后)。在时间t&b，RST被置于状态H。I/O上的应答应在RST上信号上升沿之后的400~40 000个时钟周期(tc)内开始(tc在t&b之后)。
　　在RST处于状态H的情况下，如果应答信号在40 000个时钟周期内仍未开始，RST上的信号将返回到状态L，且IC卡接口电路按照图2所示对IC卡产生释放。
(2)释放过程
当信息交换结束或失败时(例如，无卡响应或卡被移出)，接口电路应按图2所示时序释放电路：
◇RST应置为状态L；
◇CLK应置为状态L(除非时钟已在状态L上停止)；
◇VPP应释放(如果它已被激活)；
◇I/O应置为状态A(在td时间内没有具体定义)；
◇VCC应释放。
　　IC卡接口电路应能在表1规定的电压范围内，向IC卡提供相应稳定的电流。
1.3 通过触点向卡提供稳定的时钟
　　IC卡接口电路向卡提供时钟信号。时钟信号的实际频率范围在复位应答期间，应在以下范围内：A类卡，时钟应在1～5MHz；B类卡，时钟应在1～4MHz。
　　复位后，由收到的ATR(复位应答)信号中的F(时钟频率变换因子)和D(比特率调整因子)来确定。
　　时钟信号的工作周期应为稳定操作期间周期的40%～60%。当频率从一个值转换到另一个值时，应注意保证没有比短周期的40%更短的脉冲。
2 几种实现方式的对比与分析
　　IFD内的IC卡读写芯片，按其与IFD内的CPU的通信方式进行分类，有并行通信、半双工串行通信和I2C通信的读写芯片。图3是一个基于三种不同通信方式读写芯片的通用IC卡读写器的原理示意。这个系统可以同时对6片IC卡进行操作，其中每一个IC卡读写芯片都可以驱动2片IC卡。应用系统可以根据实际情况合理选用其中的一种或多种读写芯片。
2.1 IC卡读写芯片的硬件对比分析
(1)通信方式为并行通信的CTS56I01
　　CTS56I01支持两个符合ISO/IEC7816-3标准的T0和T1传输协议的IC卡。它采用并行的方式与IFD内的CPU通信；可以检查到卡的插入与拔出，并自动产生激活与释放时序。CTS56I01内部每个通道都有发送缓冲空、ATR超时、释放检测完成、TS没有收到等10个独立的中断源，当CTS56I01内部的状态发生变化时，可以产生中断信号。系统通过P0口与CTS56I01的数据线相连，地址选择用P2[2:0]，两个中断信号经过或门后接到89C51的INT0上。对IC卡的所有操作，只是对CTS56I01内部寄存器的读写操作，方便可靠。CTS56I01采用LQFP-32封装，仅占很小的空间。
(2)通信方式为半双工串行通信的WatchCore
　　WatchCore是握奇公司为了方便各种嵌入式设备与IC卡的通信开发而推出的一款IC卡读写芯片，硬件平台采用ST7261单片机，内部掩膜有握奇公司对IC卡进行读写操作的全部程序；支持ISO/IEC 7816 T=0、T=1异步传输协议的各种智能卡，支持对Memory卡操作，支持双卡头操作，与接口CPU采用半双工串行通信。系统用P1.1和P1.2模拟一个串口与WatchCore进行通信。WatchCore采用SO-20装封，占PCB板很小的位置。
　　TDA8020是Philips生产的支持两个独立IC卡的读写芯片，IFD内的CPU采用I2C的方式向TDA8020发送命令和读取状态，通过TDA8020的I/OuC端口向IC卡发送和接收数据。它支持符合ISO/IEC7816-3 T=0、T=1标准的IC卡，也支持符合EMV3.1.1(Europay，MasterCard，VISA)标准的卡。与它Pin-to-Pin兼容的芯片还有公司生产的ST8020等。TDA8020有2个地址选择引脚。本系统的地址引脚接地，两个IC卡对应的地址分别为0x40和0x48。I2C的时钟信号和数据信号分别由89C51的P1.3和P1.4进行模拟，IC卡的数据通道I/OuC连89C51的P1.5和P1.6。TDA8020也采用LQFP-32装封。
2.2 IC卡读写芯片的软件设计
2.2.1 通信方式为并行通信的CTS56I01
　　CST56I01只有3根地址线，内部却有37个寄存器。其中有8个寄存器可以直接访问，另外的29个寄存器要通过索引地址寄存器(IAR)来访问。其访问分为两步：第一步是将要间接访问的寄存器的地址写到IAR寄存器中；第二步就是从数据寄存器(DR)中读出数据或写入数据到DR寄存器中，来完成对要间接访问的寄存器的访问。
下面的C51子程序是基于图3的写一个字节到要间接访问的寄存器中的子程序。
#define SN2_IAR XBYTE[0x0000]
#define SN2_DR XBYTE[0x0100]
void WriteByteIndexed(BYTE bIndex, BYTE bData) {
SN2_IAR = bI
SN2_DR = bD
2.2.2 WatchCore的软件设计
　　WatchCore是不带硬件的UART，其串行通信是用软件实时仿真的。通信速度采用9600bps；通信字节格式为1位起始位，8位数据位，1位偶校验位，2位停止位。TXD与RXD电气信号是标准的CMOS电平，可直接与TTL的电路相连。以下是通信时的数据包格式。
命令包是IC卡读写器内的CPU发往WatchCore的数据，其包格式如下：
NAD为卡头选择， NAD=0x00/0x12为主卡头，NAD=0x13为从卡头；
PCB与通信无关，CPU卡T=1时使用，PCB通常设置为0x00；
LEN为数据的字节长度(仅DATA段的字节数)；
DATA为发送WactchCore或IC卡内的命令(命令参考ISO7816-4的标准)；
BCC为异或校验字节(BCC段前的4段所有字节的异或和)。
数据包是WatchCore 收到命令包后返回的数据，其包格式如下：
NAD* 是WatchCore把命令包中NAD字节的高低4位互换后的返回。例如，命令包发送NAD=0x12，WatchCore则返回NAD*=0x21；
其它各段与命令包相同。
通信举例(以下数据都用十六进制表示)
对主卡进行复位
发送命令包如下：
12 00 05 00 12 00 00 00 05
若主卡头中无卡，则WatchCore返回：
21 00 02 62 00 41
若主卡头有一张T=0的CPU卡，则可能返回：
21 00 11 3B 7A 18 00 00 21 08 11 12 13 14 15 16 17 18 90 00 D8
2.2.3 TDA8020的软件设计
　　TDA8020与IFD内CPU的通信是用I2C总线方式进行的。通过I2C接口，IFD内的CPU可以向TDA8020发送命令或读取TDA8020的状态。TDA8020有两个地址选择引脚(SAD0和SAD1)。在图3中，这两个地址选择引脚接地，对应两个IC卡的I2C总线地址分别是40H和48H。如果系统中有别的I2C总线器件，可以按表2的方式进行寻址。
表2 TDA8020的I2C地址选择表
(1)向TDA8020写入命令的格式
图4为向TDA8020写入命令的格式。按图3所示，对卡1的地址和写的字节为40H。
其中控制字节各位的含义如表3所列。
表3 命令控制字节各位的含义
START和/STOP
为1，产生一个冷复位的激活时序：为0，产生一个释放时序
为1，产生一个热复位时序
为1，设定卡的操作电压为3V；为0，设定卡的操作电压为5V
为1，设定卡为下电模式；为0，设定卡为正常工作模式
为1，设定下电模式下CLK停在高电平；为0，设定下电模式下CLK停在低电平
&两位设定卡在正常工作模式时的工作时钟频率见表4
I/O使能位。为1时，I/O与I/Ouc相连；为0时，I/Ouc是高阻状态
(2)读TDA8020内部状态的数据格式
从TDA8020读出状态的格式如图5所示。按图3所示，对卡1的地址和读的字节为41H。
其中状态字节中各位的含义如表5所列。
表4 工作时钟频率选择方式
表5 状态字节各位的含义
说&&&&&& 明
卡的状态指示。为1时，检测到卡：为0时，没有检测到卡
为1时，卡的状态还没有读；当为0时，卡的状态已读出
I/O为高时，这位为1；当I/O为低时，这位为0
为1时，表示电源监控器已输出，上电后就为1，直到读出后为0
为1时，表示过热或过载状态
为1时表示卡在规定的时间内没有发出ATR信号
为1时表示卡在规定的时间前就已经发出ATR信号
为1时，卡处于激活状态；为0时，卡处于释放状态
　　以上比较详细地介绍了三种不同接口的IC卡读写芯片。这三种方式最大的区别在于其与IFD内的CPU的通信方式不一样，并且也都符合ISO/IEC7816的标准。但是，这三个读写芯片有一些地方也存在一些差异。
　　TDA8020支持A类和B类卡，但是WatchCore和SNIPER II CST56I01只支持A类卡。(虽然SNIPER II CST56I01内部寄存器中有一位是卡类选择，但却只支持A类卡。)
　　TDA8020和SNIPER II CST56I01其ESD保护达6kV，但是WatchCore却没有ESD保护功能。
　　TDA8020对卡的电源可以直接支持，并有过流保护功能；但是WatchCore和SNIPER II CST56I01却只有通过一个功放管来实现，并且没有过流保护功能，只有外接保护电路(如加可复位保险丝)。
　　就其接口方式来说，I2C总线的TDA8020和串口的WatchCore虽然与IC卡读写器内的CPU的连接方便，但是一般CPU没有多余的串口和I2C总线接口给这两个芯片，一般要用通用I/O口来模拟串口和I2C总线接口才能进行通信。而SNIPER II CST56I01与IFD内的CPU的并行通信虽然连接线较多，但其相应的软件就方便多了。
　　综上所述，这三个IC卡读写芯片各有不同，在实现应用的过程中，只有根据不同的资源情况来选用不同的读写芯片。
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【数码复合机】数码复合机是什么 数码复合机和复印机的区别
【数码复合机】数码复合机是什么 数码复合机和复印机的区别
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摘要：数码复合机和复印机有什么区别？数码复合机和多功能一体机有什么不同？如今的数码复印设备一般都具备打印、复印、扫描、传真等功能，那么，它们究竟有什么区别呢？为了不混淆这类设备，在此，我们就对这两种类型的文印设备的不同进行阐述，希望能够为您拨开迷雾。
【数码复合机】数码复合机是什么 数码复合机和复印机的区别
一、数码复合机和复印机的区别
数码复合机与普通的主要区别主要是工作原理不同。普通复印机的工作原理是：通过曝光、扫描将原稿的光学模拟图像通过光学系统直接投射到已被充电的感光鼓上产生静电潜像，再经过显影、转印、定影等步骤，完成复印过程。数码复合机的工作原理是：首先通过CCD（电荷耦合器件）传感器对通过曝光、扫描产生的原稿的光学模拟图像信号进行光电转换，然后将经过数字技术处理的图像信号输入到激光调制器，调制后的激光束对被充电的感光鼓进行扫描，在感光鼓上产生有点组成的静电潜像，再经过显影、转印、定影等步骤，完成复印过程。
二、数码复合机vs多功能一体机
由于数码复合机和多功能一体机几乎都具备打印、复印、扫描、传真等功能，所以很多用户经常将两者混淆。在此，我们就对这两种类型的文印设备的不同进行阐述，希望能够为您拨开迷雾。
数码复合机：以复印功能为基础，标配或可选打印、扫描、传真功能，采用数码原理，以激光打印的方式进行文件输出，可以根据需要对图像、文字进行编辑操作，拥有较大容量纸盘，高内存、大硬盘、强大的网络支持和多任务并行处理能力，能够满足用户的大任务量lT作需要。并可以将大量数据保存下来，担当企业信息文档管理中心的角色的商用办公设备。
多功能一体机：虽然有多种的功能，但是打印技术是多功能一体机基础功能，因为无论是复印功能还是接收传真功能的实现都需要打印功能支持才能够完成。因此多功能一体机可以根据打印方式分为“激光型产品”和“喷墨型产品”两大类。理论上多功能一体机的功能有打印、复印、扫描、传真，但对于实际的产品来说，只要具有其中的两种功能就可以称之为多功能一体机。
编辑点评：很简单，复合机是以复印功能为基础的，而一体机则是以打印功能为基础。
数码复合机通常形体较大，会占用较多的空间；而一体机大多数都跟常见的打印机大小相若，相对于复合机来说，体型要小巧一些。
编辑点评：这个不用多说了吧，肉眼即可分辨。
数码复合机由于性能强劲，所以受众通常为大中型企业；而一体机主要用户群为中小企业或个人。复合机虽以复印功能为基础，但其他的功能也比较强；一体机主要是功能的叠加（All In One），为用户提供更多的功能，现在已经基本达成“一体机是打印机替代品”的共识。
编辑点评：这点主要是在采购的时候管用，如果你是企业级的用户，尽量选择复合机，毕竟除了丰富的功能，它还能充当信息文档管理者的角色；如果你是微小型企业或者是个人用户，那么一体机是比较好的选择。
一般来说，数码复合机的价格要比一体机的贵，但这并不是一定的。复合机的价格从数千元到好几十万元不等；而一体机最低的价格可能只有几百元，但并不要认为一体机都是便宜货，因为也有几十万元的产品。
编辑点评：从价格来辨别是比较不明智的。在之前，一体机的价格相对来说都显得便宜一些，但随着其不断发展，这种价格上的差异已经开始不明显。不过，针对家庭用户的一体机产品价格就要便宜很多。
相对来说，一体机的使用成本要高于复合机，因为一体机多采用硒鼓一体式设计，而复合机则采用的是分离式设计。因为复合机能够扮演信息文档管理者的角色，所以复合机的很多设计跟无纸化办公理念吻合，从而使得其使用成本进一步降低。
编辑点评：这点也只是阐述复合机和一体机的不同，而无法直观地进行区隔，主要是为采购提供参考。
关于复合机和一体机的区别，其实有一个很形象的比喻来形容。复合机是大吨位的轮船；而一体机在吨位上要小一些。大吨位的轮船通常用于货物吞吐量较大的港口，其运货能力较强；而小吨位的轮船可能只是载客之用，更为方便灵活。
不过，复合机和发展到现在，它们的区别已经不像以前那么明显。这些年，复合机和一体机处于一种逐渐融合的状态，其功能和市场定位也不像从前那么泾渭分明了。
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52-256 g/m?
500张×1纸盒 (80g/m?)
DC 24V, 3.3V (主机供电)
590*589*352mm
60-163 g/m?
500张×2纸盒 (80g/m?)
DC 24V, 3.3V (主机供电)
590*589*352mm
B5 至 A3 (Ledger, Letter, Legal, Officio2, 八开, 十六开, 8.5×13, Folio)
52-256 g/m?
3种(边订；2种角订)
50张 (A4, B5, Letter, 十六开)
25张 (A3, B4, Folio, Ledger, Legal, 8.5×13, 八开)
416*521*275.5mm
AK-470必须与DF-470同时安装使用
PM-1GK(1GB)
IC卡读卡器
IC卡认证组件(B)
IC Card Authentication KIT(B)AC
TK-张,初始随机碳粉使用寿命3,000张)
ISO19752,输出张数只作为限定条件下的参考值.
根据印刷内容和使用环境的不同,印量也会有差别.
建议您使用京瓷原配耗材。我们对于因使用第三方耗材而对机器造成的损失不承担任何责任。
产品规格及外观如有变更，恕不另行通知
建议零售价
ECOSYS M4028idn
墨粉组件(5%覆盖率，18,000页)
保养组件(用于机器本体)
保养组件(用于输稿器)
纸盒 (500张)
纸盒 (1000张)
Platen Cover 10
双面自动输稿器(50张)
装订器(500张)
※ DF-470必须与AK-470同时安装才能使用
装订针(5,000针×3盒) DF-470用
512MB打印内存
1GB打印内存
IC Card Authentication KIT(B)AC
IC卡认证组件(B)AC
Card Reader Holder(B)
读卡器支架
Document Management System V1
文档管理系统 V1
＊本价格自日起实施，今后如有变更，将另行通知。
打印／复印
■ 节省成本的多合一打印和复印功能
最多可节省75%的纸张！(4合1复印时)
最多可将25张原稿打印到1张纸上(25合1)。
■ 双面打印和复印功能
最多可节省50%的纸张！
显著减少文档存放空间，而且令文档更便于归档。
■ 快速完成预热和首张打印
■ 分页功能
设定输出方式，简化分页工作。
高效的多任务文档处理功能
内置作业分离器可轻松将文档输出至不同纸盘。
精简有序操作 - 通过多任务处理方式同时执行打印／复印／扫描／传真(选购)功能
扫描分辨率
最高600dpi
最高40张/分
真正的多任务处理，能够同时执行扫描和打印功能。
采用高级PDF压缩程序，能够将扫描的图像压缩至不同质量和不同大小。
发送地址数量
文件夹(SMP、FTP)
总共5个SMB和FTP文件夹
传真（需要安装选购件传真组件）
FTP/SMB/电子邮件/传真多路发送
扫描一次，然后将文档传送至不同目的地(电子邮件地址、共享文件夹等)。
最多可存储200个地址和20个程序地址作为扫描目的地。也可以通过LDAP查询。
扫描至USB或者从USB打印PDF、TIFF、JPEG或XPS格式文件。
直接通过智能多功能数码复合机的控制面板处理文件。无需借助电脑。
控制和管理易如反掌
可以在用户配置文件上选择个性化设置、快捷键(收藏)和语言
■ 网络验证
用户可通过使用Kerberos或NTLM的Windows Server网络验证访问和管理信息。
■ KYOCERA Net ViewerTM
功能齐全，精心设计，便于使用！
它提供众多功能，包括读取计数器计数、检查状态、配置设备、管理打印、配置报警等，而且所有功能都可从一个管理位置访问。
KYOCERA Net便于管理员通过电脑在网络上远程访问管理功能。该软件特点如下
轻松收集各类计数器数据
了解打印、复印、扫描和传真量及成本
分析打印／复印量及最常用的纸张尺寸，优化机器分配
授予用户权限和使用量授权
■ 基于Web的KYOCERA Command Center
管理员可使用Web浏览器访问内置的KYOCERA Command Center，然后检查机器工作状态，更改与安全性、网络打印、电子邮件和高级网络等有关的设置。
■ 支持IPv6安全协议
智能复合机支持IPv6安全协议，兼容未来网络架构。
增强安全功能
■ SSL数据安全协议
使用SSL安全协议可以增强远程数据通信的安全性，防止数据被窃或遭到篡改。
■ 安全水印
智能复合机能够在打印件上加印不显眼的安全水印，这些水印会在复印后变得显眼。此功能有助于区分原稿和复印件，保护敏感的文档。
■ IC卡认证组件(选购)(需要安装选购件读卡器。)
用户可以使用IC卡认证功能，确保按照预先设定的用户限制(如彩色输出限制)快速、安全访问输出设备。
智能设计打造一流质量和效率
纸张路径得到改进，减少了卡纸和纸张卷曲
即便出现卡纸，也能轻松打开盖板，快速、方便地取出卡纸
纸盒中使用了内部纸张堆叠调节器，防止纸张褶皱或图像歪斜
采用封闭式无尘图像扫描单元，确保实现优异画质
采用内置除湿加热器，防止纸张卷曲，提供更好的定影效果
无需使用专门工具，即可快速、方便地更换感光鼓、显影单元和其他保养部件
便于使用的控制面板
■ 多功能控制面板
易于使用的操作面板配有彩色触摸屏，能够显示大图标和动画菜单。
作业分离器LED和设备状态LED能够清晰指示作业状态和输出状态。
■ 特有功能
复印或扫描摊开的纸张(如新闻纸、无碳复写纸)时，纸张防透印到背面功能能够消除背景，实现卓越画质。
作业完成通知功能会在作业完成时发送电子邮件通知使用者。
采用HyPASTM应用程序，实现精简有序的工作流程
通过应用或自定义HyPASTM应用程序让您的京瓷多功能数码复合机焕然一新，简化原本复杂的工作流程。
京瓷HyPASTM(高级解决方案混合平台)是一套功能强大且可扩展的软件解决方案平台，可通过自定义设置和集成化软件应用程序(设计满足并超越用户特定的成像需求)进一步提升屡获大奖的京瓷多功能数码复合机的性能。京瓷HyPASTM在支持基于Java和基于网页服务的软件开发平台方面具有创新性，可提供更为开放和灵活的平台，并实现与企业已部署系统的高级集成。
京瓷HyPASTM平台具备一系列优势，其中包括：
终端客户可通过简化和快速的操作处理提高办公产能和效率。
商务经理和财务总监可从更低的运营成本和更高的投资回报率获益，这得益于全方位优化的文档成像设备和改进的多功能数码复合机工作流程。
IT部门可无缝集成京瓷多功能数码复合机和已有的解决方案，确保用户文档和文档成像设备本身的完整性和安全性。
经济：使用长寿命感光鼓和更换部件，总体拥有成本更低。
环保：实现重复使用、回收利用和减少废物的环保理念！使用长寿命感光鼓进一步延长了使用寿命，减少了更换部件。
节电：主机配有低功耗ASIC，在睡眠模式下也能应对网络响应睡眠模式下的功耗低至0.9瓦白色LED照明