CN101329648B - 可调试atr的接触式智能卡仿真器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调试ATR的接触式智能卡仿真器，包括仿真芯片，模拟模块、切换模块和控制模块。切换模块与仿真芯片、模拟模块、读卡机之间分别有一组时钟信号、数据信号和复位信号连接，所述的切换模块还设有控制信号输入引脚，在控制模块的控制下在切换模块内部可建立仿真芯片与读卡机之间时钟信号、数据信号和复位信号的连接，也可建立仿真芯片与模拟模块之间时钟信号、数据信号和复位信号的连接，模拟模块可以模拟接触式读卡机发出获取ATR命令并接收响应的过程。采用本发明可调试ATR的接触式智能卡仿真器，可为用户程序中返回ATR的程序提供断点、单步等调试手段，方便用户的调试工作，提高程序调试效率。

Description

可调试ATR的接触式智能卡仿真器

技术领域

本发明涉及一种接触式智能卡仿真器，尤其涉及一种可调试ATR的接触式智能卡仿真器。

背景技术

在开发、调试接触式智能卡中用户程序时，程序开发人员所使用的工具是接触式智能卡仿真器配合接触式读卡机。标准的接触式读卡机，与接触式智能卡连接的信号是符合ISO7816协议的电源信号、串行接口信号、时钟信号和复位信号这几个信号。现有的接触式智能卡仿真器与接触式读卡机配合工作时，仿真器内的仿真芯片除了从仿真器获取电源外，其它7816接口包括时钟接口、复位接口和串行通信接口都直接与接触式读卡机7816接口上相应接口连接。仿真器内的仿真芯片工作需要使用读卡机提供的时钟信号，通过串行通信接口与读卡机进行数据交互，并受来自读卡机的复位信号RST控制，根据7816协议，来自读卡机的RST信号为高电平，卡内芯片可以正常工作，RST信号为低电平，卡内芯片处于复位状态，不能工作。

根据7816协议，接触式智能卡在配合读卡机工作时，读卡机首先要执行获取ATR命令，读卡机将提供电源信号、时钟信号给卡，把复位信号拉高，通过串行通信接口向卡发出命令。卡在获取到工作所需的电源信号、时钟信号，在复位信号拉高后，退出复位状态执行用户程序，通过串行通信接口接收到获取ATR命令后，用户程序运行产生并返回ATR的这段程序，然后通过串行通信接口向读卡机返回ATR数据，在接收到ATR数据后，读卡机将判断收到的ATR数据是否正确，如果正确，则继续提供电源信号和时钟信号给卡，并保持把复位信号拉高，卡和读卡机就可以继续通过串行通信接口通信了。在此之后，读卡机发出的其他标准命令或自定义命令即使卡没有返回，或者读卡机判断卡返回的响应错误，读卡机也会继续供应电源信号和时钟信号给卡，并保持把复位信号拉高，卡内的芯片仍旧可以工作，可以与读卡机通信。但是，如果由于产生并返回ATR部分的程序有错，读卡机在一定的时间内(7816协议规定为读卡机提供时钟后，四万个时钟信号内)没有或者返回的ATR数据不正确，读卡机将停止电源信号和时钟信号的供应，并把复位信号拉低，卡内的芯片和用户程序就不能工作了。

同样地，在使用接触式智能卡仿真器配合标准读卡机调试时，仿真器内的仿真芯片使用读卡机提供的时钟信号，并受读卡机的复位信号控制，如果开始调试后，读卡机发出获取ATR命令，仿真芯片和用户程序没有在7816协议规定的时间内返回或者返回的ATR数据不正确，读卡机同样也会切断时钟信号供应，并把复位信号拉低，仿真芯片无法工作，用户程序无法继续运行。因此，就带来了这样一个问题，如果使用现有的接触式智能卡读卡机，用户将无法使用断点、单步等调试手段来调试用户程序中返回ATR的这段程序。因为，如果需要调试这段程序，在程序段中设置了断点，仿真芯片接收到来自读卡机的获取ATR命令，运行这段程序，遇到断点后，用户程序停止运行，用户要去观察程序状态或者参数值，由于7816协议规定的必须返回正确ATR的时间很短，马上读卡机就会因为没有收到ATR数据，切断了时钟信号的供应，并把复位信号也拉低了，这就使仿真芯片无法工作，既无法运行监控程序供用户观察程序状态或者参数值，用户也无法从断点处继续运行用户程序了。同样，如果在返回ATR的这段程序中使用单步运行，单步执行语句所耗费的时间，必然超出读卡机等待ATR返回的时间范围，没有了时钟信号供应，复位信号被拉低，仿真芯片和用户程序也都将无法工作。

这样，在需要配合读卡机调试时，用户必须保证返回ATR的这段程序完全正确，才能获得读卡机连续的时钟信号供应和拉高的复位信号，才能继续运行和调试用户程序中其他部分的程序。如果，返回ATR的这段程序存在问题，现有的仿真器无法提供最基本的单步、断点调试手段来供用户调试这段程序，且在把这段程序修改正确之前，无法调试程序的其他部分。这给调试工作带了的极大的不便，必然影响程序调试的效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可调试ATR的接触式智能卡仿真器，可为用户程序中返回ATR的程序提供断点、单步等调试手段，方便用户的调试工作，提高程序调试效率，同时也可以配合标准读卡机仿真、调试用户程序的其他部分。

为了解决上述技术问题，本发明可调试ATR的接触式智能卡仿真器包括：

仿真芯片，在该仿真芯片上设有时钟信号输入引脚、数据信号引脚和复位信号输入引脚；

模拟模块，在该模拟模块上设有时钟信号输出引脚、数据信号引脚和复位信号输出引脚，且该模拟模块可模拟接触式读卡机发出获取ATR命令并接收响应；

切换模块，在该切换模块上设有两组时钟信号输入引脚、数据信号引脚和复位信号输入引脚，其中一组与来自接触式读卡机的时钟信号、数据信号和复位信号连接，另一组与所述模拟模块的时钟信号输出引脚、数据信号引脚和复位信号输出引脚连接，该切换模块还设有时钟信号输出引脚、数据信号引脚和复位信号输出引脚与所述仿真芯片的时钟信号输入引脚、数据信号引脚和复位信号输入引脚连接，该切换模块还设有控制信号输入引脚，依据该控制信号输入引脚上输入信号的电平，所述切换模块可在其内部建立所述与接触式读卡机连接的时钟信号、数据信号和复位信号和所述切换模块与仿真芯片连接的时钟信号、数据信号和复位信号之间的直接连接，或者在其内部建立所述与模拟模块连接的时钟信号信号、数据信号和复位信号和所述切换模块与仿真芯片连接的时钟信号信号、数据信号和复位信号之间的直接连接；

控制模块，在该控制模块上设有控制信号输出引脚，该控制信号输出引脚与所述切换模块的控制信号输入引脚连接，用于传输控制模块输出的控制信号电平。

本发明的可调试ATR的接触式智能卡仿真器，可为用户程序中返回ATR的程序提供断点、单步等调试手段，方便用户的调试工作，提高程序调试效率，同时所述仿真器仍可以配合标准读卡机全速运行用户程序中返回ATR的程序，以及仿真、调试用户程序的其他部分。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

附图是本发明可调试ATR的接触式智能卡仿真器的结构示意图。

具体实施方式

如附图所示，本发明可调试ATR的接触式智能卡仿真器1包括仿真芯片2，模拟模块3、切换模块4和控制模块5。仿真芯片2有一组时钟信号输入引脚6、数据信号引脚7和复位信号输入引脚8，仿真芯片2不从读卡机获取电源，从仿真器1中获取供电。

模拟模块3有一组时钟信号输出引脚18、数据信号引脚19和复位信号输出引脚20，并可以模拟接触式读卡机发出获取ATR命令并接收响应的过程，开始和退出该模拟过程可由用户通过仿真器软件界面控制。开始模拟接触式读卡机发出获取ATR命令并接收响应的过程后，模拟模块3在时钟信号输出引脚18上发出符合仿真芯片2设计规格定义的频率和幅度的时钟信号，在复位信号输出引脚20上输出高电平，在数据信号引脚19上发出获取ATR命令，并等待数据返回，这些信号和命令的格式、发送时序全都符合ISO7816协议。但是，模拟模块3在发出获取ATR命令后，不再在7816协议规定的等待时间后停止时钟的供应，拉低复位信号输出引脚20，而是一直等待ATR数据返回，继续发出时钟信号，拉高复位信号输出引脚20，如果在数据信号引脚19上有数据返回，则返还给仿真器软件界面显示出来。

切换模块4有两组时钟信号输入引脚、数据信号引脚和复位信号输入引脚，其中一组15、16、17与来自接触式读卡机的那一组时钟信号CLK、数据信号I0和复位信号RST连接，另一组12、13、14与模拟模块3的那一组时钟信号输出引脚18、数据信号引脚19和复位信号输出引脚20连接。切换模块4还有一组时钟信号输出引脚9、数据信号引脚10和复位信号输出引脚11与仿真芯片2的那一组时钟信号输入引脚6、数据信号引脚7和复位信号输入引脚8连接。切换模块4还有一个控制信号输入引脚21。控制信号输入引脚21上输入信号的电平为低，则切换模块4在其内部建立时钟信号输入引脚15、数据信号引脚16及复位信号输入引脚17与时钟信号输出引脚9、数据信号引脚10及复位信号引脚11之间对应的直接连接；控制信号输入引脚21上输入信号的电平为高，则切换模块4在其内部建立时钟信号输入引脚12、数据信号引脚13及复位信号输入引脚14与时钟信号输出引脚9、数据信号引脚10及复位信号输出引脚11之间对应的直接连接。

控制模块5有一个控制信号输出引脚22，与切换模块4的控制信号输入引脚21连接。控制模块5由用户通过仿真器软件界面控制其控制信号输出引脚22的电平。

在需要调试用户程序中返回ATR的这段程序时，用户通过仿真器软件界面控制仿真器1内的控制模块5向切换模块4的控制信号输入引脚21发出高电平。同时，仿真器1控制模拟模块3在其时钟信号输出引脚18上向切换模块4的时钟信号输入引脚12发出时钟信号、把复位信号输出引脚20拉高，向切换模块4的复位信号输入引脚14、在数据信号引脚19上向切换模块4的数据信号引脚13发出获取ATR的命令。则切换模块4会把模拟模块3和仿真芯片2的时钟信号、数据信号和复位信号对应连接起来了，模拟模块3此时相当于接触式读卡机，但不会在7816协议规定的时间内因为没有ATR数据返回而停止时钟信号的供应，把复位信号拉低，而是继续发出时钟信号，拉高复位信号，等待ATR数据返回，如果在数据信号引脚19上有数据返回，则返还给仿真器软件界面显示出来。这样，用户就可以使用本发明的仿真器1，使用断点、单步等调试手段来调试用户程序中返回ATR的这段程序了。

在用户程序中返回ATR的这段程序调试通过后，用户通过仿真器软件界面控制仿真器1内的控制模块5向切换模块4的控制信号输入引脚21发出低电平，则切换模块4将把读卡机和仿真芯片2的时钟信号、数据信号和复位信号对应连接起来了，此时相当于仿真芯片2与接触式读卡机直接连接。由于获取ATR部分的程序已经调试通过，此时仿真芯片和用户程序一定可以正确响应读卡机发出的获取ATR命令，只需全速运行通过用户程序中获取ATR部分的程序，读卡机一定可以在7816协议规定的时间内获得正确的ATR数据返回，读卡机将会提供连续的时钟信号，并保持复位信号为高，供调试用户程序的其他部分使用了。

控制模块3和切换模块4可以采用普通的可编程逻辑器件实现。由于获取ATR的过程及参数在ISO7816协议中有详细描述和规定，且不涉及到其他超出ISO7816协议规定范围的命令，模拟模块3很容易用普通的单片机实现。

Claims (5)

1.一种可调试ATR的接触式智能卡仿真器，其特征在于，包括：仿真芯片，在该仿真芯片上设有时钟信号输入引脚、数据信号引脚和复位信号输入引脚；

模拟模块，在该模拟模块上设有时钟信号输出引脚、数据信号引脚和复位信号输出引脚，且该模拟模块可模拟接触式读卡机发出获取ATR命令并接收响应；所述模拟模块在发出获取ATR命令后，若在ISO7816协议规定的等待时间内没有数据返回，该模拟模块会继续等待，并持续发出时钟信号，拉高复位信号输出引脚，直至在数据信号引脚上有ATR数据返回。

切换模块，在该切换模块上设有两组时钟信号输入引脚、数据信号引脚和复位信号输入引脚，其中一组与来自接触式读卡机的时钟信号、数据信号和复位信号连接，另一组与所述模拟模块的时钟信号输出引脚、数据信号引脚和复位信号输出引脚连接，该切换模块还设有时钟信号输出引脚、数据信号引脚和复位信号输出引脚与所述仿真芯片的时钟信号输入引脚、数据信号引脚和复位信号输入引脚连接，该切换模块还设有控制信号输入引脚，依据该控制信号输入引脚上输入信号的电平，所述切换模块可在其内部建立所述与接触式读卡机连接的时钟信号、数据信号和复位信号和所述切换模块与仿真芯片连接的时钟信号、数据信号和复位信号之间的直接连接，或者在其内部建立所述与模拟模块连接的时钟信号、数据信号和复位信号和所述切换模块与仿真芯片连接的时钟信号、数据信号和复位信号之间的直接连接；

控制模块，在该控制模块上设有控制信号输出引脚，该控制信号输出引脚与所述切换模块的控制信号输入引脚连接，用于传输控制模块输出的控制信号电平。

2.如权利要求1所述的可调试ATR的接触式智能卡仿真器，其特征在于，所述仿真芯片从仿真器中获取供电。

3.如权利要求1所述的可调试ATR的接触式智能卡仿真器，其特征在于，所述模拟模块开始模拟接触式读卡机发出获取ATR命令并接收响应的过程时，在其时钟信号输出引脚上发出时钟信号，在复位信号输出引脚上输出高电平，在数据信号引脚上发出获取ATR命令，并等待数据返回。

4.如权利要求3所述的可调试ATR的接触式智能卡仿真器，其特征在于，所述模拟模块在模拟过程中发出的信号和命令的格式、发送时序符合ISO7816协议。

5.如权利要求1所述的可调试ATR的接触式智能卡仿真器，其特征在于，所述模拟模块开始和退出模拟过程由用户通过仿真器软件界面控制。