CN101639897B - 操作超范围变频因子智能卡的方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了读卡器技术领域中的一种操作超范围变频因子智能卡的系统及其工作方法。该系统由顺序连接的主机、读卡器和智能卡组成；当读卡器与主机、智能卡建立连接后，读卡器根据智能卡返回的复位应答，判断智能卡的工作时钟周期的值是否在标准范围之内；如果不是，则读卡器用标准范围内的工作时钟周期的值替换复位应答中的工作时钟周期的值，发送替换后的复位应答给主机；主机下发变频协商命令给读卡器，读卡器替换变频协商命令中的协商参数的值，并相应替换变频协商命令中的校验字符的值，将替换后的变频协商命令下发给智能卡。本发明解决了主机操作系统不能操作超范围变频因子的智能卡的问颗。

Description

操作超范围变频因子智能卡的方法、设备及系统

技术领域

本发明属于读卡器技术领域，尤其涉及一种操作超范围变频因子智能卡的方法、设备及系统。

背景技术

智能卡是IC卡(集成电路卡)的一种，此外，IC卡还包括存储卡、加密卡，并已广泛应用于银行、门禁、公交、主机系统、通讯、安全等各种场合，大大便利了人们的生活。

智能卡内的集成电路包括中央处理器(CPU)、可编程只读存储器(EEPROM)、随机存储器(RAM)和固化在只读存储器(ROM)中的卡内操作系统(COS，Chip Operating System)。为确保智能卡中数据安全可靠，智能卡中数据分为外部读取和内部处理部分。由于智能卡带有CPU，所以也称CPU卡。

读卡器是用来读取IC卡等内部数据的设备，读卡器可以通过供卡片插入的插槽或者其他无线的通信方式与IC卡进行交互，同时读卡器上设有与主机相连的端口，在安装所需的驱动程序之后，主机则可以通过读卡器读写IC卡，或通过读卡器直接与IC卡交互。如果该IC卡为智能卡，则智能卡操作机(上述主机)还可以通过读卡器向智能卡发送命令以提取某条特定信息；或通过读卡器发送命令要求智能卡处理某条指令，并将结果通过读卡器返回给智能卡操作机。

读卡器可分为接触式读卡器和非接触式读卡器，其中接触式读卡器一般需要兼容ISO7816标准。按照标准读卡器与IC卡的交互分为三个阶段：上电、协议和参数选择(PPS，Protocol and parameters selection)、以及应用协议数据单元(APDU，Application Protocol Data Units)。

然而，现有技术中支持ISO7816标准的pc/sc接口的操作系统，对超出ISO7816标准定义的智能卡不识别，即认为智能卡是错误的，造成这种智能卡在相应的读卡器上无法操作，降低了所配合的读卡器与智能卡的兼容性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种操作超范围变频因子智能卡的方法、设备及系统，以便提高读卡器与智能卡的兼容性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种操作超范围变频因子智能卡的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

步骤1：读卡器与主机建立连接，智能卡插入所述读卡器；

步骤2：所述智能卡返回复位应答，所述读卡器根据所述智能卡返回的复位应答，判断所述智能卡的工作时钟周期的值是否在标准范围之内，如果是，则执行步骤3；否则，执行步骤4；

步骤3：所述读卡器发送所述复位应答给所述主机，并下发所述主机发送的变频协商命令给所述智能卡，所述主机通过所述读卡器与所述智能卡进行数据通信，结束；

步骤4：所述读卡器用标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中的工作时钟周期的值，并替换复位应答中的校验字符的值，发送所述替换后的复位应答给所述主机；

步骤5：所述主机下发变频协商命令给所述读卡器，所述读卡器替换所述变频协商命令中的协商参数的值，并替换所述变频协商命令中的校验字符的值，所述读卡器将替换后的变频协商命令下发给智能卡，所述主机通过所述读卡器与所述智能卡进行数据通信，结束。

所述读卡器中预先存储工作时钟周期变换表；所述工作时钟周期变换表中存储非标准范围内的工作时钟周期的值及其对应的标准范围内的工作时钟周期的值。

所述读卡器中预先存储默认的标准范围内的工作时钟周期的值，所述默认的标准范围内的工作时钟周期的值存储于所述读卡器中的工作时钟周期变换表中或单独存储于所述读卡器中。

所述步骤4还包括，读卡器存储所述复位应答中的原工作时钟周期的值。

所述读卡器用标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中的工作时钟周期的值具体是，所述读卡器查询预先存储的工作时钟周期变换表，得到所述复位应答中的工作时钟周期的值所对应的标准范围内的工作时钟周期的值，所述读卡器用所述标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中的工作时钟周期的值。

所述读卡器用标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中的工作时钟周期的值具体是，所述读卡器查询预先存储的工作时钟周期变换表，得到默认的标准范围内的工作时钟周期的值，所述读卡器用所述默认的标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中的工作时钟周期的值；

或

所述读卡器用预先存储的默认的标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中的工作时钟周期的值。

所述替换复位应答中的校验字符的值具体是，所述读卡器根据所述替换后的复位应答中的工作时钟周期的值，重新计算复位应答的校验字符的值，并用所述计算得到的校验字符的值替换复位应答中的校验字符的值。

所述读卡器替换所述变频协商命令中的协商参数的值具体是，所述读卡器查询预先存储的工作时钟周期变换表，得到所述变频协商命令中的协商参数的值所对应的复位应答中的原工作时钟周期的值，所述读卡器用所述复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述变频协商命令中的协商参数的值；

或

所述读卡器用其存储的复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述变频协商命令中的协商参数的值。

所述读卡器替换所述变频协商命令中的协商参数的值具体是，所述读卡器用其存储的复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述变频协商命令中的协商参数的值。

所述替换变频协商命令中的校验字符的值具体是，所述读卡器根据所述替换后的变频协商命令中的协商参数的值，重新计算变频协商命令的校验字符的值，并用所述计算得到的校验字符的值替换变频协商命令中的校验字符的值。

一种操作超范围变频因子智能卡的读卡器，包括智能卡通信接口模块、控制模块、存储模块、主机通信接口模块，其特征在于，还包括获取模块、判断模块和替换模块；

所述获取模块，用于根据智能卡返回的复位应答，获取复位应答中的工作时钟周期的值；

所述判断模块，用于根据获取模块获取的复位应答中工作时钟周期的值，判断智能卡的复位应答中的工作时钟周期的值是否在标准范围之内；

所述替换模块，用于在所述复位应答中工作时钟周期的值不在标准范围内时，替换复位应答中的工作时钟周期的值，并替换所述复位应答中的校验字符的值；还用于替换主机发送的变频协商命令中的协商参数的值和主机发送的变频协商命令中的校验字符的值。

所述读卡器还包括预存模块，用于存储工作时钟周期变换表，所述工作时钟周期变换表存储非标准范围内的工作时钟周期的值及其对应的标准范围内的工作时钟周期的值。

所述预存模块还用于存储默认的标准范围内的工作时钟周期的值，所述默认的标准范围内的工作时钟周期的值存储于预存模块中的工作时钟周期变换表中或单独存储于预存模块中。

所述预存模块还用于存储所述复位应答中的原工作时钟周期的值。

所述替换模块包括第一替换单元，用于查询所述预存模块中存储的工作时钟周期变换表，获取所述复位应答中工作时钟周期的值所对应的标准范围内的工作时钟周期的值，并用所述标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中工作时钟周期的值。

所述替换模块包括第一替换单元，用于查询所述预存模块中存储的工作时钟周期变换表，获取默认的标准范围内的工作时钟周期的值，并用所述默认的标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中工作时钟周期的值

或

所述替换模块包括第一替换单元，用于获取所述预存模块中存储的默认的标准范围内的工作时钟周期的值，并用所述默认的标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中工作时钟周期的值。

所述替换模块还包括：

第一计算单元，用于根据替换后的复位应答中的工作时钟周期的值，重新计算复位应答中的校验字符的值。

第二替换单元，用于将复位应答中的校验字符的值替换为所述第一计算单元重新计算后的复位应答中的校验字符的值。

所述替换模块包括第一反替换单元，用于查询所述工作时钟周期变换表，获取所述主机发送的变频协商命令中的协商参数的值所对应的所述复位应答中的原工作时钟周期的值，并用所述复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述主机发送的变频协商命令中的协商参数的值。

所述替换模块包括第一反替换单元，用于查询预存模块，获取所述复位应答中的原工作时钟周期的值，并用所述复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述主机发送的变频协商命令中的协商参数的值。

所述替换模块包括第一反替换单元，用于查询预存模块，获取所述复位应答中的原工作时钟周期的值，并用所述复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述主机发送的变频协商命令中的协商参数的值。

所述替换模块还包括：

第二计算单元，用于根据替换后的变频协商命令中的协商参数的值，重新计算变频协商命令中的校验字符的值。

第二反替换单元，用于将主机发送的变频协商命令中的校验字符的值替换为重新计算变频协商命令中的校验字符的值。

一种操作超范围变频因子智能卡的系统，由顺序连接的主机、读卡器和智能卡组成，其特征在于，所述读卡器用于根据智能卡返回的复位应答，判断复位应答中的工作时钟周期的值是否在标准范围之内；

当复位应答中的工作时钟周期的值在标准范围之内时，将所述复位应答发送给主机；

当复位应答中的工作时钟周期的值不在标准范围之内时，替换复位应答中的工作时钟周期的值和复位应答中的校验字符的值，再将替换后的复位应答发送给主机；在接收到主机发送的变频协商命令后，替换变频协商命令中的协商参数的值和变频协商命令中的校验字符的值；

所述智能卡提供标准范围内或者非标准范围内的工作时钟周期。

所述主机包括pc/sc接口的操作系统。

所述读卡器通过插槽或者卡座与智能卡连接。

本发明的效果在于，通过在读卡器中预置工作时钟周期变换表或工作时钟周期变换表、原工作时钟周期值、默认工作时钟周期值中的任意一种组合，使得返回的复位应答中的工作时钟周期为任意值的智能卡，均可在相应的读卡器中使用，解决了主机操作系统不能操作超范围变频因子的智能卡的问题，提高了读卡器与智能卡的兼容性。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种操作超范围变频因子智能卡的实现方法流程图；

图2是本发明实施例2提供的一种操作超范围变频因子智能卡的实现方法流程图；

图3是本发明实施例3提供的操作超范围变频因子智能卡的读卡器的结构示意图；

图4是本发明实施例4提供的操作超范围变频因子智能卡的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

一般地，智能卡与读卡器建立连接，读卡器给智能卡发送复位信号后，智能卡返回复位应答，其中复位应答一般由初始字符、格式字符、接口字符、历史字符及校验字符组成。但是，接口字符是可选择的，当接口字符TA1在ISO7816标准之内时，接口字符TA1可以不存在。本发明的实施例中所涉及的智能卡为ISO7816标准之外的智能卡，所以其接口字符TA1一定存在。

实施例1

图1是本发明实施例1提供的一种操作超范围变频因子智能卡的实现方法流程图。图1中，本发明提出的一种操作超范围变频因子智能卡的实现方法的具体实现步骤包括：

步骤101，读卡器与主机建立连接，智能卡插入读卡器。

其中，实际应用中存在的一些智能卡返回给读卡器的复位应答ATR中的工作时钟周期不在ISO7816标准之内，但主机中支持ISO7816标准的pc/sc接口的操作系统，对超出ISO7816标准定义的卡片不识别，即认为卡片是错误的，这样这种卡片在相应的读卡器上就无法操作，因此本发明实施例读卡器中预置了工作时钟周期变换表，该工作时钟周期变换表中存储了智能卡中超出ISO7816标准的工作时钟周期及其对应的ISO7816标准内的工作时钟周期的值。

步骤102，智能卡给读卡器返回复位应答ATR。

步骤103，读卡器分析智能卡返回的复位应答ATR，判断复位应答中接口字符的工作时钟周期TA1的值是否在标准值范围内，是，则变频协商命令后执行步骤113，否执行步骤104；

本实施例中，智能卡为ISO7816标准之外的智能卡，其返回的复位应答ATR由初始字符TS、格式字符T1、接口字符、历史字符T1、T2、TK(最多15个字符)、校验字符组成。其中，接口字符包括：TAi、TBi、TCi、TDi(i＝1、2，……)，TAi、TBi、TCi(i＝1，2，3，……)指示协议参数，TDi指明协议类型T和是否存在后续接口字符。具体地，TA1给出读卡器类接口设备用来计算的一些参数F、D，F为时钟频率转换因子，D为位速率调整因子，用来决定工作时钟周期，即本实施例中，TA1中的F、D指示该智能卡的工作时钟周期在ISO7816标准之外。

步骤104，读卡器查询其预先存储的工作时钟周期变换表，找到该智能卡的复位应答接口字符的工作时钟周期TA1的值在工作时钟周期变换表中所对应的标准范围内的工作时钟周期的值。

步骤105，读卡器将其接收到的智能卡返回的复位应答ATR接口字符的工作时钟周期TA1的值替换为该工作时钟周期TA1在工作时钟周期变换表中所对应的标准范围内的工作时钟周期的值。

步骤106，读卡器根据替换后的复位应答ATR的工作时钟周期TA1的值，重新计算校验字符。

其中，校验字符为TCK，它使T1到TCK的所有字符的异或操作结果为零。

计算过程为TCK＝T0^TAi^TBi^TCi^TDi^Tk(i＝1、2、3；k＝1-15)。

步骤107，读卡器将其接收到的智能卡返回的复位应答ATR中的校验字符TCK的值替换为其重新计算后得到的校验字符的值。

如上所述，智能卡返回的复位应答中的校验字符的值使该智能卡返回的复位应答中的T1到TCK的所有字符的异或操作结果为零，则当步骤105中读卡器将智能卡返回的复位应答ATR中接口字符的TA1的值替换为其存储的工作时钟周期变换表中的标准范围内的工作时钟周期的值时，为使替换后的复位应答中T1到TCK的所有字符的异或操作结果仍为零，则读卡器也应替换智能卡返回的复位应答ATR中的校验字符的值。

步骤108，读卡器将替换工作时钟周期TA1的值及校验字符TCK的值的智能卡复位应答ATR返回主机。

步骤109，主机收到读卡器发送的该智能卡的复位应答ATR后，给读卡器发送变频协商命令PPS。

其中，变频协商命令PPS由初始字符PPSS(代码为FF)、格式字符PPS0，后跟三个任选字符PPS1、PPS2、PPS3以及最后一个校验字符PCK组成。

PPS0的作用与TD相似，

即：TDi包括Yi+1与T两部分，其中Yi+1由b5到b8组成，分别表示后续借口字符TAi+1、TBi+1、TCi+1、TDi+1是否存在，如果TDi不才存在，则Tai+1、TBi+1、TCi+1也不存在，T由b1到b4组成，表示后续协议类型；

则PPS0中b5、b6、b7分别表示任选字符PPS1、PPS2、PPS3是否存在。b1-b4选择协议类型，b8留作今后使用；

PPS1给出F和D的参数，作用与TA1相似，定义为协商参数。PPS2给出N值，PPS3待定。

PCK的值是使从PPSS到PCK的所有字符的异或结果为零的值。

步骤110，读卡器接收主机发送的变频协商命令PPS后，将其中的协商参数PPS1的值替换为智能卡返回给读卡器的最初的复位应答ATR接口字符中的TA1的值，即复位应答ATR的原工作周期TA1的值。

具体地，读卡器查询预先存储的工作时钟周期变换表，找到该变频协商命令的协商参数PPS1的值在工作时钟周期变换表中所对应的智能卡的复位应答ATR接口字符的原工作时钟周期TA1的值。因为变频协商命令的协商参数PPS1的值，实际上就是步骤105替换后的标准范围的工作时钟周期TA1的值，所以，其在工作时钟周期变换表中对应的非标准范围的工作时钟周期TA1的值，就是智能卡的复位应答ATR接口字符的原工作时钟周期TA1的值。读卡器将变频协商命令中的协商参数PPS1的值替换为在工作时钟周期变换表中找到的复位应答ATR接口字符的原工作时钟周期TA1的值。

步骤111，读卡器根据变频协商命令PPS中替换后的协商参数PPS1的值，重新计算校验字符。

步骤112，读卡器将其接收到的变频协商命令PPS中的校验字符替换为其重新计算得到的校验字符。

同样，主机返回的变频协商命令中的检验字符PCK使变频协商命令中PPSS到PCK的所有字符的异或操作结果为零，则当读卡器将接收到的主机返回的变频协商命令PPS中的工作时钟周期PPS1的值替换后，为保证替换后的PPSS到PCK所有字符的异或操作结果仍为零，则读卡器也应替换其接收到的主机返回的变频协商命令中的校验字符的值。

步骤113，读卡器将变频协商命令发送智能卡，主机通过读卡器与智能卡进行数据通信，结束。

或者，在本实施例中，步骤103、110还可以采用如下的描述方式：

步骤103，读卡器分析智能卡返回的复位应答ATR，判断复位应答中接口字符的工作时钟周期TA1的值是否在标准值范围内，是，则变频协商命令后执行步骤113，否，存储该不在标准范围内的工作时钟周期的值，并执行步骤104；

步骤110，读卡器接收主机发送的变频协商命令PPS后，将其中的协商参数PPS1的值替换为步骤103中存储的工作时钟周期TA1的值，即复位应答ATR的原工作周期TA1的值。

其余步骤同上不再赘述。

或者，在本实施例中，读卡器还可以存储默认的标准范围内的工作时钟周期的值，且该默认的标准范围内的工作时钟周期的值可以单独存储，也可以存储于工作时钟周期变换表内。

此时，步骤103、104、105还可以采用如下的表述方式；

步骤103，读卡器分析智能卡返回的复位应答ATR，判断复位应答中接口字符的工作时钟周期TA1的值是否在标准值范围内，是，则变频协商命令后执行步骤113，否，存储该不在标准范围内的工作时钟周期的值，并执行步骤104；

步骤104，读卡器提取其存储的默认的标准范围内的工作时钟周期的值。

其中，提取存储的默认的标准范围内的工作时钟周期的值，可以在读卡器中直接提取，也可以在读卡器存储的工作时钟周期标准提取。

步骤105，读卡器将其接收到的智能卡返回的复位应答ATR接口字符的工作时钟周期TA1的值替换为该上述提取的默认的标准范围内的工作时钟周期的值。

相应地，步骤110具体为：读卡器接收主机发送的变频协商命令PPS后，将其中的协商参数PPS1的值替换为步骤103中存储的工作时钟周期TA1的值，即复位应答ATR的原工作周期TA1的值。

综上，当本实施例采用默认的工作时钟周期的值替换智能卡复位应答中的非标准范围内的工作时钟周期的值时，为避免反替换错误，优先选用存储该非标准范围内的工作时钟周期的值，并在主机接收到复位应答且下发变频协商命令后，由该存储的非标准范围内的工作时钟周期的值替换变频协商命令PPS中的协商参数PPS1的值。

实际应用中，还有一些智能卡其返回的复位应答ATR中不含有校验字符TCK，如T0反向97卡，此时不必重新计算校验字符TCK，也不必并根据计算后的校验字符的值进行替换，故步骤106，107可省略，只是，主机根据复位应答下发的变频协商命令，一定包括校验字符，故步骤111、112不可省略。

实施例2

实施例2为实施例1的具体实例，如图2所示是本发明实施例2提供的一种操作超范围变频因子智能卡的实现方法流程图。图2中，本实施例使用的智能卡为T1正向97卡，操作该智能卡的实现方法的具体步骤包括：

步骤201，读卡器与主机建立连接，将T1正向97卡插入读卡器插槽。

步骤202，读卡器给T1正向97卡发送复位信号，该T1正向97卡向读卡器返回复位应答ATR。

本实例中，T1正向97卡返回的复位应答ATR具体为：3b fa 97 00 00 8131 fe 45 4a 43 4f 50 34 31 56 32 32 31 12。其中，该复位应答第三位97对应接口字符的TA1，末尾12对应校验字符TCK。

步骤203，读卡器根据该T1正向97卡返回的复位应答ATR判断其工作时钟周期TA1等于97是否在标准值范围内，是，则变频协商命令后执行步骤213，否，执行步骤204。标准范围内的工作时钟周期的值如下表(表1，PPS波特率表)。

表1：PPS波特率表

其中，标记浅色(字体未加深)的为显性有效的53种波特率，其余的都跟这53种重合。表格横行第一行为D，第二行为D1，D2，……D9，第三行为D1，D2，……，D9的值。竖行第一行为F，第二行为F的值，由此知本实例中，该T1正向97卡的工作时钟周期TA1等于97，不在标准的工作时钟周期范围内，故执行步骤204。

步骤204，读卡器查询其预置的工作时钟周期变换表，找到该智能卡的工作时钟周期TA1的值97在工作时钟周期变换表中所对应的标准范围内的值。本实施例中，读卡器内预置的工作时钟周期变换表见下表(表2，读卡器预置的工作时钟周期变换表)。

表2：读卡器预置的工作时钟周期变换表

其中，超频的智能卡一般是97卡，欲使该97卡能被读卡器识别，则要使其工作时钟周期TA1的值变化为标准范围内的工作时钟周期的值，即变为低频值，而变为低频要考虑智能卡的工作等待时间，所以把速率减慢就要往时钟频率变换因子F相同的速率变换，17卡是同样的道理。实际应用中，还有一些不规则的智能卡，使用了D参数预留的A-F，这种卡的速度比标准的速度要慢，支持的时候可以直接变成默认的标准范围内的工作时钟周期的值11使用。这些不规则的智能卡的FD参数为：xA，xB，xC，xD，xE，xF，其中x代表F的值从1-6，8-D，这类不规则的卡速度都比较慢，一般采用默认值11。默认的标准范围的工作时钟周期的值11可以存储在读卡器内预置的工作时钟周期变换表中，也可以单独存储于读卡器内。

由此可知，该T1正向97卡的工作时钟周期TA1等于97在工作时钟周期变换表中对应的标准范围内的工作时钟周期的值可以为默认值11或其它低频的值，如：94、93、92等。在本实施例中，取工作时钟周期变换表中对应的标准范围内的值94。

步骤205，读卡器将其接收到的T1正向97卡返回的复位应答ATR中的工作时钟周期TA1的值97替换为工作时钟周期变换表中查找到的标准范围内的工作时钟周期的值94。

步骤206，读卡器根据其替换工作时钟周期后的T1正向97卡的复位应答重新计算该复位应答的校验字符TCK的值。

具体地，在步骤205之后，T1正向97卡返回读卡器的复位应答ATR为3b fa 94 00 00 81 31 fe 45 4a 43 4f 50 34 31 56 32 32 31 12，则为使复位应答的校验字符TCK的值满足复位应答ATR中fa到31的异或值为零，读卡器重新计算校验字符TCK，得其结果11，则，重新计算后的校验字符TCK为11。

步骤207，读卡器将复位应答中的工作时钟周期TA1的值由97替换为标准范围内的工作时钟周期的值94后，读卡器等T1正向97卡返回的复位应答ATR中的校验字符TCK的值由12替换为11。

步骤208，读卡器将T1正向97卡返回的替换后的复位应答ATR发送到主机。

步骤209，主机接收到读卡器发送的复位应答ATR后，向读卡器发送变频协商命令PPS，ff 11 94 7a，其中ff对应PPSS，第一个11对应PPS0，94对应PPS1，7a对应校验字符PCK。

步骤210，读卡器接收到主机发送的变频协商命令PPS：ff 11 94 7a后，将协商参数PPS1对应的值94替换为T1正向97卡能识别的值97。

将协商参数PPS1对应的值94替换为T1正向97卡能识别的值97，其过程是在读卡器中，读卡器查询预先存储的工作时钟周期变换表。在本实施例中，是查询表2。PPS1对应的值94，是标准范围内的工作时钟周期的值，根据该值查询预置的工作时钟周期变换表，查找与之对应的非标准范围内的工作时钟周期的值，查找到的值就是复位应答中的原工作时钟周期的值，得到查询结果为97。读卡器将变频协商命令中的协商参数PPS1对应的值94替换为在工作时钟周期变换表中查找到复位应答中的原工作时钟周期的值97。

步骤211，读卡器根据PPS1替换后的主机返回的变频协商命令PPS，重新计算校验字符PCK的值。

具体地，在步骤210之后，主机发送的变频协商命令PPS具体为ff 1197 7a，则为使变频协商命令PPS的校验字符PCK的值满足变频协商命令PPS中PPSS到PCK所有字符的异或值为零，读卡器重新计算校验字符PCK，得其结果为79，则，重新计算后的校验字符PCK为12。

步骤212，读卡器将变频协商命令中的协商参数PPS1的值由94替换为97后，再将变频协商命令PPS的校验字符PCK的值由7a替换为79。

步骤213，读卡器将变频协商命令发送T1正向97卡，主机通过读卡器与T1正向97卡进行数据通信，结束。

其中，读卡器把修改过的主机发送PPS数据发给T1正向97卡，T1正向97卡返回同样的PPS数据即表示协商成功，之后的读卡器与T1正向97卡之间的APDU过程不涉及工作时钟周期的问题，读卡器与T1正向97卡就可以按照协定的工作时钟周期97来传送数据。

在本实施例中，步骤203、步骤220还可以通过如下方式实现：

步骤203’，读卡器根据该T1正向97卡返回的复位应答ATR判断其工作时钟周期TA1等于97是否在标准值范围内，是，则变频协商命令后执行步骤213，否，存储T1正向97卡的工作时钟周期97，并执行步骤204。

步骤210’，读卡器接收到主机发送的变频协商命令PPS：ff 11 94 7a后，将协商参数PPS1对应的值94替换为T1正向97卡能识别的值97。

其中，读卡器不必查询表格2，直接将协商参数PPS1对应的值94替换为步骤203存储的T1正向97卡的工作时钟周期值97。

在本实施例中，T1正向97卡的复位应答中的工作时钟周期TA1的值97也可以使用读卡器预先存储的默认值11进行替换，该默认值11可以单独存储，也可以存储于工作时钟周期变化表中。此时，步骤204-步骤213还可以通过如下过程实现：

步骤204”，读卡器存储其接收到的T1正向97卡返回的复位应答ATR中的工作时钟周期TA1的值97。

其中，读卡器存储其接收到的T1正向97卡返回的复位应答ATR中的工作时钟周期TA1的值97，原因同实施例1，不再赘述。

步骤205”，读卡器将其接收到的T1正向97卡返回的复位应答ATR中的工作时钟周期TA1的值97替换为默认的标准范围的工作时钟周期的值11。

步骤206”，读卡器根据其替换工作时钟周期后的T1正向97卡的复位应答中的工作时钟周期的值11重新计算该复位应答中的校验字符TCK的值。

具体地，在步骤205”之后，T1正向97卡返回读卡器的复位应答ATR为3b fa 11 00 00 81 31 fe 45 4a 43 4f 50 34 31 56 32 32 31 12，则为使复位应答的校验字符TCK的值满足复位应答ATR中fa到31的异或值为零，读卡器重新计算校验字符TCK，得其结果94，则，重新计算后的校验字符TCK为94。

步骤207”，读卡器将复位应答ATR中的工作时钟周期TA1的值由97替换为11后，再将T1正向97卡返回的复位应答ATR中的校验字符TCK的值由12替换为94。

步骤208”，读卡器将T1正向97卡返回的替换后的复位应答ATR发送到主机。

步骤209”，主机接收到读卡器发送的复位应答ATR后，向读卡器发送变频协商命令PPS，ff 11 11 ff，其中ff对应PPSS，第一个11对应PPS0，第二个11对应PPS1，第二个ff对应校验字符PCK。

步骤210”，读卡器接收到主机发送的变频协商命令PPS：ff 11 11 ff后，将变频协商命令中的协商参数PPS1对应的值11替换为T1正向97卡能识别的值97。

因为标准范围的工作时钟周期的值使用的是默认值，所以将变频协商命令中的协商参数PPS1对应的值11替换为T1正向97卡能识别的值，其过程是读卡器使用步骤204”存储的复位应答ATR中的原工作时钟周期TA1的值97替换变频协商命令的协商参数PPS1对应的值11。

步骤211”，读卡器根据PPS1替换后的主机返回的变频协商命令PPS，重新计算校验字符PCK的值。

具体地，在步骤210”之后，主机发送的变频协商命令PPS具体为ff 1197 ff，则为使变频协商PPS的校验字符PCK的值满足变频协商命令PPS中PPSS到PCK所有字符的异或值为零，读卡器重新计算校验字符PCK，得其结果为79，则，重新计算后的校验字符PCK为79。

步骤212”，读卡器将变频协商命令中的协商参数PPS1的值由11替换为97后，再将变频协商命令PPS中的校验字符PCK的值由ff替换为79。

步骤213”，读卡器将变频协商命令发送T1正向97卡，主机通过读卡器与T1正向97卡进行数据通信，结束。

T1正向97卡返回同样的PPS数据即表示协商成功，之后读卡器与T1正向97卡就可以按照协定的工作时钟周期97来传送数据。

在本发明中，读卡器所做的替换动作，不涉及主机，这样主机就可以操作ISO7816协议规定之外的工作时钟周期的智能卡。

实际应用中，还存在一种智能卡其返回的复位应答ATR中不含有校验字符TCK；如，T0反向97卡，其返回的复位应答具体为：

3f 7a 97 00 00 4a 43 4f 50 34 31 56 32 32 31；

而T1正向97卡返回的复位应答：

3b fa 97 00 00 81 31 fe 45 4a 43 4f 50 34 31 56 32 32 31 12；

相比可知，T0反向97卡不包括校验字符，则，在读卡器收到T0反向97卡返回的复位应答并替换其中的工作时钟周期TA1后，不必重新计算并替换复位应答中的工作时钟周期的校验字符TCK，其他步骤同T1正向97卡，具体实现过程不再赘述。

实施例3

实施例3为实施例1或实施例2中所涉及到的读卡器，如图3所示是本发明提供的操作超范围变频因子智能卡的读卡器的结构示意图。图3中，操作超范围变频因子智能卡的读卡器，包括智能卡通信接口模块301、控制模块305、存储模块304、主机通信接口模块308，还包括获取模块302、判断模块303和替换模块307。

智能卡通信接口模块301，用于实现读卡器与智能卡之间的通信。

控制模块305，用于控制各模块之间的协调工作。

存储模块304，用于存储程序及算法、数据。

主机通信接口模块308，用于实现读卡器与主机之间的通信。

获取模块302，用于根据智能卡返回的复位应答，获取复位应答中的工作时钟周期的值。

判断模块303，用于根据获取模块获取的复位应答中工作时钟周期的值，判断智能卡的复位应答中的工作时钟周期的值是否在标准范围之内。如果复位应答中的工作时钟周期的值在标准范围之内，则控制模块305直接将复位应答通过主机通信接口模块308发送给主机。否则，控制模块305控制替换模块对复位应答中的因子进行替换。

本发明的操作超范围变频因子智能卡的读卡器，还可以包括预存模块306。预存模块中预先存储工作时钟周期表，或者预先存储的默认的标准范围内的工作时钟周期的值。所述工作时钟周期变换表存储非标准范围内的工作时钟周期的值及其对应的标准范围内的工作时钟周期的值；或者还可以还存储默认的标准范围内的工作时钟周期的值。

替换模块307，用于替换复位应答中的工作时钟周期的值；还用于替换主机发送的变频协商命令中的协商参数的值和主机发送的变频协商命令中的校验字符的值。替换模块307包括第一替换单元3071、第一反替换单元3074、第二计算单元3075和第二反替换单元3076。

第一替换单元3071，用于查询所述预存模块306中存储的工作时钟周期变换表，获取所述复位应答中工作时钟周期的值所对应的标准范围内的工作时钟周期的值，并用所述标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中工作时钟周期的值。

或者，第一替换单元3071还可以用于查询所述预存模块中存储的工作时钟周期变换表，获取默认的标准范围内的工作时钟周期的值，并用所述默认的标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中工作时钟周期的值。

或者，第一替换单元3071还可以用于获取所述预存模块中存储的默认的标准范围内的工作时钟周期的值，并用所述默认的标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中工作时钟周期的值。

替换模块307还用于替换复位应答中的校验字符的值。此时，替换模块307还包括第一计算单元3072、第二替换单元3073。

第一计算单元3072，用于根据替换后的复位应答中的工作时钟周期的值，重新计算复位应答中的校验字符的值。

第二替换单元3073，用于将复位应答中的校验字符的值替换为所述第一计算单元3072重新计算后的复位应答中的校验字符的值。

第一反替换单元3074，用于查询所述工作时钟周期变换表，获取所述主机发送的变频协商命令中的协商参数的值所对应的所述复位应答中的原工作时钟周期的值，并用所述复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述主机发送的变频协商命令中的协商参数的值。当第一替换单元3071，查询所述预存模块306中存储的工作时钟周期变换表，获取复位应答中工作时钟周期的值所对应的标准范围内的工作时钟周期的值，并用所述标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中工作时钟周期的值时，则第一反替换单元3074相应地查询所述工作时钟周期变换表，获取所述主机发送的变频协商命令中的协商参数的值所对应的所述复位应答中的原工作时钟周期的值，并用所述复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述主机发送的变频协商命令中的协商参数的值

或者，第一反替换单元3074，用于查询预存模块，获取所述复位应答中的原工作时钟周期的值，并用所述复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述主机发送的变频协商命令中的协商参数的值。当第一替换单元3071查询所述预存模块中存储的工作时钟周期变换表，获取默认的标准范围内的工作时钟周期的值，并用所述默认的标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中工作时钟周期的值时；或者，第一替换单元3071直接获取预存模块中单独存储的默认的标准范围内的工作时钟周期的值，并用该默认的标准范围内的工作时钟周期的值替换复位应答中工作时钟周期的值时，则第一反替换单元3074相应地查询预存模块，获取复位应答中的原工作时钟周期的值，并用所述复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述主机发送的变频协商命令中的协商参数的值。

第二计算单元3075，用于根据替换后的变频协商命令中的协商参数的值，重新计算变频协商命令中的校验字符的值。

第二反替换单元3076，用于将主机发送的变频协商命令中的校验字符的值替换为第二计算单元3075重新计算后的变频协商命令中的校验字符的值。

替换后的主机变频协商命令通过智能卡通信接口模块301发送给智能卡。

实施例4

实施例4是实施例3所具体描述的读卡器与主机、智能卡组成的系统，如图4所示是本发明实施例4提供的操作超范围变频因子智能卡的系统结构示意图。图4中，本发明提供的操作超范围变频因子智能卡的系统，由主机401、读卡器402和智能卡403顺序连接组成。读卡器402通过插槽或者卡座与智能卡403连接；主机401通过ps/sc接口与读卡器402连接。

读卡器402用于根据智能卡403返回的复位应答，判断复位应答中的工作时钟周期的值是否在标准范围之内；当复位应答中的工作时钟周期的值在标准范围之内时，将所述复位应答发送给主机；当复位应答中的工作时钟周期的值不在标准范围之内时，替换复位应答中的工作时钟周期的值和复位应答中的校验字符的值，再将替换后的复位应答发送给主机；在接收到主机发送的变频协商命令后，替换变频协商命令中的协商参数的值和变频协商命令中的校验字符的值；智能卡403的复位应答提供标准范围内或者非标准范围内的工作时钟周期。

本发明通过在读卡器中预置工作时钟周期变换表或工作时钟周期变换表、原工作时钟周期值、默认工作时钟周期值中的任意一种组合，使得返回的复位应答中的工作时钟周期为任意值的智能卡，均可在相应的读卡器中使用，解决了主机操作系统不能操作超范围变频因子的智能卡的问题，提高了读卡器与智能卡的兼容性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (24)

1.一种操作超范围变频因子智能卡的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

步骤1：读卡器与主机建立连接，智能卡插入所述读卡器；

步骤2：所述智能卡返回复位应答，所述读卡器根据所述智能卡返回的复位应答，判断所述智能卡的工作时钟周期的值是否在标准范围之内，如果是，则执行步骤3；否则，执行步骤4；

步骤3：所述读卡器发送所述复位应答给所述主机，并下发所述主机发送的变频协商命令给所述智能卡，所述主机通过所述读卡器与所述智能卡进行数据通信，结束；

步骤4：所述读卡器用标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中的工作时钟周期的值，并替换复位应答中的校验字符的值，发送所述替换后的复位应答给所述主机；

步骤5：所述主机下发变频协商命令给所述读卡器，所述读卡器替换所述变频协商命令中的协商参数的值，并替换所述变频协商命令中的校验字符的值，所述读卡器将替换后的变频协商命令下发给智能卡，所述主机通过所述读卡器与所述智能卡进行数据通信，结束。

2.根据权利要求1所述的一种操作超范围变频因子智能卡的方法，其特征在于，所述读卡器中预先存储工作时钟周期变换表；所述工作时钟周期变换表中存储非标准范围内的工作时钟周期的值及其对应的标准范围内的工作时钟周期的值。

3.根据权利要求2所述的一种操作超范围变频因子智能卡的方法，其特征在于，所述读卡器中预先存储默认的标准范围内的工作时钟周期的值，所述默认的 标准范围内的工作时钟周期的值存储于所述读卡器中的工作时钟周期变换表中或单独存储于所述读卡器中。

4.根据权利要求2或3所述的一种操作超范围变频因子智能卡的方法，其特征在于，所述步骤4还包括，读卡器存储所述复位应答中的原工作时钟周期的值。

5.根据权利要求2所述的一种操作超范围变频因子智能卡的方法，其特征在于，所述读卡器用标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中的工作时钟周期的值具体是，所述读卡器查询预先存储的工作时钟周期变换表，得到所述复位应答中的工作时钟周期的值所对应的标准范围内的工作时钟周期的值，所述读卡器用所述标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中的工作时钟周期的值。

6.根据权利要求3所述的一种操作超范围变频因子智能卡的方法，其特征在于，所述读卡器用标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中的工作时钟周期的值具体是，所述读卡器查询预先存储的工作时钟周期变换表，得到默认的标准范围内的工作时钟周期的值，所述读卡器用所述默认的标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中的工作时钟周期的值；

或

所述读卡器用预先存储的默认的标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中的工作时钟周期的值。

7.根据权利要求1所述的一种操作超范围变频因子智能卡的方法，其特征在于，所述替换复位应答中的校验字符的值具体是，所述读卡器根据所述替换后的复位应答中的工作时钟周期的值，重新计算复位应答的校验字符的值，并用所述计算得到的校验字符的值替换复位应答中的校验字符的值。

8.根据权利要求5所述的一种操作超范围变频因子智能卡的方法，其特征在于，所述读卡器替换所述变频协商命令中的协商参数的值具体是，所述读卡器查询预先存储的工作时钟周期变换表，得到所述变频协商命令中的协商参数的值所 对应的复位应答中的原工作时钟周期的值，所述读卡器用所述复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述变频协商命令中的协商参数的值；

或

所述读卡器用其存储的复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述变频协商命令中的协商参数的值。

9.根据权利要求6所述的一种操作超范围变频因子智能卡的方法，其特征在于，所述读卡器替换所述变频协商命令中的协商参数的值具体是，所述读卡器用其存储的复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述变频协商命令中的协商参数的值。

10.根据权利要求8或9所述的一种操作超范围变频因子智能卡的方法，其特征在于，所述替换变频协商命令中的校验字符的值具体是，所述读卡器根据所述替换后的变频协商命令中的协商参数的值，重新计算变频协商命令的校验字符的值，并用所述计算得到的校验字符的值替换变频协商命令中的校验字符的值。

11.一种操作超范围变频因子智能卡的读卡器，包括智能卡通信接口模块、控制模块、存储模块、主机通信接口模块，其特征在于，还包括获取模块、判断模块和替换模块；

所述获取模块，用于根据智能卡返回的复位应答，获取复位应答中的工作时钟周期的值；

所述判断模块，用于根据获取模块获取的复位应答中工作时钟周期的值，判断智能卡的复位应答中的工作时钟周期的值是否在标准范围之内；

所述替换模块，用于在所述复位应答中工作时钟周期的值不在标准范围内时，替换复位应答中的工作时钟周期的值，并替换所述复位应答中的校验字符的值；还用于替换主机发送的变频协商命令中的协商参数的值和主机发送的变频协商命令中的校验字符的值。

12.根据权利要求11所述的一种操作超范围变频因子智能卡的读卡器，其特 征在于，所述读卡器还包括预存模块，用于存储工作时钟周期变换表，所述工作时钟周期变换表存储非标准范围内的工作时钟周期的值及其对应的标准范围内

的工作时钟周期的值。

13.根据权利要求12所述的一种操作超范围变频因子智能卡的读卡器，其特征在于，所述预存模块还用于存储默认的标准范围内的工作时钟周期的值，所述默认的标准范围内的工作时钟周期的值存储于预存模块中的工作时钟周期变换表中或单独存储于预存模块中。

14.根据权利要求12或13所述的一种操作超范围变频因子智能卡的读卡器，其特征在于，所述预存模块还用于存储所述复位应答中的原工作时钟周期的值。

15.根据权利要求12所述的一种操作超范围变频因子智能卡的读卡器，其特征在于，所述替换模块包括第一替换单元，用于查询所述预存模块中存储的工作时钟周期变换表，获取所述复位应答中工作时钟周期的值所对应的标准范围内的工作时钟周期的值，并用所述标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中工作时钟周期的值。

16.根据权利要求13所述的一种操作超范围变频因子智能卡的读卡器，其特征在于，所述替换模块包括第一替换单元，用于查询所述预存模块中存储的工作时钟周期变换表，获取默认的标准范围内的工作时钟周期的值，并用所述默认的标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中工作时钟周期的值

或

所述替换模块包括第一替换单元，用于获取所述预存模块中存储的默认的标准范围内的工作时钟周期的值，并用所述默认的标准范围内的工作时钟周期的值替换所述复位应答中工作时钟周期的值。

17.根据权利要求11所述的一种操作超范围变频因子智能卡的读卡器，其特征在于，所述替换模块还包括：

第一计算单元，用于根据替换后的复位应答中的工作时钟周期的值，重新计 算复位应答中的校验字符的值；

第二替换单元，用于将复位应答中的校验字符的值替换为所述第一计算单元重新计算后的复位应答中的校验字符的值。

18.根据权利要求15所述的一种操作超范围变频因子智能卡的读卡器，其特征在于，所述替换模块包括第一反替换单元，用于查询所述工作时钟周期变换表，获取所述主机发送的变频协商命令中的协商参数的值所对应的所述复位应答中的原工作时钟周期的值，并用所述复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述主机发送的变频协商命令中的协商参数的值。

19.根据权利要求15所述的一种操作超范围变频因子智能卡的读卡器，其特征在于，所述替换模块包括第一反替换单元，用于查询预存模块，获取所述复位应答中的原工作时钟周期的值，并用所述复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述主机发送的变频协商命令中的协商参数的值。

20.根据权利要求16所述的一种操作超范围变频因子智能卡的读卡器，其特征在于，所述替换模块包括第一反替换单元，用于查询预存模块，获取所述复位应答中的原工作时钟周期的值，并用所述复位应答中的原工作时钟周期的值替换所述主机发送的变频协商命令中的协商参数的值。

21.根据权利要求18-20任一项权利要求所述的一种操作超范围变频因子智能卡的读卡器，其特征在于，所述替换模块还包括：

第二计算单元，用于根据替换后的变频协商命令中的协商参数的值，重新计算变频协商命令中的校验字符的值；

第二反替换单元，用于将主机发送的变频协商命令中的校验字符的值替换为重新计算变频协商命令中的校验字符的值。

22.一种操作超范围变频因子智能卡的系统，由顺序连接的主机、读卡器和智能卡组成，其特征在于，所述读卡器用于根据智能卡返回的复位应答，判断复位应答中的工作时钟周期的值是否在标准范围之内； 

当复位应答中的工作时钟周期的值在标准范围之内时，将所述复位应答发送给主机；

当复位应答中的工作时钟周期的值不在标准范围之内时，替换复位应答中的工作时钟周期的值和复位应答中的校验字符的值，再将替换后的复位应答发送给主机；在接收到主机发送的变频协商命令后，替换变频协商命令中的协商参数的值和变频协商命令中的校验字符的值；

所述智能卡提供标准范围内或者非标准范围内的工作时钟周期。

23.根据权利要求22所述的一种操作超范围变频因子智能卡的系统，其特征在于，所述主机包括pc/sc接口的操作系统。

24.根据权利要求22所述的一种操作超范围变频因子智能卡的系统，其特征在于，所述读卡器通过插槽或者卡座与智能卡连接。 

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