CN101706860A - 一种读卡器及智能卡 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种读卡器及智能卡,智能卡预先存储有操作指示信息,该读卡器包括:指示信息读取单元,用于读取智能卡上预先存储的操作指示信息;指示信息解析单元,用于对所述指示信息读取单元所读取的操作指示信息进行解析,获得读卡器要执行的操作信息;操作执行单元,用于根据所述指示信息解析单元获得的读卡器要执行的操作信息调用相应的指令执行对应操作,在操作执行过程中向智能卡发送数据,并依据从智能卡接收的数据确定下一步操作,完成与智能卡的交互通信过程。利用本发明所提供的读卡器按预定指令执行流程完成与智能卡的通信,从而使读卡器硬件底层软件统一化。

Description

一种读卡器及智能卡
技术领域
本发明涉及IC卡技术领域,具体涉及一种读卡器及智能卡。
背景技术
IC卡又叫智能卡(Smart Card),一般用于指一张给定大小的塑料卡片,上面封装了集成电路芯片,用于存储和处理数据。IC卡根据接口模块通信原理及封装方式的不同,又可分为接触式IC卡和非接触式IC卡两类。IC卡技术被广泛应用于社会的各个领域,也极大地方便了人们的生活。主要应用为:
接触式IC卡:社会保障个人IC卡、交通管理卡、市场管理卡、报税卡、加油卡、智能住宅小区管理卡、病例卡、校园卡、电话卡、电表卡、燃气预付费卡、预付费电卡、预付费电视卡、手机SIM卡、食堂收费卡、会员卡等。用于安全性要求较高,读写频率要求不高、读写速度要求较低的场合。
非接触卡:第二代公民身份证、市民卡、公交收费卡、高速公路收费卡、停车场收费卡、门禁卡、员工考勤卡、公园等门票IC卡等,用于读写频率较高,读写速度要求高、应用环境比较恶劣,安全要求不太高的场合。
IC卡读卡器又叫IC卡读写机具,它是遵循一定的协议,与IC卡建立通信关系,对IC卡进行读写操作的工具。随着IC卡在社会各领域的广泛应用,各种各样的IC卡读写机具也应运而生。
如图1所示,IC卡读卡器一般的结构:包括中央处理单元CPU、RAM、读写单元、FLASH、I/O控制单元、通讯单元。底层驱动程序存放在FLASH中;读写单元选择接触与非接触方式与IC卡片进行通信实现对IC卡片的数据读写;I/O控制单元用于提供LED显示或按键选择I/O口等。
在目前的应用中,IC卡广泛的应用领域带来了各种各样IC卡读卡器。使用IC卡读卡器识别不同结构卡片的应用也越来越广泛,尤其是作为个人身份认证识别的非接触IC卡的门禁读卡器及门禁系统越来越被广泛使用,出入口门禁安全管理系统是新型现代化安全管理系统,它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体,它涉及电子、机械、光学、计算机技术、通讯技术等诸多新技术。它是重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施。适用各种机要部门,如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间、智能化小区、工厂、学校等。门禁系统早已超越了单纯的门道及钥匙管理,它已经逐渐发展成为一套完整的出入管理系统。它在工作环境安全、人事考勤管理等行政管理工作中发挥着巨大的作用。
一方面,门禁系统多是独立运行,各个单位或部门单独管理.由于管理的多样性,导致不同门禁系统中的关键设备读卡器硬件底层软件很难统一化,不同的门禁系统中的读卡器具有不同的指令执行流程,一个门禁系统中的读卡器应用就必须定制一个底层软件(一套指令执行流程)的纷繁局面.另一方面,对于门禁系统中的读卡器所读写的门禁IC卡,必须是使用特定文件存储目录结构的卡片.这是因为读卡器在执行读卡指令时驱动程序中要事先设置其要读写的卡片内信息在卡片中的存储位置,而卡片内信息在卡片中的存储位置是取决于卡片的文件存储目录结构的,因此要求一个读卡器所读写的IC卡片的文件存储目录结构是特定的.如果在门禁IC卡中的文件存储目录结构发生改变的情况下,读卡器在执行读卡命令时,利用原驱动程序是无法找到要读取的卡片内信息,就需要由软件开发人员修改读卡器的底层驱动程序,经过重新编译和调试,再下载读卡器中,带来工作量大、可靠性差、读卡器版本维护和更新成本大的问题.
发明内容
本发明提供一种读卡器及智能卡,用于解决现有技术中存在的不同门禁系统中的读卡器采用不同的指令执行流程,造成读卡器硬件底层软件很难统一化的问题。
本发明提供了一种读卡器,包括:
指示信息读取单元,用于读取智能卡上预先存储的操作指示信息;
指示信息解析单元,用于对所述指示信息读取单元所读取的操作指示信息进行解析,获得读卡器要执行的操作信息;
操作执行单元,用于根据所述指示信息解析单元获得的读卡器要执行的操作信息调用相应的指令执行对应操作,在操作执行过程中向智能卡发送数据,并依据从智能卡接收的数据确定下一步操作,完成与智能卡的交互通信过程。
本发明还提供了一种与上述读卡器所对应的智能卡,包括:
操作指示信息存储单元,其存储有用于指示读卡器所要执行的操作的操作指示信息;
操作指示信息发送单元,用于与读卡器通信时首先将操作指示信息存储单元所存储的操作指示信息发送给读卡器;
交互单元,用于在读卡器依据操作指示信息执行操作的过程中,完成与读卡器的交互通信。
本发明有益效果如下:
1)通过智能卡上的操作指示信息存储单元,可以按预定指令执行流程设置命令码集合,使读卡器按预定指令执行流程完成与智能卡的通信,从而使读卡器硬件底层软件统一化;
2)由于可以采用PC机编写配置信息,使更多的非专业开发人员可以随时达到在不需要重新修改编译并调试底层程序的情况下,实现对读卡器指令中的指令参数的修改,节省了时间和人力,使得可靠性稳定,大大减少了工作量。
附图说明
图1为现有读卡器的结构图;
图2为本发明实施例一中读卡器的结构图;
图3为本发明实施例一中智能卡的文件存储目录结构;
图4为本发明实施例一中读卡器的指令执行流程图;
图5为本发明实施例一中读卡器与卡片的通信流程图;
图6为本发明实施例二中读卡器的结构图。
具体实施方式
如图2所示,本发明提供了一种读卡器,该读卡器包括:指示信息读取单元、指示信息解析单元、操作执行单元,优选地,该读卡器还包括:通讯单元、存储单元和对应关系设置单元,其中:
通讯单元,负载读卡器与智能卡之间的数据通信;
存储单元,用于预先存储读卡器执行不同操作所调用的指令;
对应关系设置单元,用于预先设置存储单元中的指令与命令码之间的对应关系;
指示信息读取单元,用于读取智能卡上预先存储的操作指示信息;
指示信息解析单元,用于对所述指示信息读取单元所读取的操作指示信息进行解析,获得读卡器要执行的操作信息;
操作执行单元,用于根据所述指示信息解析单元获得的读卡器要执行的操作信息调用相应的指令执行对应操作,在操作执行过程中向智能卡发送数据,并依据从智能卡接收的数据确定下一步操作,完成与智能卡的交互通信过程。
本发明所提供的与上述读卡器对应的智能卡除了一般所具有的结构外,还包括:操作指示信息存储单元,本所示所提供的与上述读卡器对应的智能卡包括:操作指示信息存储单元,其存储有用于指示读卡器所要执行的操作的操作指示信息;操作指示信息发送单元,用于与读卡器通信时首先将操作指示信息存储单元所存储的操作指示信息发送给读卡器;交互单元,用于在读卡器依据操作指示信息执行操作的过程中,完成与读卡器的交互通信。优先地操作指示信息存储单元所存储的操作指示信息包括按预定指令执行流程所设置的命令码集合,及与所述命令码集合绑定的指令参数。
依照本发明的实施例一中,给出能规范读卡器的通信流程的读卡器具体实施方式,避免对不同的读卡器应用系统中的读卡器,需要编写不同的软件实现各自的通信流程的问题。
一般智能卡片中的文件存储目录结构,如果应用到门禁系统时,在主文件下存储门禁应用目录和其它应用目录。而在门禁应用目录下具有应用密钥文件、卡片个人信息,卡片个人信息目录下具有卡号和卡相关文件。本实施例中所提供的智能卡,如图3所示,还在IC卡的卡片文件结构上开辟命令码数据区,即本实施例中所提供的智能卡具有操作指示信息存储单元,所存储的命令码数据为按预定指令执行流程所设置的命令码集合。通过事先设置的命令码与读卡器所执行的指令的对应关系,读卡器可以对命令码集合进解析得到命令码集合所对应的流程指令。对应地,指示信息读取单元所读取的操作指示信息包括按预定指令执行流程所设置的命令码集合;指示信息解析单元对所述指示信息读取单元所读取的命令码集合,按预先设置的命令码与指令的对应关系,进行解析获得与命令码集合所对应的指令集;操作执行单元逐一调用并执行所述指令集中的指令,按预定指令执行流程完成与智能卡的交互通信过程。这样读卡器底层软件,除了正常的非接触读写功能外,所有对智能卡的操作流程完全依赖于智能卡上的命令码数据区,所有操作遵循事先设置的原则,只要按命令码数据区里的数据,读卡器仅仅是读出数据,解释数据,执行设置的命令。对于卡片来说,不同的命令码数据,决定了卡片的作用及性质。
以门禁系统为例,门禁读卡器与智能卡通信时,当读到一张智能卡的操作指示信息存储单元中的命令码集合时,将命令码集合全部备份到读卡器内存,逐条按照设置的命令码与指令的对应关系,解析命令码集合得到其对应的流程指令.表1所示的存储单元预先存储的读卡器执行不同操作所调用的指令举例,对应关系设置单元给出了表1中每一条指令所对应的命令码TAG,表1还示出了每一条指令执行时所完成的操作,即命令码代表什么执行操作,对应可以找到执行该操作的指令,预先存储的指令集实际是事先设置了命令码与读卡器通信流程所执行指令的对应关系,读卡器根据命令码来调用相应的指令从而实现按预定流程通信.
表1预先存储的约定指令集
指令 命令内容(操作信息)   TAG命令码
  PutXRAM(destination addrress,constant)  写入指定偏移位置处 01
  MOVString(Destinationaddress,Source address,Copylength)  从源偏移位置开始截取指定长度的内容赋值给目标地址 02
  SaveSMToVar(Destinationaddress)  将执行当前COS命令返回的命令码以及执行结果保存到目标地址。 03
  Goto(segment)  跳转到指定段的起始序列处。   04
  VarCmpJmp(address1,address2,length,less skip address,equalskip address,greater skip address)  比较两个指定地址内容,小于(address2<address1)、相等(address2=address1)或大于(address2>address1)则跳转到指定的位置或退出。 05
  Creditforload(KeyID,Sum,TerminalID,S-No,MAC3) 金融消费命令 09
  ExtAuth(NAD,DKeyID,SKeyID,Lable,DisfAdd) 内部认证命令 0A
  RunRFMDPTR(DestinationAddress)  执行缓存区中指定地址起始的卡片APDU指令 0B
  MSG(ErrID)  提示出错代码。   0C
  TR(ICC Command)  向卡发送卡片命令   0D
  ADD(addr1,addr2,Len,addr3)  数据加法函数   0E
指令 命令内容(操作信息)   TAG命令码
  MINUS(addr1,addr2,Len,addr3)  数据减法函数   0F
  WITH(addr1,addr2,Len,addr3)  数据与函数   10
  OR(addr1,addr2,Len,addr3)  数据或函数   11
  SendRecorder(add1,Len)  上传记录   12
  CordNumber(CardN,Len)  向后台系统查询卡号   13
  ...  ...   ...
如表1所示,存储单元预先存储的指令具有缺省指令参数,这里所说的缺省指令参数是具体是指在按所操作指示信息调用存储单元内的指令时,在没有进行更新配置的情况下,指令执行时所用到的参数为上次更新后的指令参数为缺省指令参数。第一次使用时,以事先设置的指令参数为缺省指令参数。
在智能卡按预定指令执行流程设置的命令码集合时,还可以设置与命令码集合绑定的指令参数,相应地,读卡器中的指示信息读取单元还用于读取智能卡预先存储的与命令码集合绑定的指令参数;该读卡器还包括:参数更新单元,用于利用所述与命令码绑定的指令参数更新存储单元内指令的缺省指令参数;所述操作执行单元,在参数更新单元完成上述更新后,逐一调用并执行所述指令集中的指令,按预定指令执行流程完成与智能卡的交互通信过程。
这样,从智能卡读取的操作指示信息的格式如表2所示:
表2操作指示信息的格式
  0字节(TAG)   1字节(LE)  参数1(P1)  参数2(P2)  参数3(P3) ……
  命令码   后续参数长度
其中,TAG为命令码,对应读卡器上存储单元内指令集中不同的指令,指令集中不同指令的TAG码不同,实现的功能也不同;LE为TAG命令后续参数长度,后面对应着相应指令参数。而智能卡上的命令码所对应的指令是包含在事先设置并存储在读卡器上存储单元内的指令集中,根据不同应用指令集可以增加或删减。
因此,卡片发行时,除了必要的卡片信息和应用密钥,在应用目录下还有专用的命令码数据区,命令码数据区是按照事先设想要实现的指令执行流程,用《约定指令集》里的指令以十六进制数编写,这个区域设计为只读,认证后可改写。指令集中包含算术运算、跳转指令,条件判断,数据存储、卡片专用命令、错误信息提示等功能的指令,就可以指导卡片和读卡器之间的数据交互,同时按照预先指定流程使读卡器完成其他操作。如图4示出了读卡器指令执行流程。
对于门禁系统,如图5所示,读取卡片内的命令码数据后,查找到对应的指令集合,逐条执行指令集合中的指令,完成以下通信流程:
首先读取卡片内的唯一卡号,供门禁系统内部认证使用;
判断是否认证成功,若失败,则返回失败信息并退出与卡片的通信;
若认证成功,则读取卡内的卡信息文件,将卡号及有效期在读卡器内存指定位置;
读卡器本机向后台查询卡号,判断卡号是否为本门禁系统的卡,通过继续,反之报非系统卡,退出与卡片的通信;
读卡器查询系统时间,比较卡片有效期与读卡器系统时间判断卡片是否在有效期内;
若在有效期内,则整理开门数据上传后台,放行门锁打开;
若不在有效期内,则报卡片失效,退出与卡片的通信。
将记录数据上传系统,成功,流程结束。
依照本发明的实施例二中,与实施例一相同的是,该读卡器包括指示信息读取单元、指示信息解析单元、操作执行单元,及优选地包括通讯单元、对应关系设置单元和存储单元。同样,存储单元预先存储的指令具有缺省指令参数,这里所说的缺省指令参数具体是指在按所读取的操作指示信息调用存储单元内的指令时,在没有进行更新配置的情况下,以上次更新后的指令参数为缺省指令参数。第一次使用时,以事先设置的指令参数为缺省指令参数。
不同的是,本实施例中读卡器可以通过事先编写配置信息来修改指令集中指令的指令参数,使读卡器按预定指令执行流程执行对应的指令时,采用修改后的指令参数,且该修改不需要专业人员来修改调试。如图6所示,该读卡器还包括:配置信息获取单元、链接单元和修改单元,优选该读卡器还可以包括配置信息下载单元,其中:
配置信息下载单元,用于通过I/O控制单元从计算机终端上下载根据需求事先编写的配置信息,并将其发送给配置信息获取单元,该I/O控制单元用于控制读卡器的配置信息下载单元与计算机终端的I/O口通信。
配置信息获取单元,接收配置信息下载单元所下载的配置信息;
链接单元,用于利用配置信息获取单元所获取的配置信息,按预先设置规则链接到修改缺省指令参数的读卡器底层驱动文件;修改单元,用于执行链接单元所链接到的修改缺省指令参数的读卡器底层驱动文件,完成缺省指令参数的修改。
优选配置信息获取单元所获取的配置信息包括配置代码和配置参数;链接单元根据所述配置代码按预先设置规则,链接到与配置代码对应的修改缺省指令参数的读卡器底层驱动文件;修改单元,在执行所链接到的修改缺省指令参数的读卡器底层驱动文件时,利用所述配置参数修改缺省指令参数。存储单元还用于存储修改缺省指令参数的读卡器底层驱动文件。
这样,由于配置信息中的配置代码可以通过预先设置规则链接到修改缺省指令参数的读卡器底层驱动文件,所链接到的修改缺省指令参数的读卡器底层驱动文件执行时,利用配置信息中的配置参数更新指令参数.只要安装人员了解简单的预先设置规则,输入其想要链接的修改缺省指令参数的读卡器底层文件驱动行为所对应的配置代码,并编写配置参数,就可以链接到修改不同缺省指令参数的读卡器底层驱动文件,并完成指令参数更新.
读卡器在执行读卡指令时,需要依据读卡指令中的指令参数-卡号存储位置,来读取卡片内的卡号。若读取的卡号在卡片中的存储位置发生变化,传统方法需要软件开发人员通过修改读卡器底层驱动文件来修改读卡器指令的指令参数。
使用本实施例中的读卡器完成上述指令参数修改则变的简单的多,只需要安装人员了解简单的预先设置规则,根据配置代码与修改指令参数的读卡器底层驱动文件的对应关系,在上位机(PC)上设置配置代码及配置参数来编写配置信息,并将配置信息通过通讯口下载到读卡器中,即可使读卡器完成读卡指令中的指令参数修改,使读卡器能适应新需求,可以识别其它文件存储目录结构的卡片或其它文件存储目录结构,无需修改底层驱动文件,从而实现更改读卡器应用需求的目的。
本实施例读卡器中的链接单元用于将配置文件中的配置代码进行解释链接其对应的修改指令参数的读卡器底层驱动文件。可以将上述修改指令参数的读卡器底层驱动文件存储在存储单元中。
通过上述带有链接单元的读卡器在读卡时,能实现识别各种智能IC卡的功能。I/O控制单元还用于控制中央处理单元与LED显示或按键选择I/O口的通信。其中,读卡器还包括FLASH存储器,实现上述修改缺省指令参数的读卡器底层驱动文件、配置信息获取单元、链接单元和修改单元的程序均存放在FLASH存储器中。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种读卡器,其特征在于,包括:
指示信息读取单元,用于读取智能卡上预先存储的操作指示信息;
指示信息解析单元,用于对所述指示信息读取单元所读取的操作指示信息进行解析,获得读卡器要执行的操作信息;
操作执行单元,用于根据所述指示信息解析单元获得的读卡器要执行的操作信息调用相应的指令执行对应操作,在操作执行过程中向智能卡发送数据,并依据从智能卡接收的数据确定下一步操作,完成与智能卡的交互通信过程。
2.如权利要求1所述的读卡器,其特征在于,
所述指示信息读取单元所读取的操作指示信息包括按预定指令执行流程所设置的命令码集合;
所述指示信息解析单元对所述指示信息读取单元所读取的命令码集合,按预先设置的命令码与指令的对应关系,进行解析获得与命令码集合所对应的指令集;
所述操作执行单元逐一调用并执行所述指令集中的指令,按预定指令执行流程完成与智能卡的交互通信过程。
3.如权利要求2所述的读卡器,其特征在于,该读卡器还包括:
存储单元,用于预先存储读卡器执行不同操作所调用的指令;
对应关系设置单元,用于预先设置存储单元中的指令与命令码之间的对应关系。
4.如权利要求3所述的读卡器,其特征在于,该读卡器还包括参数更新单元,其中:
所述存储单元预先存储的指令具有缺省指令参数;
所述指示信息读取单元还用于读取智能卡预先存储的与命令码集合绑定的指令参数;
所述参数更新单元,用于利用所述与命令码绑定的指令参数更新存储单元内指令的缺省指令参数;
所述操作执行单元,在参数更新单元完成上述更新后,逐一调用并执行所述指令集中的指令,按预定指令执行流程完成与智能卡的交互通信过程。
5.如权利要求3所述的读卡器,其特征在于,所述存储单元预先存储的指令具有缺省指令参数;该读卡器还包括:
配置信息获取单元,用于获取配置信息;
链接单元,用于利用配置信息获取单元所获取的配置信息,按预先设置规则链接到修改缺省指令参数的读卡器底层驱动文件;
修改单元,用于执行链接单元所链接到的修改缺省指令参数的读卡器底层驱动文件,完成缺省指令参数的修改。
6.如权利要求5所述的读卡器,其特征在于,
所述配置信息获取单元所获取的配置信息包括配置代码和配置参数;
所述链接单元,根据所述配置代码按预先设置规则,链接到与配置代码对应的修改缺省指令参数的读卡器底层驱动文件;
所述修改单元,在执行所链接到的修改缺省指令参数的读卡器底层驱动文件时,利用所述配置参数修改缺省指令参数。
7.如权利要求6所述的读卡器,其特征在于,该读卡器还包括:
配置信息下载单元,用于从计算机终端上下载根据需求事先编写的配置信息,并将其发送给配置信息获取单元。
8.如权利要求5~7任一所述的读卡器,其特征在于,
所述存储单元还用于存储修改缺省指令参数的读卡器底层驱动文件。
9.一种智能卡,其特征在于,包括:
操作指示信息存储单元,其存储有用于指示读卡器所要执行的操作的操作指示信息;
操作指示信息发送单元,用于与读卡器通信时首先将操作指示信息存储单元所存储的操作指示信息发送给读卡器;
交互单元,用于在读卡器依据操作指示信息执行操作的过程中,完成与读卡器的交互通信。
10.如权利要求9所述的智能卡,其特征在于,
所述操作指示信息存储单元所存储的操作指示信息包括按预定指令执行流程所设置的命令码集合,及与所述命令码集合绑定的指令参数。
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