CN112668349A - 一种支持7816与14443接口的参数、指令与加密的测试读卡器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能卡测试读卡器，可实现符合ISO7816规范的接触接口与符合ISO14443规范的非接接口同时通讯，在可设置接触电压以及非接参数的同时，可实现指令流乱序测试，同时可内嵌终端安全控制模块，实现卡片安全所需要的内外部认证。读卡器提供可供上层测试应用调用的指令，可供使用者灵活地选择脚本语言，实现自动化测试。弥补了验证目前的商用测试仪均为单接口通讯，且为默认参数以及常规流程应用的缺点。该测试读卡器由硬件、驱动与用户指令程序三部分组成，可满足双界面智能卡片各种功能性能测试要求。

Description

一种支持7816与14443接口的参数、指令与加密的测试读卡器

技术领域

本发明涉及智能卡功能测试领域，特别是涉及接触、非接触双界面接口同时工作以及需要安全控制模块配合使用并进行参数拉偏的智能卡自动化功能验证。

背景技术

支持ISO7816规范以及ISO14443规范的双界面智能卡可广泛应用于金融、社保以及公交、安全认证等领域。一般测试时会使用商用测试仪，商用测试仪在电气协议测试时比较精确，但接触界面与非接界面不能交互，在被测对象需要安全认证时，更是不能满足需求。通用机具存在局限性，只能进行正常流程的通讯确认，无法进行电压拉偏、波形调整、加密等测试。该智能卡测试系统根据实际测试中的情况进行设计，可满足应用、测试以及安全认证等多方面需求。

发明内容

本发明是一个便携双界面测试读卡机，可以在电脑端编辑测试、应用指令，方便地通过上位机工具操控双界面读卡器，实现自动化对接触、非接触界面以及安全控制模块同步进行数据通讯，同时可以随时设置读卡器电气、协议参数，对卡片进行性能测试，通讯过程中支持通过安全控制模块进行加密。

本发明由三部分组成：测试读卡器硬件系统、硬件驱动、用户接口指令程序。系统各部分关联以及运行机理参加图3。

1.测试读卡器硬件系统是支持所有功能的载体，由电源系统、微控制器及周边电路、接触卡接口控制电路(接触读卡器芯片与接触卡槽)、非接卡接口控制电路(非接读卡器芯片与天线匹配电路)几部分组成，各芯片根据各自的管脚功能需求与微控制器端口相连。电源系统为整个硬件提供电源，微控制器程序通过用户接口指令对接触读卡芯片和非接读卡芯片的参数配置。用户可根据测试目的，在电脑端编辑脚本语言，调用微控制器中的接口指令，实现各种测试功能。电脑通过驱动，将指令发送给读卡器，微控制器接收到这些指令后，内嵌程序进行指令解析，完成对控制接触卡槽或非接读卡芯片的电气与通讯参数的设置。设计架构图见图1。

2.硬件驱动是微控制器USB接口的驱动程序，烧录在微控制器内部，使得测试读卡器硬件作为通用USB设备，无需电脑端驱动程序即可方便地被电脑识别；

3.用户接口指令程序同样烧录在微控制器内部，对外提供指令手册。使用者可以根据脚本工具进行自动化测试脚本编写、集成，比如使用Python、TCL 等。程序将指令分为不同的域，根据域信息对接触控制器、非接控制器以及安全控制模块进行命令分发，均可同步控制，实现多接口的协同工作，在测试过程中调整接触卡接口供电电压、非接卡接口通讯波形等功能，实现对两种接口界面的性能测试。程序结构图见附图说明“图2程序结构图”。用户接口指令部分示例列表如附表说明“表1用户接口指令表”。

用户接口指令表(部分示例，可根据需求，在程序架构上添加自定义指令)

表1用户接口指令表

附图说明

图1本发明的结构示意图

图2本发明的程序结构图

图3本发明的应用示意图

图4本发明的一个实施例中天线匹配与方式选择电路

图5本发明的一个实施例中天线形状

具体实施方式

参见“图3本发明的应用示意图”，本发明可以支持智能卡的常规功能、性能验证测试。除此之外，对于支持ISO7816与ISO14443接口的双界面智能卡，本发明还有以下特点：

1.用户使用上位机脚本语言，通过用户接口指令的灵活组合，可实时切换接触、非接接口，设置各接口参数，设置各种异常条件，通过脚本组合的形式自动化地完成各项测试，而不需手动切换。

按照图3建立测试系统，用户根据自己的测试需求，设计测试流程，调用用户接口指令，通过脚本(例Python或TCL等)编辑工具下发给本发明测试读卡器。读卡器系统的微控制器固件在接收到指令后，嵌入式程序解析指令含义，按指令要求分别设置接触控制芯片、非接控制芯片、周边电路、电源电路以及匹配选择电路等等，自动将测试环境切换到用户需求，并将通讯测试数据发送给待测对象，在接收到待测对象的返回信息后，上传给上位机。

微控制器固件在接收到指令后，对接触控制芯片和非接控制芯片进行相应的设置，就可以分别配置接触接口与非接接口的电压/场强、通讯参数以及正常协议、异常帧结构等，底层指令的组合可以实现乱序测试。

2.留有安全控制模块接口，可通过接口切换，随时为接触或非接数据通讯提供硬件加解密服务。

本发明测试读卡器系统包含一个标准ID-1卡槽与一个接触模块卡槽。微控制器固件接收到选中命令后，配置接触控制芯片打开相应的接触接口。可同时被选中，其中之一用于IOS7816接触卡片的测试，另一个可用于连接加密模块，通过接口指令选择相应的接口后，就可以与加密模块通讯，将明文数据发送给加密模块，取得密文，以供测试时需要加密算法的场景使用。

3.可通过用户接口指令同步使用接触卡与非接卡接口，在同一个读卡器上实现交互，通讯指令可乱序发送以测试状态机。

普通机具同时仅支持单界面工作，本发明测试读卡器可使用接口指令在接触工作的同时，开启非接通道，卡片接触模式上电后，也可以控制非接天线开启，从而使得卡片同时耦合到非接能量，甚至通讯。所有的通讯指令都由上位机脚本决定发送顺序，微控制器固件将其通过接口控制芯片发送给被测卡片，故可以创建标准状态机之外的异常测试例。

4.本测试读卡器的非接通道支持50欧天线或直接匹配两种天线方式，以及数字通道直接连接。可通过指令配合外部硬件跳线切换不同方式，配合不同的天线匹配电路以及电线形状，可测试卡片对于各种天线的兼容性。硬件实现示例可参考“图4本发明的一个实施例中天线匹配与方式选择电路”，不同的天线形状也可参考“图5本发明的一个实施例中天线形状”。

5.微控制器根据用户指令对外围各控制器进行设置，并与电脑的通讯，这些均由嵌入式固件实现。流程示例如下：

程序流程描述：

用户脚本使用示例

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种支持7816与14443接口的参数、指令与加密的测试读卡器，其特征在于，用户可以通过调用控制指令，在任意时刻灵活、实时改变通讯接口、通讯参数，进行ISO7816接触接口的电压控制、时序拉偏，ISO14443 RF接口的场强、调制度等包络条件拉偏，并预留非接卡接口通讯解调数字通道观测引脚，监测分析通讯结果；该测试读卡器主要由硬件系统、硬件驱动、用户接口指令程序组成，其中硬件系统主要包括电源系统、微控制器及周边电路、接触读卡芯片与接触卡槽组成的接触卡接口控制电路、非接读卡芯片与天线匹配电路组成的非接卡接口控制电路几部分，各组件按照芯片管脚功能相连；电源系统为整个硬件提供电源，微控制器程序通过用户接口指令对接触读卡芯片和非接读卡芯片的参数配置，以分别控制接触卡槽与非接读卡芯片的电气与通讯参数等；硬件驱动、用户接口指令程序烧录在微控制器内部。

2.如权利要求1所述的智能卡测试读卡器，其特征在于，接触卡槽可作为安全控制模块接口，可通过接口切换，随时为接触或非接数据通讯提供硬件加解密服务。

3.如权利要求1所述的智能卡测试读卡器，其特征在于，可以通过内嵌微控制器程序实现的用户接口指令同步使用接触卡与非接卡接口，在同一个读卡器上实现交互，通讯指令可乱序发送以测试状态机。

4.如权利要求1所述的智能卡测试读卡器，其特征在于，天线匹配电路兼容50欧天线或直接匹配两种天线方式，可通过接口指令与硬件跳线进行切换不同的天线匹配，以测试卡片对于各种天线的兼容性。

Images