كارت هوشمند چيست؟

كارت هوشمند كارتي است از جنس پلاستيك كه توسط مدار مجتمعي كه در آن كار گذاشته شده، هوشمند مي‎شود پيوند ميان كارت پلاستيكي و يك ميكروپروسسور امكان ذخيره و بازيابي و پردازش داده را به صورتONLINE يا OFFLINEفراهم مي‎سازد، كارتهاي هوشمند چندين برابر نوارهاي مغناطيسي توانائي ذخيره اطلاعات را دارند.
كارتهاي هوشمند از نظر نحوه عملكرد به دو نوع CONTACTو CONTACTLESSتقسيم مي‎شوند در كارتهاي CONTACT اطلاعات از طريق يك ماژول الكترونيكي كه با دستگاهREDEAR ارتباط دو طرفه بر قرار مي كند، منتقل مي‎شود.
كارتهاي CONTACTLESS حاوي يكCOIL هستند كه با آنتن گيرنده ارتباط برقرار مي‎كند تا بتواند اطلاعات را انتقال دهد.(در اين مقاله اتكاي ما روي كارتهايCONTACT است).
كارتهاي هوشمند بر اساس نوع و محتويات تراشه بكار رفته در آنها به دو دسته تقسيم ميشود:
1) MEMORY ONLY
2) MEMORY WITH SECURITY LOGIC
3) MEMORY WITH CPU
با توجه به كاربرد كارت هوشمند مشخصات متمايزي براي تراشه كارت، نـرم افزارMASKROM و نرم افزار كاربردي در نظر گرفته مي‎شود.
MASKROM حامل سيستم عامل كارت هوشمند مي‎باشد .برنامه كاربردي بعـد از توليد، درون تراشه بار مي‎شود و استفاده از حافظه EEPROM امكان تغيير برنامه كاربردي را فراهم مي‎سازد برنامه ريزي EEPROM عموما با زبان برنامه نويسي JAVAصورت مي‎گيرد.
حافظهEEPROM كه شامل اطلاعات كاربر و برنامه‎هاي كاربردي مي‎باشد دو بخـش دارد يك بخش حفاظتي و بخش ديگر كه از طريق ترمينالهاي كارت مي‎توان به آن دسترسي پيدا كرد و اطلاعات كاربردي را كسب كرد . وقتي كه ناحيه حفاظت شده EEPROM با اطلاعات مناسب بارگذاري شد، كارخـانه توليد كننده كارت هوشمند مي‎تواند فيوزهايي را كه داخل تراشه وجود دارد قطع كند تا آن ناحيه غير قابل دسترسي شود . علاوه بر مسيري براي قطع و وصل الكتريكي مسيري براي تست كردن وجود دارد كه در قسمت خارجي قرار دارد. بين اين مسيرهاي كنترلي و خود تراشه فيوزهايي وجود دارد، بعد از تست كردنICاين فيوز قطع مي‎شود تا از تاثيرات الكتريكي ناخواسته قطعه جلوگيري شود .همگام با پيشرفت تكنولوژي قابليت REGROWTHبه اين فيـوزها اضافه شده است كه در اين حالت بعد از تست كردن مسير تست به طور فيزيكي قطع مي‎شود .

كارتهاي پردازنده (MEMORY WITH CPU):

كارتهاي هوشـمندMEMORY ONLY و MEMORY WITH SECURITY LOGIC در واقع زير مجموعه‎اي از كارتهاي پردازنده مي‎باشنــد ، كارتـــــــهاي هــوشـمـنـدي با يك ريــزپردازنده -ON-BOARD عمليات در زير كدبندي با مكــــــانيزم پيشرفته امنيتي، پردازش محلي داده‎ها و محاسبات پيچيده را ارائه مي‎دهد.
كارتهاي CONTACT كه متداول‎ترين نوع ICC مي‎باشند 8 كنتاكت دارند كه تنها 6 تاي آنها مورد استفاده قرار مي‎گيرد (طبق استانداردISO )
كه كارت از طريق اين CONTACT ها با READER ارتباط برقرار مي‎كند.

شناسايي CONTACT ها:

.1 VCC(منبع تغذيه)
2.GND
3 . CLK (پالس ساعت)
4 .VPP (ولتاژ برنامه ريزي)
5 .RST (سيگنال RESET)
6 . خط I/O(ارتباط سريال ورودي و خروجي)

VCC:

منبع تغذيه برايIC ولتاژ بين 4.75vتا5.25v و جريان مصرفي200mA تعريف مي شود چون اكثر READERهاي موجود با5v (طبق استاندارد ISO ) كار مي‎كنند وIC هائي كه در كارتهاي متداول استفاده مي‎شوند با5v كار مي‎كنند اكثر اين كارتها جرياني بين10mA تا 20 mAرا در فركانس 3.5 MHz دارند.

CLK :

اگر چه مدار مجتمع، خودش ميتواند شامل مدار به منظور راه‎اندازي مدار درون باشد، در عمل بيشتر با تراشه‎هايIC با يك پالس ساعت خارجي از طريق دستگاه رابط(READER) تغذيه مي‎شوند. آنچه كه بايد مورد توجه واقع شود اين است كه سرعت انتقال سريال رويI/O به طور موثري توسط فركانس اين پالس تعيين مي‎شود.

VPP :

اين سيگنال براي تعيين ولتاژ مورد نياز براي برنامه‎ريزي حافظه غير فرار طراحي شده است. پركاربردترينICها از حافظه EEPROM كه در آن ولتاژ بالايي در حدود12.5v تا 21v مورد نياز استفاده مي‎كنند. معمولاً اين ولتاژ بايد به صورت خارجي از طريق CONTACTهايIC تأمين شود .

RST :

سيگنال RESET توسط دستگاهREADER تامين مي‎شود و براي اجراي برنامه‎اي كه در MASK ROM IC قرار دارد استفاده مي‎شود.
استاندارد ISO سه مد براي سيگنالRESET تعريف كرده است:
1.INTERNAL RESET
2.ACTIVE LOW RESET
3.SYNCHRO NOUS ACTIVE RESET
اكثر ميكروپروسسورها از مد ACTIVE LOW RESET استفاده ميكنند كه در ان زماني كه سيگنال RESET از صفر به يك ميرود (لبه مثبت )كنترل را روي آدرس ورودي در برنامه منتقل مي‎كند.

خط I/O :

استاندارد ISO يك LINE سيگنال براي تبادل داده بينIC و دستگاهREADER تعريف كرده است اين به اين معناست كه LINE بايد نسبت به اين كه IC انتقال دهنده يا دريافت كننده اطلاعات است، تغيير جهت بدهد.
ترتيب عملكرد براي فعال كردن دستگاه READER به صورت زير تعريف مي‎شود :
1. RST=0
.2 اعمال VCC
.3 قرار دادن I/O در مد دريافتي
4. تامين VPP
5 . تامين پالس ساعت
6. RST=1
و ترتيب غير فعال كردن IC براي دستگاه READER به صورت زير تعريف مي‎شود :
RST=0 .1
2. قطع پالس ساعت
3. قطع VPP
4. قطع ورودي
5. قطعVCC

كاربردهاي عمومي SmartCard
پروتكل انتقال (T):

مشخصات انتقالي به وسيله كارتهاي ميكروپروسسوري كنترل مي‎شود . وقتيT=0 باشد تداخل در انتقال بايتها ايجاد مي‎شود در حالي كه وقتي T=1 باشد پروتكال يك BLOCK عملياتي به وجود مي‎آورد .
انتقال داده به دو صورت انجام مي‎شود :
1 . HALF DUPLEX
2 . FULL DUPLEX
در HALF DUPLEX جهت انتقال داده بسته به اين كه IC تراشه يا READER داده را منتقل مي‎كند تغيير جهت مي‎دهد. (LINE يك طرفه)
در FULL DUPLEX دو سيگنال ورودي و خروجي به طور مداوم در دو جهت منتقل مي‎شوند كه مشابه انتقال همزمان در كانكتورهاي RS232Cدر PC مي‎باشد .
انتقال يك كاراكتر 8 بيتي نياز به چند بيت كنترل دارد :
1. بيت START
2. PARITY BIT (بيت مقايسه براي اشكار كردن خطاها)
3.GUARD TIME (براي جدا كردن و جلوگيري از تداخل كاراكترها مي‎باشدكه برابر دو پريود بيتي تعريف مي‎شود و اگر از بلاك استفاده شود به يك بيت تغيير مي‎يابد.)
نمونه برداري از LINE بايد به صورتي باشد كه RECEIVER موقعيت و مكان LINE را در وسط هر پريود انتقال نمايش مي‎دهد.
دستگاهREADER دستور را با پروتوكلT=0 آغاز مي‎كند.
اثر متقابل بين دستگاه رابط و ICC منجر به فرمان و پاسخ متوالي مي‎شود براي اين پروتوكل داده فقط مي‎تواند در يك جهت (يا براي دستور يا براي پاسخ) جاري شود چه پيغام فرمان شامل داده براي ICC باشد و چه فرمان داده را از ICC بگيرد .زماني كه نياز به انتقال داده در هر دو جهت باشد آنگاه از دستور(GET RESPONSE) بعد از دستور اوليه براي باز يافتن پاسخ داده استفاده مي‎شود تفاوت اين دستور باT=1 اين است كه در T=1 پروتوكل يك ENVELOPE دور يك بلوك كاراكترها مي‎گذارد كه اجازه كنترل جريان و به هم پيوستنBLOCKها و تصحيح خطاها را مي‎دهد.
پس از اينكه دستور GET RESPONSE داده شد ICC با يك بايت PROCEDURE پاسخ مي‎دهد كه بعد از آن يا داده به ICC و يا از ICC با توجه به فرمان ويژه انتقال مي‎يابد.
اين بايت PROCEDURE اجازه كنترل VPP (ولتاژ برنامه نويسي EPROM ) را به دستگاه مي‎دهد در CASE حافظه EPROM بايتهاي PROCEDURE بسيار زيادي هستند.
در اين قسمت به معرفي چند تراشه كارت هوشمند مي پردازيم:
يكي از بزرگترين IC هاي كارت هوشمند ساخت شركت SIMENCE يك كنترل كننده 8 بيتي است كه شامل يك ميكروكنترولر 8051 مركزي 8 بيتي، 540 بيت پردازشگركمكي براي اعمال حسابي، 10 كيلو بايت حافظه ROM ، 32 بايت PROMو 2.5 كيلو بايت EEPROM و همچنين 606 بيت حافظهRAM (كه 256 بايت براي ميكروكنترلر 8051 و 350 بايت براي پردازشگر) مي‏باشد. فركانس ساعت مورد نياز اين قطعه5 مگا هرتز كه داراي قابليت 512 بيت در كمتر از 220 ميلي ثانيه مي‎باشد.
IC با شمارة P83C852، IC ديگري است كه به خوبي داراي ويژگيهاي حفاظتي مي‎باشد.در اين IC مدارهايي براي آشكار كردن فركانس و ولتاژ كار قطعه وجود دارد كه اگر ولتاژ قطعه از مقدار مشخصي كمتر شود يا فركانس كار آن از يك مگا هرتز پايين‎تر شود از كار كردن مدار جلوگيري مي‎كند.
منبع:artmehr.com
/خ