工控主板EM9161对ISO7816协议的支持

时间:2021-09-17 14:53:51

在当前的金融POS终端及相关领域,ISO7816通讯协议得到了广泛应用。英创的工控主板EM9161,可在其异步串口的基础上,通过简单的设置,就可把串口转为符合ISO7816协议的接口,实现与各种智能卡的通讯。本文主要介绍采用EM9161的COM2口,实现ISO7816通讯的基本方法。

工控主板EM9161对ISO7816协议的支持

上图表示EM9161作为ISO7816主控方与智能卡的连接示意图,其中原COM2口的数据发送管脚TXD2作为ISO7816的半双工数据信号DIO;原COM2口的RTS2n控制线作为ISO7816的时钟信号SCK。两个信号线的电平均为3.3V的TTL信号电平。

应用程序进行ISO7816通讯的基本流程为:
        1、按标准方法打开串口“COM2:”,并设置相应串口参数;
        2、通过DeviceIoControl(…)函数使能ISO7816通讯模式,并设置相关参数;
        3、设置波特率,注意在使能ISO7816模式后,必须重新设置波特率;      
        4、进行数据通讯,数据帧的奇偶校验位需要与通讯对端匹配;
        5、通过DeviceIoControl(…)函数禁止ISO7816通讯模式;
        6、按标准方法关闭串口“COM2:”。

为了实现从通常的异步串口到ISO7816的转换,EM9161的串口驱动增加了2个IOCTL功能如下:

#include 
#define IOCTL_SERIAL_ENABLE_ISO7816 \
            CTL_CODE(FILE_DEVICE_SERIAL_PORT,40,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS)
#define IOCTL_SERIAL_DISABLE_ISO7816  \
            CTL_CODE(FILE_DEVICE_SERIAL_PORT,41,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS)

使能ISO7816的DeviceIoControl调用,需要同时设置相应的参数。这些参数包括ISO7816的协议类型,帧数据的应答规范等,定义相应的参数如下:

#define AT91C_US_USMODE_ISO7816_0   0x4                 // ISO7816 protocol: T = 0
#define AT91C_US_USMODE_ISO7816_1   0x6                 // ISO7816 protocol: T = 1
#define AT91C_US_INACK                          (0x1 << 20)    // Inhibit Non Acknowledge
#define AT91C_US_DSNACK                       (0x1 << 21)    // Disable Successive NACK

此外ISO的波特率按如下公式计算:

BR = (DI / FI)× SCK

上式中的SCK = 串口波特率×FI / DI,例如串口波特率为9600,FI / DI = 372,则SCK时钟频率为3.57MHz。在EM9161中,对DI和FI的设置,是通过设置(FI/DI)这个比值来实现的,其中有效的值如下表所示:

 

DI = 1

DI = 2

DI = 4

DI = 8

DI = 16

DI = 32

DI = 12

DI = 20

  FI = 372

372

186

93

47

23

12

31

19

  FI = 558

558

279

140

70

35

17

47

28

  FI = 774

774

372

186

93

47

23

62

37

  FI = 1116

1116

558

279

140

70

35

93

56

  FI = 1488

1488

744

372

186

93

47

124

74

  FI = 1806

1806

930

465

233

116

58

155

93

  FI = 512

512

256

128

64

32

16

43

26

  FI = 768

768

384

192

96

48

24

64

38

  FI = 1024

1024

512

256

128

64

32

85

51

  FI = 1536

1536

768

384

192

96

48

128

77

  FI = 2048

2048

1024

512

256

128

64

171

102

选择蓝色区域的值,可得到对应的黄色区域的FI和绿色区域的DI,由此可计算相应的波特率。

在具体的调用中,参数的传递是通过两个DWORD实现的,代码如下:

DWORD dwMode, dwFI_DI_Ratio;
DWORD pBuf[2];

dwMode = AT91C_US_USMODE_ISO7816_0;
dwFI_DI_Ratio = 372;
pBuf[0] = dwMode;
pBuf[1] = dwFI_DI_Ratio;
if (!DeviceIoControl ( m_hSer,                                            // 串口handle
                                 IOCTL_SERIAL_ENABLE_ISO7816,    // 命令码
                                 pBuf, sizeof(pBuf),                             // input buffer  
                                 NULL, 0,                                             // output buffer 
                                 NULL, NULL )) 
{
      printf('IOCTL_SERIAL_ENABLE_ISO7816 failed!\r\n');
}

关闭ISO7816通讯模式比较简单,没有任何参数:

if (!DeviceIoControl ( m_hSer,                                             // 串口handle
                                 IOCTL_SERIAL_DISABLE_ISO7816,    // 命令码
                                 NULL, 0,         
                                 NULL, 0,       
                                 NULL, NULL )) 
{
      printf('IOCTL_SERIAL_DISABLE_ISO7816 failed!\r\n');
}

设置了ISO模式后,应用程序仍然可以像操作普通串口那样,进行数据的读写,只是需要注意的是ISO7816的半双工模式的,所以数据通讯的过程更像是RS485的过程。用户可参考英创网站的《RS485接口通讯的WinCE编程要点》一文,来规划自己的应用程序。