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第37章 单片机读写智能IC卡 智能IC（Intelligent Card）卡，是指一张集成了部分电路的卡片。其一般采用固定大小，其内部的电路主要用于存储和处理数据。智能IC卡一般简称为智能卡或者IC卡。ATM取款机、公交卡以及学校的饭卡均是智能IC卡。IC卡带来了灵活方便的身份识别和支付等功能，目前已广泛应用于交通、校园、金融、电信、医疗以及门禁系统等领域。 本章主要介绍智能IC的概述，常用的智能IC卡芯片及其读写方式。本章还通过一个实例，介绍了51系列单片机如何读写智能IC卡。 37.1 智能IC卡概述 从本质上说，智能IC卡是部分集成电路的组合。IC卡制作成标准大小的卡片形式，是为了方便携带以及便于读写操作。智能IC卡目前已经深入到我们生活的方方面面。这里主要介绍IC卡的分类，以及常见的接触式IC卡和非接触式IC卡。 37.1.1 智能IC卡分类 智能IC卡按照用途来分，可以分为如下几类： 身份识别，例如门禁卡、居民身份证等。 支付工具，例如ATM取款机、公交卡、学校的饭卡等。 加密/解密，例如数据备份卡、加密IC卡等 信息，例如手机的SIM卡等。 智能IC卡按照使用的方式来分，可以分为接触式IC卡和非接触式IC卡： 接触式IC卡通过机械触点从IC卡读写设备获取能量和交换数据； 非接触式IC卡通过射频感应从读写设备获取能量和交换数据。非接触式IC卡又称为射频卡。 37.1.2 接触式IC卡 接触式IC卡是在卡片上引出了机械触点的IC卡。接触式IC卡内部的芯片通过机械触点来进行数据读写操作。使用时，将IC卡插入读写器的插槽内，由读写器完成对芯片的读出和写入操作。 接触式IC卡每次读写时，都必须把IC卡正确插入到读写器中才能完成数据的交换。因此，存在着操作不方便、触点易磨损、读写速度慢等缺点。但是接触式IC卡制作起来比较简单，成本也比较低，目前使用的非常广泛。本章就以接触式IC卡为主进行介绍。 Atmel公司的IC卡芯片是目前市场上最常见的。其提供了存储器型、逻辑加密型等多种IC卡类型，可广泛应用于多种场合。 37.1.3 非接触式IC卡 非接触式IC卡没有明显的触点，其内部除了存储单元、控制逻辑外，还集成有感应线圈。非接触式IC卡通过线圈射频感应从读写设备获取能量和交换数据。在使用时，将非接触式IC卡放在读写器附近一定的距离之内，读写器通过射频为IC卡内部的电路提供能量，并通过一定的协议完成数据的交换。 非接触式IC卡由于不存在机械触点，因此使用方便快捷、不易损坏。非接触式IC卡制作比较复杂，成本也比较高，其常用于使用频繁、可靠性要求高的场合。目前，很多应用领域的智能IC卡都开始使用非接触式IC卡。 Philips公司的Mifare技术是当今非接触式智能IC射频卡的主流技术，目前已经被指定为非接触式IC卡的国际标准（ISO/IEC 14443A标准）。现在一些大型的IC卡制造商、IC卡读写器制造商以及相关软件设计公司等都以Philips公司的Mifare技术作为标准。 37.2 智能IC卡芯片 本章以接触式智能IC为例进行介绍。最常见的接触式智能IC卡，其内部芯片采用Atmel公司的AT45DB041。这里便以该芯片为例，介绍IC卡的操作。 37.2.1 IC卡芯片AT45DB041简介 AT45DB041是Atmel公司生产的4M位串行数据Flash，支持ISP在系统重编程（擦写和编程），可用于语音、图像和数据的存储，特别适合于存储器型IC的设计。AT45DB041D是必威体育精装版的型号，其主要功能特性如下： 单2.5V供电或2.7V～3.6V单电源供电。 串行接口结构，兼容SPI串行外设接口。 支持页编程操作，可在单周期完成编程，2048页（264字节/页）主内存。 可进行页擦除或块擦除。 具有2个SRAM数据缓冲器，可以允许在系统重编程时接收数据。 可以连续进行读操作。 具有内部程序和控制定时器。 具有硬件数据保护功能。 低功耗，输入输出兼容CMOS和TTL电平。 最大66MHz的工作频率。 100000次擦写次数。 数据可以保存20年以上。 37.2.2 AT45DB041D的内存空间及其读写 AT45DB041D共有4MB的内存空间，其结构按照页面、块和扇区来组织，分别介绍如下： 以页面为单元，AT45DB041D内存中共分为2046页，每页共264个字节。 以块为单元，AT45DB041D内存中共分为256块，每块共2112个字节，8页构成一块。 以扇区为单元，AT45DB041D内存中共分为6个扇区，扇区0由8页构成，相当于第0块；扇区1由248页构成，对应第1块到第31块；扇区2由256页构成，对应第32块到第63块；扇区3、4、5均为512页构成，每个扇区对应64块的空间。 在对AT45DB041