第一章 绪 论
第一章 绪 论
本章介绍了IC卡的发展历史和应用情况，说明了现代IC卡技术的基础知识，最后分析了目前常见的IC卡读写器终端，并提出了本课题中IC卡读写器的设计目标。
1.1 IC卡的发展和使用应用情况
卡片是作为个人身份识别的手段而引进的，而作为交易凭证的卡片则早在19世纪80年代就萌芽于英国了，1950年，美国商人设计了第一张现代的塑料信用卡，1951年美国富兰克林银行作为金融机构率先发行了信用卡，到60年代中期，人们在塑料金融交易卡的背面贴上磁条，发展成为能够自动读取信息进行在线处理的磁卡，磁卡因为结构简单，价格低廉，得到迅速推广。 IC卡是近年从欧洲开始出现的，IC卡具有突出的3S特点，即Standard(国际标准化)、Smart(灵巧智能化)、和Security(安全性)。因而发展迅速，在金融、通讯、交通等众多领域中后来居上，即使那些磁卡已经普及应用的范围也将被取而代之。IC卡不仅改变了现有多种卡的使用方法和功能作用，还不断开创出新的应用领域。将IC卡和其他设备组成系统就能提供非常丰富的服务功能，把这些功能与生产或流通领域有机地结合起来，将出现令人意想不到的奇迹，创造出巨大的经济和社会效益。随着信息技术的发展，IC卡作为一种先进的信息存储介质，它的应用己经渗透到各国的经济、社会生活、军事等各个方面，将来更有着广阔的发展空间。
1.1.1 国外和港台地区IC卡应用概况
1C卡的应用在国外发展很快。法国作为IC卡的诞生地，也是IC卡应用的先驱。据Innovation国际发明组织的统计，1988.10至1989.9全世界IC卡硬件产品中，IC卡及读写器产量分别为4200万张和87700台，其中法国分别占98%
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和71%，处于领先地位。现在，法国在IC卡应用的广泛程度和普及性方面也都处于先进行列。美国是信用卡的发源地，拥有两家最大的发卡组织Master和VISA. 1993年仅Master卡和VISA卡的发卡量即达6.6亿张，消费额达8250亿美元。当前，金融中己开始用IC卡取代磁卡。在美国，IC卡还成功应用在校园，交通部门，身份验证，作战指挥等领域。德国的德意志银行从93年5月起，为它的160万客户提供了智能卡，持卡者不仅可以在德意志银行国内1400个ATM机中提款，还可在17000个其他银行的ATM机中提款，并且还适用于全欧4万个ATM机。德国从94年年底开始，还把使用了近100年的医疗证退役，由智能IC卡取代。在港台方面，台湾发展IC卡不仅在于台湾本身的应用，还在于要发展成为世界上最重要的IC卡生产基地。金融IC卡将把公共汽车卡、加油卡、停车卡、家庭/企业银行卡、自动售货卡五者结合成为五合一卡。香港是世界上三大金融中心之一，信用卡的发卡两超过500万张，平均每人0.4张以上。香港有两大ATM自动提款及网络，汇丰系统有1300台ATM机，银通系统有1000余台ATM机。另外还有大大小小80个网络支持着30万台阅读器组成的信用卡/储蓄卡网络。
1.1.2 IC卡在国内的使用情况和发展前景
在我国的一些领域，如电信、交通、医疗等部门，使用IC卡也已经很普遍，很多单位也已经使用IC卡来进行人员和财务管理。在金融上我国还基本上是使用磁卡，但是由于IC卡的诸多优点，在不久将来用IC卡取代磁卡已经是必然趋势。1993年7月我国电子工业部协同银行、邮电及有关部门提出了命名为“金卡”的专项工程，我国发展金卡的方针是“两卡并用，磁卡过渡，发展IC卡为主”。未来的发展趋势必将是IC卡逐步取代磁卡。专家们预测在未来，金卡工程对电子产品、软件产业的需求，将提供1000亿元以上的市场，这对我国电子信息产业既是机遇也是挑战，更是巨大的推动力。目前正值中国IC卡行业大变革、大发展的时代，在当前经济形势下，研究开发IC卡的使用，无论是对于中国IC卡行业的长远发展，还是对IC卡行业在具体工作中的突破都具有积极的指导作用。
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1.2 IC卡应用技术
IC卡比磁卡存储容量大，可靠性和安全性高，在应用上除了覆盖磁卡的全部应用范围以外，还提供了许多磁卡所不具备的应用特性。正是这些特性，使IC卡在脱机业务处理和联网数据一致性等方面表现出前所未有的优势。IC 卡虽然有很强的功能，但仅当IC卡加入到应用系统中，构成发行商、应用系统和持卡人之间的数据传输媒介时，才能有效地发挥其优势。一个好的IC卡应用系统，应具备良好的应用特性和性能价格比，还要有好的安全特性。
1.2.1 IC卡的技术优势
IC卡最初是为了解决金融交易中的安全性问题而设计的，它带来全新的交易概念与巨大的优势。IC卡在应用中的技术优势在于良好的机器读写能力、共同认可的安全防范技术和相对较大的数据存储能力：
1. 良好的机器读写性能便于人—机—卡之间的会话
IC卡是一种电路卡，它在机器读写性能上远优于磁卡和光卡，无需往复的机械动作即可完成人—机—卡之间的多次会话过程，使卡在应用时更容易进行操作与相互验证，给卡的应用开发者和使用者都带来了极大的便利。
2 良好的安全防范技术是卡能够脱离网络使用
IC卡采用了为国际上各种开发者与使用者所共同认可的半导体密码存放于软件加密技术，它可以有效地阻止卡的非法复制与数据的篡改。应用设备可以在脱离网络的情况下，不需要人工干预，即可对IC卡进行鉴别，以确定该卡是否是本系统所许可的，是否可在该应用场合中使用等。通过持卡人输入PIN，与卡内一组密码比较，可以确认持卡人的身份。这些特点使IC卡能成为传导媒体，再加上认证和数据加密等功能，使卡能够脱离网络使用。
3. 大容量的数据存储能力使IC卡成为数据媒体
在一个应用系统使用中，系统必须对所有持卡人建立一份身份与使用的档案。在磁卡系统中，这组档案存放在中心数据库系统内，持卡人每次使用都需
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通过终端，以网络形式从数据库系统中提出那份与自己相关的档案。现在IC卡的存储能力增加了，这份相关信息可以存放在IC卡中，终端设备交易的实时性明显改善，使用的灵活性也大大增加。
1.2.2 IC卡的应用范围
IC卡三大特点的结合，构成了IC卡应用的强大优势，它一方面降低了对网络的依赖程度，提高了相应速度;另一方面对发行商、应用商和持卡者三方面的利益提供了有效的保护手段，为IC卡的广泛应用铺平了道路。
IC卡应用范围相当广泛，这里仅根据现有的应用提供部分应用领域: ? 应用于金融领域，可以作为信用卡、现金卡、证券卡或电子资金转账
卡等。
? 可以作为身份证明卡使用，如身份证、驾驶执照、会员卡等。 ? 在医疗、保健等领域，IC卡可以用于健康卡、少儿疫苗卡、就诊卡等. ? 在商业及服务领域，可以用IC卡作为优惠卡、结算卡、服务卡等。 ? 在交通领域，可以用IC卡取代公交或地铁月票，可以改变原有对月票
的当月有效限制为有效次数限制。还可用于公路付费和停车付费等场合。
? IC卡电话卡，这是至目前为止IC卡用量最大的一种应用.用IC卡公用
电话替代磁卡电话与投币电话即可杜绝欺诈行为，又可省去携带零钱所带来的麻烦。
? IC卡在门禁系统、设备使用等情形中，以钥匙卡的形式出现，使“锁”
有了新的一个层次定义。
? IC卡还可集各种服务功能于一身，如企业的员工卡、校园“一卡通”
等即属此类，持卡人可以用卡进行考勤、开门、就餐、借阅图书等。
1.3 IC卡读写器市场流行产品介绍和性能分析
IC卡的出现已经有了30年左右的时间，人们根据应用系统的需要，设计了各种各样的IC卡读写器，随着科学技术和制造工艺的进步，IC卡读写器性
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能越来越好，功能也越来越强。我们知道IC卡分为非接触式和接触式的，与其对应的读写器也分为非接触式读写器和接触式读写器，虽然这两种读写器的IC卡读写适配接口不同，但其他的接口和功能部件完全相同，所以在以下介绍读写器产品时，不再区别对待这两类读写器。
1)现在市场上主要读写器产品介绍 ? 通用型IC卡读写器
这类读写器又分为联机型和脱机型。联机型通用读写器一般只提供基本的IC卡读写功能，还带有RS232串口向上位机传输数据以及接收上位机的控制命令，有些机型还带有USB口。联机型通用读写器需要和上位控制微机一起使用。由于功能和结构都比较简单，一般采用单个8位通用的单片机就能实现，苏博泰克的S4650型微型读写器，上海泽宇的ZEYU923全功能IC卡读写机都是这类产品。北京握奇公司还专门设计了IC卡读写器专用芯片WATCHCORE用于制造读写器，他们生产的CRW-V系列外置式读写器更加小巧。
脱机型通用读写器需要脱离上位机独立工作，所以除了提供联机型读写器的功能外，还需要提供键盘和显示功能作为用户界面，为了用户界面的美观，现在读写器的显示很多都采用高分辨率的液晶显示器。这时如果只采用单个8位通用的单片机做控制，在响应用户输入和处理数据时实时性不好，速度会比较慢。一般的解决办法是采用性能更高的单片机或者使用双CPU来组成系统，不同的生产厂家选用不同方法设计了多款脱机型通用读写器。
生产通用性IC卡读写器产品的厂家同时还提供高级语言二次开发包，由用户根据需求自行开发应用系统。上海泽宇，苏博泰克等等公司都提供这类产品。通用型IC卡读写器使用比较灵活，价格相对比较便宜，但使用还需要进行二次开发，一般有开发能力的公司可以考虑选择这种读写器。
? 专用型IC卡读写器
这类读写器是根据特定应用要求设计的，它只能在某一个专用领域使用。除了提供基本的IC卡读写功能和数据传输功能外，一般还根据需要提供适当的键盘、显示人机接口，它同设计厂家提供的管理系统一起提供给用户，用户也可以根据需要向生产厂家定制。如珠海YD-2001车载收费机是专门为公交车收
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