1 引言
IC卡又称集成电路卡，是Integrated Circuit Card的英文缩写，它将一个集成电路芯片镶嵌于塑料基片中，封装成卡的形式，具有读写数据和存储数据的能力。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。
2 SLE4442 卡介绍
逻辑加密卡SLE4442是德国西门子公司推出的智能带写保护功能和保密逻辑的256字节EEPROM卡，具有以下特点：二线制通信协议、串行接口、触点配置、至少可擦写 1万次及数据可保持10年以上[1]。
SLE4442芯片的触点位置与功能符合ISO7816-2标准，触点位置见图1所示，触点功能见表1所示。
3 接口电路与读写控制
3.1 接口电路的设计
本设计采用的单片机是8051单片机。SLE4442卡座与8051单片机的最基本连接如图2所示。SLE4442的RST，CLK，I/O三条线均需接上拉电阻接到+5V上，因选用的接口，内有上拉电阻，故可以省去。这三条线上也可以加箝拉保护二极管（在电压稳定、干扰很小的情况下，可以不加）。这种接法线路简单、实用。为了防止IC卡座被插入铁片等物而造成短路，卡座的供电最好与单片机系统分开，且让单片机能检测到这种短路，不让P1.7为低电平，从而使IC卡断电。其中R1，D1，Q组成卡上下电电路，当P1.7=0时，Q导通，IC卡座Vcc得电，当P1.7=1时，Q截止，IC卡座失电。R1，D1用于检测卡电源是否短路，以防人为破坏，在对IC卡供电时，如果单片机检测到P1.6=0，说明电源短路，发报警信号。SW1、SW2为IC卡卡座的一对常开触点，当有卡插人时，SW1、SW2短路，给INT0送人低电平，此信号用来检测有无卡插入[2]。
3.2 SLE4442 操作命令的实现
1）SLE4442 的模式
SLE4442传输协议是在接口设备IFD与IC卡的集成电路之间的两线连接协议，其协议类型为S=A。I/O线上的数据变化只在CLK信号的下降沿才有效。该传输协议包括4种模式：复位与复位应答、命令模式、输出数据模式以及数据处理模式。
2） SLE4442 的操作命令
SLE4442共有7条操作命令，针对操作对象的不同，分为三类：
主存储区：读主存储区、写主存储区；
保护区：读保护区、写保护区；
密码区：读密码区、写密码区、比较密码。
SLE4442操作命令格式如表2所示。每条命令包含三个字节：命令控制字、地址、数据。命令传输的顺序依次是控制字，地址，数据。每个字节的最低有效位LSB最先传送。
表2 操作命令格式
本文需要解决的问题之一即是如何通过微处理器发控制命令，卡的读写操作，实现IC卡与接口设备之间的数据交换。
3） SLE4442 读写操作
由图2的接口电路可以看出SLE4442的时钟、上下电以及读写操作均由单片机控制，因此单片机编程时应符合SLE4442的传输协议和操作命令。本设计首先按照要求编写对SLE4442进行操作的子程序，再编写主程序形成一套完整的IC卡读写系统。其中密码效验和读写控制的程序流程比较常见，本文省略。4所示：
4） SLE4442 读写操作的主程序
用户对 IC 卡的操作有如下几种：读主存储器、写主存储器、读保护存储器、写保护存储器、密码效验、密码修改。在本次设计中设置了一个字节变量“Key_Con”，通过对此变量的值进行判断来完成功能的选择。而此变量的值是由上位计算机通过串行接口传送到单片机中的。用户只需对用户界面进行操作即可完成对IC 卡的读写操作。通过IC 卡读写器对SLE4442 的操作流程图如图5 所示。
4 单片机与计算机的串口通信
4.1 单片机与计算机硬件连接系统
PC机串口通常采用RS-232电平，而单片机串口是TTL电平，二者不兼容。所以，接口必须做电平转换处理。在此，采用的是MAXIM公司的MAX232芯片进行转换。系统中的单片机和PC机串口通信模块的原理图如图6所示[3]。8051单片机TXD端连接到MAX232的T1IN端。用于发送数据；PC机的RD端连接到MAX232的T1OUT端，用于接收数据；8051单片机RXD端连接到MAX232的R1OUT端，用于接收数据；PC机的TD端连接到MAX232的R1IN端，用于发送数据。