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毕业论文论文题目 接触式IC卡读写器设计 日 期 2009年5月28日 51摘要本文首先介绍了IC卡的产生、发展、应用及其国际标准，然后介绍基于单片机的接触式IC卡的读写的设计过程，此项设计主要是实现单片机对接触式IC卡（SLE4442）的读和写。此设计实现对卡的密码（PSC）校验，读出数据，修改数据，修改密码等功能。本文根据国际标准ISO/IEC 7816及DIN S=10标准，以SLE4442为例，详细分析了逻辑加密卡的工作时序，设计了逻辑加密卡与微处理器之间的接口电路，成功地实现了两者间的数据交换。本文对系统各模块进行了方案论证与选择，重点论述了系统各模块的硬件电路设计，对软件设计和软硬件综合调试进行了全面地分析与说明。本设计以单片机STC89C52RC作为主控制器，以LCD1602作为显示器，用4×4矩阵键盘作为输入设备，具有友好的人机界面。经过调试，本设计的硬件与软件都实现了设计任务的各项指标。关键词：STC89C52RC，SLE4442，IC卡，接触式，逻辑加密AbstractIn this paper, the generation, development and application of IC card are introduced at first, as well as the international standar. Then the paper introduces the designed process of the read-write of contact IC card based on single-chip microcomputer. The design mostly make it come true that the single-chip microcomputer achieve the read-write of contact IC card (sle4442).The design complete the function of the code (PSC) verification, reading data, modification data, modification code of the IC card, and so on. According to the standard ISO/IEO 7816 and DIN S=10, taking SLE4442 for example, the interface device(IFD) between IC card and MPU is designed by the thorough analysis of the working timing of the synchronous logical encryption IC card, which realizes data exchange at the bottom of IC card successfully. The paperproves and choices the programme of the system modules, focuses on the hardware circuit de equipment sign of the system module, analysis and describes software design, hardware and softwarede bugging completely. The design use STC89C52RC as the main controller, use LCD1602 as displaying , use 4 × 4 matrix keyboard as input equipment, and having a friendly man-machine interfaces. After debugging, hardware and software of the design achieve the indicators in designed task.Keyword：STC89C52RC, SLE4442, IC card, Contact, Logic encryption目录1 绪论12 总体设计方案22.1 设计任务22.2 方案论证与选择22.2.1 控制器模块32.2.2 电源模块32.2.3 显示模块32.2.4 设置模块42.3 最终方案43 硬件电路设计53.1 STC89C52RC简介53.2逻辑加密卡SLE444263.2.1总体描述63.2.2存储器结构73.2.3传送协议与操作模式93.2.4芯片的操作命令113.2.5 PSC校验153.2.6中止与错误状态163.3 LCD1602液晶显示器173.3.1 LCD1602的引脚以及字符库介绍173.3.2 LCD1602的指令183.4系统各模块硬件电路设计203.4.1下载程序模块电路图203.4.2复位和晶振电路203.4.3显示模块电路213.4.4 IC卡座电路213.4.5 设置电路223.5总体电路硬件设计224 软件设计234.1 程序流程图234.1.1 系统主程序流程图如图4.1所示234.1.2 PSC流程图如图4.2所示244.1.3 修改IC卡流程图如图4.3所示254.1.4 IC卡的刷卡流程图如图4.4所示264.2 程序设计275 软硬件综合调试285.1 软件调试285.1.1 应用KEIL软件进行程序调试285.1.2 下载程序到单片机285.2 软硬件综合调试29致谢30参考文献31附录32附录：硬件电路图32附录: 本设计的部分源程序331 绪论 IC卡从诞生至今已发展了二十多年，这一张将微电子技术和计算机技术结合在一起的小卡片，在社会多个领域里得到了广泛应用，诸如金融、交通、医疗、通信以及安全管理等领域，大大提高了人们生活的现代化程度。在世界信息技术日新月异发展的今天，作为信息载体的IC卡扮演了相当重要的角色。1994年全球共生产了5.8亿张IC卡，就在这一年，我国政府为推动国民经济信息化的建设，提出了“三金”工程的重大举措，其中之一便是 “金卡工程”(即电子货币工程)。金卡工程计划用 10年 (19942003年)时间，全国400个城市3亿人口地区，发卡量达到2亿张，这其中还不包括其它领域里使用的IC卡。由此可见 IC卡在国内具有的巨大发展潜力，从事 IC卡及其配套设备的设计、制造、维护以及与卡有关的应用系统的开发，对推广 IC卡的使用，有着重大意义。 当前应用最广泛的是接触式逻辑加密 IC卡，它功能适中，具有一定的逻辑加密功能，价格低廉，在实践中最富有生命力，为此本文以之作为研究对象，以最简单、明了的方法向人们展示接触式IC卡的读写。在实际应用中，接触式IC卡由于触点之间存在机械接触，容易磨损，引起接触不良。当使用环境恶劣时，灰尘、水汽、油污等都会成为 IC卡和 IC卡座的大敌，大大降低了系统的可靠性，缩短了IC卡及其读写设备的使用寿命，增加了维护成本。另外，有些IC卡设备安装的地方不便于人们插拔卡，或者现场不安全，对人身安全有害，这样就限制了接触式IC卡的使用。近几年非接触式IC卡 (又称射频卡)发展迅速，以其无接触、无电源、操作方便快捷、可防止冲突、保密性好等特点，在应用中发挥了接触式IC卡所不具有的优势。但是非接触式 IC卡及其读写设备价格昂贵，远远高于接触式 IC卡，不利于普及。本文对同步型逻辑加密卡SLE4442的工作时序进行了详细分析，设计了SLE4442与微处理器之间进行数据交换的方法，包括硬件接口电路和软件的设计。经过实验，运行结果完全正确，成功的实现了IC卡的底层数据交换。在此基础上，就可以设计出各种各样的IC卡专用和通用设备。2 总体设计方案2.1 设计任务设计一个基于单片机的电路，实现对接触式IC卡（sle4442）的读写。要求可以对卡进行读数据操作，并把数据显示在1602LCD上，还要求可以对卡进行写数据操作，并把数据显示在1602LCD上。设计主要内容和基本要求如下：（1）设计一个4×4的键盘；（2）卡、卡座与单片机的连接；（3）设计1602LCD的显示电路；（4）当在键盘上输入正确的密码时，才可以读出卡内的数据；（5）可以从键盘上随意修改卡内的数据（如：密码、具有某种意义的数据（如金钱）等）；2.2 方案论证与选择根据设计任务要求，通过认真分析，基于单片机的接触式IC卡（sle4442）的读写系统的设计包含如下模块：1.控制器模块、2.电源模块、3.定时模块、4.时钟模块、5.显示模块、6.设置模块、7.指示模块。系统模块图如图2.1所示:电源模块控制器模块显示模块设置模块外部设备（卡座）图2.1系统模块图为了更好地实现系统的功能，对各模块进行方案论证、选择, 方案论证选择如下：2.2.1 控制器模块根据设计要求，控制器主要用于对显示模块、设置模块、外部设备等模块进行控制和处理，使各模块能够有序正常工作。设计要求用单片机作控制器，对于控制器的选择提供以下两种方案：方案一：采用STC系列单片机。 STC单片机是由美国设计，国内宏晶公司生产的产品。该单片机具有高速运行，程序加密性强，超强抗干扰，超低功耗，高可靠性，无需编程器，方便用户在线调试等优点，但该芯片购买不太方便。方案二：采用ATMEL公司的AT89系列单片机作控制器。该单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛，该芯片购买方便。由于本设计要用到较多的I/O口，STC系列单片机有32个可编程I/O口，能够满足要求，并且它是用串口烧写，烧写程序方便。最重要的是，这有现成的STC设备供使用，所以，采用有8K字节在系统可编程Flash的STC89C52RC单片机作为本设计的控制器。本设计采用方案一。2.2.2 电源模块本设计中控制模块、显示模块、指示模块、时钟模块正常工作用到的电源主要为+5V直流电压，电源虽然简单,但不能忽视,它需要功能可靠，抗干扰能力强。电源设计的两种方案如下：方案一: 电源模块采用LM7805三端不可调节的稳压集成器实现+5V直流电压。交流电源从电源插座输入，先将220V/50Hz的交流电源电压通过变压器将其电压转换为12V，然后接入电桥进行全波整流，接着通过电容和LM7805组成的电路进行滤波和稳压，得到所要求的+5V直流电压。这种电源结构简单易行，输出电压稳定，抗外界干扰能力强，且纹波电压小。方案二：从电脑主机USB接口获取5V电源。只要用相应的USB线从电脑主机即可获取5V直流电源。这种电源提供的电压稳定性较差，使用时要开电脑主机，不太方便，但成本较低，只需一根USB线即可。在设计时，调试程序方便。本设计为供电和烧写程序方便，节约电子器件，所以使用电脑主机的USB电源，选用方案二。 2.2.3 显示模块 根据要求，本系统要显示的内容为0到9的数字以及相关的字符，对于显示模块的选择，主要有两种方案：方案一：采用LED数码管显示。LED数码管显示是一种经济实用的方法。LED数码管耗电与发热少，价格低廉，比较适合简单电路设计的应用。采用LED作为显示模块，该方案的优点在于硬件及编程容易，亮度高。缺点在于显示的字符数很有限，不能满足多字符同时显示。方案二：采用LCD液晶显示器显示。LCD液晶显示器能够表达的信息丰富，操作界面友好。结构简单，体积小，功耗低，散热小，液晶是完全平面的显示器，画面不闪烁，显示非常稳定，屏幕调节简单、方便。本系统显示的内容较多，为了使显示界面更友好，要显示适当的文字，所以选用LCD液晶显示器显示。LCD有带中文字库的，如：12232F，也有不带中文字库的，如：LCD1602。12232F与单片机通信可采用串行和并行方式，为节约硬件资源，采用串行方式为宜，要显示的文字可直接从汉字码址表中调用，但12232F价格昂贵；LCD1602只能并行显示输出，占用较多的硬件资源，本设计显示的文字可通过内部的字符发生器来定义，但其价格较便宜。综合考虑，选择LCD1602作为本设计的显示器。2.2.4 设置模块设置模块的主要功能是输入卡密码、修改卡内的数据以及一些功能键的设置，所以可通过键盘来设置，以下提供两种方案作选择：方案一：采用独立式键盘。这种方式是各按键相互独立，每个按键各接一根输入线，一根输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。软件设计采用查询方式和外部中断相结合的方法来设计，低电平有效。通过检测输入线的电平状态可以很容易判断哪个按键被按下了。采用独立式键盘电路配置灵活，软件简单。但每个按键需要占用一根输入线，在按键数量较多时，需要较多的输入口线，所以这种方法适用于按键较少或操作速度较高的场合。方案二：采用矩阵式键盘。采用4×4矩阵键盘输入，这种接口方式适用于按键数量较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于每个行、列的交叉处。对于矩阵式键盘，按键的位置由行号和列号唯一决定。这样，使用8个I/O口，就可以有16个按键。若使用“一键多功能”能实现更多更方便的设置。本设计要用到的按键有数字键、功能键、符号键。采用独立式键盘，需要占用相当多的I/O口；采用矩阵式键盘，使用用8个I/O口，有16个按键，可设置数字0至9共10个数字键，设置速度快，剩余的按键可用来作功能键。综合考虑，为方便快速的设置，本设计采用4×4矩阵式键盘。2.3 最终方案经过仔细分析与论证，系统各模块的最终方案如下：(1)控制器采用宏晶公司生产的STC89C52RC单片机；(2)主机的USB直流电源；(3)显示模块采用LCD1602；(4)设置模块采用4×4矩阵键盘进行设置和控制。3 硬件电路设计3.1 STC89C52RC简介STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统的8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择。STC89C52RC具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，三个16 位定时器/计数器， 8个中断源，4个优先级，全双工串行口，片内有看门狗，片内晶振及时钟电路。 STC89C52RC芯片的引脚如图3.1：它跟AT89C52相比，有如下特点：1. 增强型6时钟/机器周期，12时 钟/机器周期 8051 CPU2. 工作电压：5.5-3.4（5V单片机）/3.8V-2.0V(3V单片机)3. 工作频率范围：0-40MHz，相当于普通8051的0-80MHz。实际工作频率可达48MHz。 4. 用户应用程序空间4K/8K/13K/16 K/20K/32K/64K 字节 5. 片上集成1280字节/512字节RAM 6. 通用I/O口（32/36个），复位后为： 图3.1 P1、P2、P3、P4是准双向口、弱上拉（普通8051传统I/O口），P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器/仿真器，可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K程序3秒即可完成。8. EEPROM功能9. 看门狗10. 共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用。11. 外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。12. 通用异步串行口（UART），还可以用定时器软件实现多个UART。13. 工作温度范围：0-75°C/-40-85°C 14. 封装：LQFP-44,PDIP-40,PLCC-44,PQFP-44,对于选用STC89系列的，优先选择LQFP-44封装。3.2逻辑加密卡SLE4442SLE4442是由德国西门子(Siemens)公司设计的逻辑加密存储卡。它具有2 Kb的存储容量和完全独立的可编程加密代码(PSC，Programmable Security Code)存储器。内部电压提升电路保证了芯片能够以单+5电压供电，较大的存储容量能够满足通常应用领域的各种要求。因此是目前国内应用较多的一种IC卡芯片。 3.2.1总体描述 SLE4442卡芯片的特点如下： (1) 采用多存储器结构。 (2) 2线连接协议，复位响应满足ISO/IEC 7816-3标准。 (3) 触点配置及串行接口满足ISO/IEC 7816(同步传输协议)。 (4) 仅当正确输入3个字节的可编程加密代码(PSC)后方可修改数据。 (5) 芯片采用NMOS工艺技术，每个字节的写入/擦除编程时间为2.5 ms。 (6) 存储器具有至少104次的写入/擦除周期，数据保持时间至少10年。 图3.2 SLE4442的触点配置图表3.1 SLE4442引脚定义和功能说明3.2.2存储器结构 SLE4442卡芯片采用了多存储器结构，主要包括三个存储器：256×8 b的EEPROM型主存储器；32×1 b的PROM型保护存储器；4×8 b的EEPROM型加密存储器。SLE4442的存储器结构见图3.3。 图3.3 SLE4442的存储器结构1) 主存储器(Main Memory) 主存储器为可重复擦除使用的EEPROM型存储器，按字节寻址、擦除和写入。在擦除时，一个数据字节的所有8位被全部置1。在写入时，EEPROM单元中的信息则根据输入的数据，被逐位变换成逻辑“0”(即在EEPROM中，新写入的数据与原来存有的数据进行“逻辑与”)。通常，一个数据的改变包含先擦除(全写为1)，后写入(将相应的1写为0)两项操作。如果在被寻址的字节里8位中没有一个字位需要从0变到1，则可以不进行擦除处理，例如，01101100变为00100100；反之亦然，在被寻址的字节中，如果没有一个字位需要从1变到0，则可以不作写入处理，例如，01101100变为11111101。写入或擦除操作一次都至少要耗费2.5 ms时间。 主存储器的地址是从0(00)到255(FFH)，共256 B(2 Kb)。主存储器可分为两个数据区：保护数据区和应用数据区。 (1) 保护数据区。主存储器前32 B为保护数据区，地址从0(00H)到31(1FH)。这部分的数据读出不受限制，但擦除和写入操作均受到保护存储器内部数据状态的限制。当保护存储器中第n位(n=031)为1时，则对应主存储器中第n个字节允许进行擦除和写入操作；而当保护存储器第n位为0时，则对应主存储器中第n个字节就不允许进行擦除和写入操作。根据这一特性，主存储器的保护数据区一般均作为IC卡的标识数据区，存放一些固定不变的标识参数，如厂商代码、发行商代码等。 (2)应用数据区。主存储器后224 B为应用数据区，地址从32(20H)到255(FFH)。这部分的数据读出不受限制，但擦除和写入均受控于加密存储器数据校验比较结果的影响。当需要修改应用数据区的内容时(擦除或写入操作)，必须首先输入一个3字节长的“校验字”。这个用户输入的“校验字”与原来存在加密存储器中的“参照字”进行一对一的比较。只有当两者完全一致时，芯片的加密控制逻辑才打开芯片的主存储器，允许后面的擦除和写入操作。应该注意的是这种加密校验的控制是对整个主存储器实施的(即包括保护数据区和应用数据区)。如果新输入的校验字与芯片中的“参照字”不同，则控制逻辑闭锁主存储器。芯片允许在有限的次数内(一般为三次)重试比较操作。如果在连续三次比较失败之后，芯片的错误计数器计数到“0”，并将锁死主存储器，禁止随后的任何比较操作和写入擦除操作。这时，整个主存储器变成一个只读存储器，芯片中各存储器的内容不能再改变。 2) 保护存储器(Protection Memory) 保护存储器是一个32×1 b的一次性可编程只读存储器(PROM)。它是按位寻址和写入。保护存储器为031的每一位对应着主存储器地址为031的每一个字节，因此可以理解为每个字节单元的控制熔丝。从出厂到被初始化之前，保护存储器的状态为全“1”。从控制方面来说，保护存储器的内容只能从“1”写成“0”(即熔断熔丝)，而不能从“0”擦除成“1”。保护存储器每个被写“0”的单元所对应控制的主存储器的字节单元将不再接受任何擦除和写入操作命令，从而使得该字节单元内的数据不可再改变。因此，对保护存储器单元的写入一定要特别小心。 从使用方面来说，如果需要防止一些固定的标识参数(例如，生产厂家代码、发行商代码、卡片编号等)被改动，以免造成使用混乱，则可以将这类参数先写入主存储器的保护存储区，然后将对应单元的保护存储器的字位写0，从而使这一部分单元中的参数内容永远不可更改。 保护存储器本身的读出操作不受限制。但对其写入操作仍然受到加密存储器比较校验操作结果的控制。当输入的“校验字”与芯片内原来存有的“参照字”一致时，则可以执行后续的写入操作。如果比较不成功，则控制逻辑将闭锁保护存储器。 3) 加密存储器(Security Memory) 加密存储器是一个4×8 b的EEPROM型存储器。在这个存储器中，第0个字节为“密码输入错误计数器”(EC，Error Counter)。密码输入错误计数器的有效位是低3位。在芯片初始化时，计数器设置成“111”。这一字节是可读的，每次比较密码时，先要判定计数器中是否还有“1”。如果还有“1”，则将一个“1”写成“0”，然后进行比较“校验字”操作。如果比较结果一致，则密码错误计数器将允许进行擦除操作(注意，芯片不能自动进行擦除操作)，同时打开主存储器、保护存储器和加密存储器，并允许进行擦除和写入操作。如果比较结果不一致，则密码错误计数器中为“1”的个数减少1位。只要计数器的内容不全为0，则芯片的比较“校验字”操作还允许再次进行。当连续三次输入错误密码后(即密码计数器减少为0)，则芯片的存储单元将全部被锁死。由此可见，加密存储器可以理解为进入整个芯片的“关卡”。 加密存储器的第1、2、3个字节为“参照字”存储区。这3个字节的内容作为一个整体被称为可编程加密代码(PSC)。值得注意的是：这3个字节的内容在PSC比较成功前是不可读的，只能进行比较操作。而写入和擦除操作也受自身比较操作结果的控制。只有当比较操作成功时，加密存储器各字节的内容才可以进行读出、写入和擦除。 3.2.3传送协议与操作模式 SLE4442卡与接口设备(IFD，InterFace Device)之间的传送采用2线连接协议，满足ISO/IEC 7816同步传送协议，I/O线上的数据变化只在CLK信号上升沿有效。 传送协议包括4种模式：复位和复位响应(ATR，Answer-To-Reset)、命令模式(Command Mode)、输出数据模式(Outgoing Data Mode)、处理模式(Processing Mode) 。注意： I/O引脚为漏极开路型，因此需要外加上拉电阻才能得到高电平。1) 复位和复位响应(Reset and Answer-To-Reset) SLE4442卡芯片的复位方式有： (1) 复位和复位响应(外部复位方式)：基于ISO/IEC 7816-3的同步协议。 (2) 加电复位(Power on Reset，内部复位方式)：加电后I/O被置于高阻态。必须在对任意地址进行读操作或做一个复位响应操作之后才可以进行数据交换。 复位响应是根据 ISO/IEC 7816-3(ATR)标准来进行的，复位及复位响应的时序关系如图3.4所示。在操作期间的任意时刻都可以复位。 图3.4 复位及复位响应的时序关系开始，接口设备IFD将所有线置于状态L，然后VCC加电，CLK和RST保留于状态L，方式接口设备的I/O置于接收。之后，RST线被置于H状态，并维持至少15 s，时钟脉冲在RST上升沿之后相隔t10时间后给出，地址计数器随这个时钟脉冲被设置为0。在RST为高时只允许有一个时钟脉冲。CLK与RST下降沿之间的时间间隔为t11。当RST线从高状态(H状态)置到低状态(L状态)时，第一个数据位(LSB)的内容被送到I/O上，这一数据可视为复位应答。若继续输入后面的31个时钟脉冲(共32个脉冲)，主存储器中的前4个字节(4×8 b= 32 b)地址单元中的内容被读出。在第32个时钟脉冲的下降沿，I/O线被置成高阻状态(Z状态)而关闭，ATR过程结束。 在复位响应期间，“启动”和“停止”状态都被忽略。 2) 命令模式(Command Mode) 复位响应以后，芯片等待着命令。每条命令都以一个“启动状态”开始。整个命令包括3个字节。随后紧跟着一个附加脉冲并用一个“停止状态”来结束操作。图3.5为命令模式的时序关系。 图3.5 命令模式的时序关系(1) 启动状态：在CLK为高状态(H状态)期间，I/O线的下降沿为启动状态。(2) 停止状态：在CLK为高状态(H状态)期间，I/O线的上升沿为停止状态。接收了一个命令之后，卡芯片处于两种可能的模式： (1) 读数据时处于输出数据模式； (2) 写入和擦除时处于处理模式。 3) 输出数据模式(Outgoing Data Mode) 在这一模式下IC卡芯片发送数据给IFD。图3.5右上角为输出数据模式的时序关系图。 在第一个CLK脉冲的下降沿之后，I/O线上的第一位数据变为有效。随后每增加一个时钟脉冲，芯片内部的一位数据被送到I/O线上，低位在前。当所需要的最后一个数据送出以后，需要再附加一个时钟脉冲来把I/O线置成高阻状态(Z状态)，以便准备接收新的命令。在输出数据期间，任何“启动状态”和“停止状态”均被屏蔽。4) 处理模式(Processing Mode) 在这一模式下对IC卡芯片做内部处理。图3.5右下角为处理模式的时序关系图。 芯片在第一个时钟脉冲的下降沿，将I/O线从高状态(H状态)拉到低状态(L状态)并开始处理。此后应连续给芯片提供脉冲，使芯片在内部连续计时计数，直到第n个时钟脉冲之后的附加一个时钟脉冲的下降沿I/O线被置为高阻态，完成芯片的处理过程。在整个处理过程中I/O线被锁定成低状态，任何“启动状态”和“停止状态”均被屏蔽。 3.2.4芯片的操作命令1) 命令格式 MSB 控制字 LSBMSB 地址字 LSBMSB 数据字 LSBB7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0A6 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 命令的传送总是从控制字节开始，首先传送字节的最低位LSB(即B0位)。控制字节传送完毕之后，依次传送地址字节和数据字节，均为低位在前。在最后一位D7传送完成之后，需要增加一个附加时钟脉冲把I/O线置成高状态。 3.2 SLE4442命令表字节1控制字字节2地址字字节3数据字操 作模 式B7B0A7A0D7D000110000地址无效读主存储器输出数据模式00111000地址输入数据修改主存储器处理数据模式00110100地址无效读保护存储器输出数据模式00111100地址输入数据写保护存储器处理数据模式00110001地址无效读加密存储器输出数据模式00111001地址输入数据修改加密存储器处理数据模式00110011地址输入数据比较校验数据处理数据模式2) 读主存储器(Read Main Memory)读主存储器命令格式如下： 命 令控制字地址字数据字读主存储器30H00HFFH无效读主存储器命令读出主存储器的内容，命令的控制字为30H。对于每个字节来说，总是从最低位LSB开始读出，从给定的字节地址(N=0255)开始，直到整个存储器的末尾。在该命令输入以后，接口设备IFD必须提供足够的时钟脉冲，从地址(N)开始读数据所需要的时钟脉冲数为M=(256N)×81。对主存储器进行读操作不受限制。读主存储器的时序见图3.7。 图3.7 读主存储器的时序图3) 读保护存储器(Read Protection Memory)读保护存储器命令格式如下： 命 令控 制 字地 址 字数 据 字读保护存储器34H无效无效读保护存储器命令的控制字为34H。在连续输入32个时钟脉冲的情况下，芯片将保护存储器内各位的内容传送到I/O线上，最后通过一个附加时钟脉冲将I/O线置为高阻状态(Z状态)。对保护存储器进行读取操作不受限制。读保护存储器的时序见图3.8。 图3.8 读保护存储器的时序图4) 读加密存储器(Read Security Memory)读加密存储器命令格式如下： 命 令控 制 字地 址 字数 据 字读加密存储器31H无效无效读加密存储器命令类似于读保护存储器，可以读出4B的加密存储器的内容。该命令的控制字为31H。在输出数据的模式下，所需时钟脉冲的数量为32。其后再附加一个时钟脉冲将I/O线置成高阻状态(Z状态)。如果可编程加密代码(PSC)的校验不成功，则“参照字”字节的输出被禁止，读保护存储器除第0个字节可读出外，I/O线总保持为低(L)状态(即“参照字”字节的输出总是“0”)。读加密存储器的时序见图3.9。 图3.9 读加密存储器的时序图5) 修改主存储器(Update Main Memory)修改主存储器命令格式如下： 命 令控 制 字地 址 字数 据 字修改主存储器38H00HFFH输入的数据修改主存储器命令根据所传送的字节数据，寻址主存储器的EEPROM字节，然后修改相应字节的内容。该命令的控制字为38H。在处理模式期间，根据新、旧数据，可能发生下列几种情况之一： 先擦除后写入：5 ms，相当于M=256个时钟脉冲。 只写入不擦除：2.5 ms，相当于 M=124个时钟脉冲。 只擦除不写入：2.5 ms，相当于M=124个时钟脉冲。 图3.9 修改主存储器的时序图6) 修改加密存储器修改加密存储器命令格式如下:命 令控 制 字地 址 字数 据 字修改加密存储器39H00H03H输入的数据(PSC)为保护参照字字节，这一命令仅当PSC成功校验之后方能执行，否则，只能对错误计数器(地址0)进行由“1”写“0”的操作。该命令所要求的执行时间和时钟脉冲数与执行修改主存储器的情况相同。 7) 写保护存储器(Write Protection Memory)写保护存储器命令格式如下：命 令控制字地址字数据字写保护存储器3CH00H1FH输入的数据写保护存储器命令的执行过程包含一个把被输入的数据与在EEPROM中对应数据进行比较的过程。在确认一致的情况下，保护字位被写0，从而使得主存储器中的信息不可更改。如果数据比较结果不一致，则保护字位的写操作将被禁止执行。该命令所要求的时钟脉冲和执行时间与修改主存储器命令的情况相同。8) 比较校验数据(Compare Varification Data)比较校验数据命令格式如下：命 令控制字地址字数据字写保护存储器3CH00H1FH输入的数据比较校验数据命令必须与修改错误计数器的过程同时执行。该命令把输入的“校验数据”的各个字节与相对应的参照数据(存放在加密存储器中)进行比较，这一过程将在处理模式中需要给出时钟脉冲。比较校验数据命令的时序如图3.10所示。图3.10 比较校验数据命令的时序图3.2.5 PSC校验 如果需要修改SLE4442的数据，则必须正确校验存储在加密存储器中的可编程加密代码PSC。校验的过程并不是仅由比较校验数据命令来完成的，而是由多个命令构成的一个流程来共同完成，PSC校验流程见图2.34。这一流程必须被精确地执行，任何变化都将导致校验失败，从而使写入/擦除操作被禁止。只要校验过程未能成功完成，密码错误计数器的一个字位将只会被从“l”写成“0”，并且不能被擦除。首先用一个修改加密存储器命令将密码错误计数器中的一位写0。 然后紧跟着三条比较校验数据命令。比较从参照数据的字节1开始。整个比较过程成功与否是用能否擦除密码错误计数器来证实的，密码错误计数器不能自动擦除。如果比较成功，则擦除操作执行有效，这时只要不断电，对整个芯片各存储器的各区域的写入/擦除处理都可以进行；如果比较不成功，擦除操作执行无效，密码错误计数器将不会恢复为“111”。但只要EC不全为0，就允许外部接口设备IFD对芯片进行重试。当校验数据比较成功，加密存储器也同样被打开时，其单元中的参照数据也可以像其他EEP