[分享]智能卡通系统

batterykj · 发表于 2005-1-1 20:41:00

智能卡通系统的组成 --------------------------------------------------------------------------------

　读卡器及卡片；

服务器与专用控制软件；

被控制的门；控制器；门磁锁；手动按钮；钥匙；指示灯；与上位机通讯的线缆；上位PC机；

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　光卡简介

　光卡技术是计算机光盘存储技术的孪生兄弟，出现于八十年代中期，至今已有十多年历史，随着激光存储技术的成熟与推广，光卡技术也正以极快的速度渗透到计算机应用的各个领域。本文以CANON光卡技术为例，向读者介绍有关的背景技术材料及讲座光卡应用的有关问题。

1、光卡

光卡是一种特殊的住处存储媒体，由塑料制成。其大小，形状完全类似于信用卡（Credit Card）或银行自动柜员卡（ATM Card）。长85.6mm，54mm，厚0.68-0.84mm。

信息记录在光瞳上是靠半导体激光在卡的记录层打孔实现的。光卡的数据记录层由微细球状的金属粒子组成，厚度为0.1mm，也称为基板层，基板层下面是以明胶为主要成分的有机胶质矩阵层。上面的基板层经激光光点照射，有机胶质矩阵溶解，形成小孔，反射率减少，在读取时依反射光的强度变化即可分辨出0/1两种不同状态。因为记录是以激光打孔方式进行的，一旦打上孔后，就不能复原，所以，内容不能修改。

光卡首先于1981年由美国的一家技术开发公司提出，后经多次研究改进，其构造通常由6层组成，但制造厂商不同，构造也各有差异。Canon公司是目前世界上唯一一个既生产光卡，又生产光卡读写器的公司，是世界光卡先进技术的主要代表者之一。光卡记录格式目前已形成两种类型，即Canon型和Dela型。这两种形式均已被国际标准化组织于1995年7月接收为国际标准SIOS（ISO/IEC 11693，11694-1，11694-2，11694-3，11694-4和Annex A）我国亦已投票表示赞同。

2、光卡的主要特点是：

·便于随身携带：光卡可以方便地放到钱包中或者卡包中，可以邮寄。

·存储容量大：一张卡可保存4-6兆字节的信息。其它便携式信息介质（磁卡、IC卡、缩微胶片）均无法与其相比。

·信息记录的高可靠性与高安全性：由于是激光打孔式的记录方法，因此该卡片不怕任何电/磁干扰，有很强的抗水，抗污染及抗剧烈温度变化的能力。任何人以任何方法试图改变卡中信息的内容，必须留下痕迹。

·高保密性：Canon光卡拥有独特设计的光卡信息保密措施，可以作到一卡一码，该码无法用常规方法读取，更无法破译。

·相对价格便宜

当前，每张光卡的国际市场售价仅为几个美元，如果按平均每字节所花费资金计算，与磁卡、IC卡相比较，光卡是最便宜的，仅为前二者的几百分之一。

3、光卡读写器

光卡信息的记录和提取是靠一种叫作光卡读写器的设备实现的。光卡放入读写器后，光卡沿着横向移动（沿“磁道”方向），激光读写头则沿着纵向移动（选择不同的“磁道”）这样就可以读/写信息到光卡上的任何位置。

读写器利用一束仅有几微米的激光光束记录信息。光束经过调制载有数字化编码（0/1）的信息。到达光卡的记录层，留下间有隔不等的“小坑”。新的记录可以随时不断地写进去，但已经写入的不可擦除。

读取信息时，读/写器用同样的但能量小得多的激光光束扫描光卡的记录层，光感受器根据反射回来的光束的不同，经解码便读得正确的信息。

读/写器能实现高速的读/写操作

以Canon R/W 50型读写器为例，其平均光读/写头定位时间为0.1秒，道向定位时间为3毫秒，数据读取速度最高可达每秒26KB，数据写入速度最高可达每秒10KB。

·采用激光技术，实现高密度、高性能的读/写操作

由于采用了高速的自动聚焦，自动跟踪技术，可获得高密度，稳定的读/写操作，由于采用了容错技术，自动清洁措施，光卡上的脏物，划伤，指纹，汁水等均不会影响数据的正确读/写。读取错误率低到10-12以下。

·极易同微机互连

读/写器与计算机的联接就象PC机所用的软盘驱动器一样方便，在AT总线的机器上插入专用的光卡读写器控制卡，或者直接把光卡读写器连接到主机的SCSI总线。然后在主机端装入相应的读写器驱动软件，用户便可以象使用软盘一样地使用光卡读写器了。

·易携带的尺寸

以Canon R/W 50型读写器为例，该设备长×宽×高仅为25.9×14.2×6cm，重量为2.6kg,可以方便地与手提电脑一并放公文箱中，这对于流动式办公地点的项目是非常方便的。

·遵循通过多项国际安全质量标准

EN60950, CDRH Class 1, FCC Class B, CIS-PR ClassB, UCC1 Class2, EC Directive, UL, CSA, GS

适合应用光卡的领域

将一项新技术引进国内应用，成功与否会受到各种因素的制约与影响，其中很重要的一条是依赖于对新技术特点的掌握及是否选择了一个真正适合使用该新技术特点的恰当项目。选择光卡应用项目，起码应该特别重视下列特点：

·信息量大

光卡的存储容量为4-6M字节，这是其它便携式信息介质磁卡、IC卡无法相比的。如果项目本身需要存储图象（X光片、CT片、MRI片、心电图等）、指纹、签字手迹、照片、声音、视网膜等信息量大的数据类型，或者虽然仅只文字、数字信息，但可能成百上千次重复登录，那么光卡就成为唯一可能的选择了。

·信息需跟随持有者转移

光卡的便携性是光卡的另外一个主发的特性。无论信息安全容量需求有多大，如果该信息不需要随拥有者转移，那么磁盘、光盘就是更经济、适用的选择。如果强调信息拥有者持有信息，该信息要随着拥有者转移，在不同的时间和地点灵活地写入和读取信息，那么光卡就成为首先考虑的存储介质了。

·计算机信息管理

光卡仅适用于那些已经或准备实现计算机信息管理的项目，因为只有计算机化的信息才有可能通过与光卡读/写器的接口写入光卡或从光卡中读出。这与磁卡、IC卡的应用情况是一致的。换句话说，光卡及光卡读/写器只是一种信息的存储设备与介质。信息的录入、收集、转换、处理与显示的过程是依赖于计算机及其它设备的。光卡及其读/写器是一种附属于计算机的外部存储设备。

·覆盖人群广并数据读/写点少

最理想的光卡应用项目是那种覆盖人群广但数据读/写点又相对集中的项目。这主要是因为光卡读/写器费用较高，如果把读/写器的费用分摊到几十个或一、二百张卡片拥有者身上，那么会成为很重的负担。但如果一台读/写器可以服务于成千上万的卡片拥有者，情况就大大的不同。我们把这样的条件称为“漏斗原则”，卡片拥有者越多，信息处理点越少，光卡项目的经济越显著，也就越容易取得成功。

·信息安全保密性要求高

光卡的信息因为是依赖激光穿孔的技术实现的，因此可以说迄今为止安全性、可靠性与保密性最好的便携式存储介质。凡对被存储信息有较高安全保密性要求的项目，均适合使用光卡技术。

·项目个体花费相对较高

光卡适用于项目个体总花费较高的项目，尽管光卡平均每个字节存储费用显低于磁卡与IC卡，但其绝对费用，加上读/写器费用的均摊，明显高于磁卡与IC卡。因此，选择个体花费水平较高的项目，使其有负担光卡费用的心理承受能力亦应该是挑选光卡应用项目应该着重考虑的一个条件。

关于智能卡

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　智能卡的名称来源于英文名词“Smartcard”，又称集成电路卡，即IC卡(Integrated Circuitcard)。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，其外形与覆盖磁条的磁卡相似。它一出现，就以其超小的体积、先进的集成电路芯片技术以及特殊的保密措施和无法被译及仿造的特点受到普遍欢迎。IC卡的概念是7O年代初提出来的，法国布尔(BULL)公司于1976年首先创造出IC卡产品，并将这项技术应用到金融、交通、医疗、身份证明等多个行业，它将徽电子技术和计算机技术结合在一起，提高了人们生活和工作的现代化程度。IC卡芯片具有写入数据和存储数据的能力，IC卡存储器中的内容根据需要可以有条件地供外部读取和供内部信息处理和判定之用。

根据卡中所镶嵌的集成电路的不同可以分成以下三类：

1. 存储器卡：卡中的集成电路为EEPROM(可用电擦除的可编程只读存储器)。

2. 逻辑加密卡：卡中的集成电路具有加密逻辑和ZEPROM。

3. CPU卡：卡中的集成电路包括中央处理器CPU、EEPROM、随机存储器RAM以及固化在只读存储器ROM中的片内操作系统COS(ChiPOperatingSystem)。严格地讲，只有CPU卡才是真正的智能卡。按应用领域来分，IC卡有金融卡和非金融卡两种。金融卡又有信用卡(Creditcard)和现金卡(Debitcard)等。信用卡主要由银行发行和管理，持卡人用它作为消费时的支付工具，可以使用预先设定的透支限额资金。现金卡可用作电子存折和电子钱包,不允许透支。非金融卡往往出现在各种事物管理、安全管理场所,如身份证明、健康记录和职工考勤等。

按卡与外界数据传送的形式来分,有接触型IC卡和非接触型IC卡两种。当前使用广泛的是接触型IC卡，在这种卡片上,IC芯片有8个触点可与外界接触。非接触型IC卡集成电路不向外引出触点,因此它除了包含前述三种IC卡的电路外，还带有射频收发电路及其相关电路,读写器对卡的读写为非接触式，因而称这种IC卡为非接触式或者感应式IC卡（RF射频卡）。

近年,菲利普半导体和三星集团等国外知名的大厂商推出了一种将射频卡和接触卡合而为一的复合卡，以增强智能卡的兼容性能和增加智能卡的应用灵活性。在IC卡推出之前，从世界范围来看，磁卡已得到广泛应用，为了从磁卡平稳过泼到IC卡,也是为了兼容，在IC卡上仍保留磁卡原有的功能,也就是说在IC卡上仍贴有磁条，因此IC卡也可同时作为磁卡使用。接触式IC卡的正面中左侧的小方块中有8个触点,其下面为凸型字符.接触式IC卡和感应式IC卡的表面还可印刷各种图案，甚至人像。卡的尺寸、触点的位置、用途及数据格式等均有相应的国际标准予以明确规定。IC卡在使用中,有一些参数在卡型选择时是需要认真考虑的。例如：

1、如果IC卡的使用环境低于0℃时,最好不要选用CPU卡,因CPU卡的工作温度在0℃时以上.而MemoryCard可以工作在－20℃的低温下工作。

2、IC卡是有工作电压指标的,西门子公司的IC卡一般工作电压在4.75V~5.25V之间.ATMEL公司的IC卡工作电压约在2.7V~5.5V之间。

3、IC卡是有寿命的。它的寿命是由对IC卡的擦写次数决定的，对于西门子的IC卡，指标为1万次擦写寿命；ATMEL的IC卡，指标为擦写寿命为10万次。

4、IC卡读写器的使用寿命主要由两个因素决定:

a、读写器本身器件的选择；

b、卡座的寿命；卡座的寿命分别有10万次，20万次和50万次。

国内一些制造商也生产了相当数量的少于7000次寿命的卡座, 主要用于IC卡收费的终端表内，如IC卡电表，民用水表，煤气表等。

5、读写器对IC卡的上电操作，仅在接到软件发出的指令以后才能进行，并且,在IC卡没有插入的情况下，应给出上电出错的返回代码。

6、读写器应用中最重要的问题是通信和系统的可靠性问题。这是一个比较复杂的问题，目前使用的环境多种多样，从DOS操作系统到WIN95。从FOXBASE、FOXPRO FOR DOS 到 Delphi3.0。目前，世界知名的科技界大公司如英特尔、菲利普、西门子和爱特梅尔（ATMEL）等无不全力介入智能卡行业并投入巨大的人力和财力资源，微软公司近年亦斥巨资以图主导智能卡操作系统。因此,智能卡行业在众多实力强大的国际级大财团的推动下已经在世界范围内形成了一种不可逆转之势。

Lonworks技术相对传统的485总线的优势

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1、Lonworks技术是一个现场总线，有一个完整的控制网络体系，它包括从物理层到应用层以至网络操作系统的全部内容。

485仅仅是网络物理层的一种规范。

2、Lonworks技术支持多介质，如：双绞线、同轴电缆、电力线、光纤、无线、红外等。

485通讯做不到支持多介质。

3、Lonworks技术具有很好的开放性，采用Lonworks技术的不同厂家的产品可在同一网络上协调工作。

采用485技术的不同厂家的产品很难在一个网上工作。

4、Lonworks技术支持总线式、星形、自由拓扑等多种拓扑结构。

485通讯只能在总线式拓扑结构。

5、Lonworks技术网络每段的长度可达2700米（不加中继器）。每网络段可以有64个节点。

485通讯网络每段一般只能达1000m，且每段只有32个节点。

6、Lonworks技术支持域、子网、节点等完整的网络结构。每个 Lonworks网络的一个域最多支持32385个节点。

485通讯很难与此相比。

7、Lonworks技术的处理器有3个CPU，可以处理复杂的网络通讯应用程序。

一般的485通讯的处理器只有一个CPU，很难处理复杂的网络通讯、应用程序。

8、Lonworks技术的耐共模干扰的能力强，可以适应恶劣的环境。

485通讯的抗干扰能力差。

9、Lonworks技术为对等通讯网络，各节点地位平等，无主节点，可靠性高、实时性好。

485通讯一般为主从式结构。

10、Lonworks技术维护容易，可直接从网络上下装程序。

485通讯很难做到这一点。

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