基于ARM的USB读卡器设计与测试

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1、第29卷第4期2010年8月中国民航大学学报JOURNALOFCIVILAVIATIONUNIVERSIrI'YOFCHINAV01．29No．4August2010基于ARM的USB读卡器设计与测试李冬霞，张雪庆(中国民航大学电子信息工程学院，天津3∞300)摘要：设计了一个基于ARMCortex—M3和USB接口的智能卡读卡器系统．采用具有ARMCortex—M3内核的STM32F103R6T6等芯片进行相关的硬件设计：分别使用Keil和VisualC++6．0进行固件程序和驱动程序开发，实现了计算机与智能卡的准确、高效通信。

2、同时，通过设计测试程序对系统的功能和性能进行测试，证明其有效性。关键词：智能卡；USB通信；驱动程序；测试中图分类号：TP3ll文献标识码：A文章编号：1674—5590(2010)04—003l—04DesignandTestofUSBSmartCardReaderBasedonARMLIDong-xia，ZHANGXue-qing(CollegeofElectronicandInformationEngineering，CAUC，Tianjin300300，China)Abstract：Asmartcardreaderisde

3、signedbasedonARMCortex—M3andUSB．TheSTM32F103R6T6whosecoreisARMCortex-M3isusedinthehardwaredesign．andthe鼬wareKeilandVisualC++6．0眦usedinthedesignoffirmwarepm铲amanddriverofthesnlal'tcardreader．Thecorrectandeffectivecommunicationsbetweenthecomputerandthesmartcardisrealize

4、d．Meanwhile，thetestprogramisdesignedtodetectthecol_rec伽e够andeffectivenessofthe8／／larlcardreaderinthispaper．Keywords：smartcard；USBcommunications；driverprogram；testUSB是一种高效、快速、经济的串行通信接口，其易用性和可扩展性在业界得到了广泛的支持和应用I，I。目前，市场上大多采用单片机和串口通信的智能卡读卡器，其通信速度和中断响应速度受到很大限制。本文针对商业和税控等应用

5、，设计了基于USB接口的智能卡读卡器系统。系统设计中选用sT公司的新一代32位闪存微控制器(STM32oSTM32系列芯片拥有ARMCodex—M3内核，专为嵌入式应用开发，可大幅度提高中断响应速度，同时具有更低的功耗[21。本文着重说明此类智能卡读卡器的软件设计与测试方法。1通信协议简介智能卡USB读卡器通过USB接口实现计算机与智能卡的快速、高效通信。USB接13通信必须按照USB接口功能层次逐层进行设计；而智能卡信息的有效读取和写入必须基于相应的应用协议数据单元。智能卡中每个应用都包括一系列信息项131，信息项是信息最小单位

6、，即应用协议数据单元(APDU)，其用名称、逻辑内容说明、格式及代码来标识，在终端成功完成应用选择后可对这些信息进行访问。APDU可分为命令APDU和响应APDUl4J。命令APDU由4字节长的必备头和一个可变长的条件体组成，响应APDU由一个变长的条件体和2字节长的必备尾组成，如图l所示，APDU报文的内容描述如表1所示。(a)命令APDU结构(b)响应APDU结构图IAPDU结构Fig．1APDUformats收稿日期：2009—10—18；修回日期：2009—12—28基金项目：中国民航大学科研基金项目(qd02a07)作者

7、简介：李冬霞(197l一)，女，陕西绥德人，副教授，工学博士，研究方向为数据网络通信、通信协议的实现．32中国民航大学学报2010年8月表1APDU的内容描述Tab．1APDUfieldsdescription代码描述长度代码描述长度可变l可变0或1CLA命令类别INS命令代码Pl参数lP2参数2一命令数据中存Le在的字常数1Data2响应中接收的数据位串1SWI命令处理状态1SW2命令处理限定lDaml命令发送的数据位串。或lk挈霉萎据中期望的最大说明：在命令APDU需要时，k字段始终被设为‘00(H)’，表示需要的最大字节数为

8、256字节。2系统软件设计针对设计好的智能卡读卡器硬件系统，如图2所示，其软件的设计首先要实现STM32F103R6T6分别与智能卡和USB接口的通信，即读卡器固件子系统软件，然后再实现读卡器与PC端应用程序之间的数据传输，即PC端子系统驱动程序。