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中国SIM卡基本规范:ID-1集成电路卡技术要求详解
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更新于2024-07-20
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SIM卡协议,全称为国际标准化组织/国际电工委员会7816系列标准,特别是第1234部分,定义了ID-1型带触点集成电路卡(也称智能卡或集成电路卡)的关键技术规范。这些规范主要关注物理特性、记录方法、物理接口要求、电特性以及操作过程。物理特性方面,它规定了卡的尺寸、形状、材料和耐用性,包括信号频率、电压和电流值等,确保卡片能在不同的环境条件下稳定工作。记录方法则涵盖了数据的存储方式,如电路的设计和布局。 电特性部分详细阐述了卡与终端之间的电源、电气信号协议和信息交换协议,这对于确保数据传输的准确性和安全性至关重要。此外,还包括了状态逻辑电平(高、低、中)的定义,这些是卡片通信的基础。 操作规程和传输通信协议详细描述了卡片的初始化、复位、数据读写、加密和认证等操作流程,以及不同状态下如何进行交互。这一部分的标准适用于中国的IC卡市场,对卡片的设计、制造、管理和应用系统的研发、集成及维护具有指导意义。 参考资料包括了多个国家标准和国际标准,如GB/T系列关于识别卡物理特性和通信协议的规范,以及ISO/IEC 7816系列标准,这些为SIM卡的设计和实施提供了明确的技术依据。同时,集成电路卡的注册管理办法也是重要的参考文件,确保卡片的合法性和安全性。 SIM卡协议是一个系统且全面的框架,它确保了卡片的互操作性、安全性和一致性,对于推动电子支付、移动通信等领域的发展起到了关键作用。了解和遵循这些协议对于相关行业的参与者来说至关重要。
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表6 正常操作条件下VPP的电特性
符号 条件 最小值 最大值 单位
V
PP
I
PP
中止状态
0.95 Vcc
1.05 Vcc
20
V
MA
V
PP
I
PP
工作状态
0.975 P 1.025 P
1
V
mA
t
R
t
F
a 200 µs
对任意1秒时间取平均值时,功率不大于1.5W
注:
1.需要时,卡给接口设备提供P和I的值(见8.5.4)
2.Vpp状态控制在第10节和第11节规定,仅与A类操作条件有关
a Vpp上电压改变的速率不应大于2V. s
-1
7 卡操作过程
7.1 正常操作过程
当卡的触点与接口设备的触点被机械地连接时,电路才被激活
接口设备和卡的对话应顺序操作:
接口设备激活电路
卡和接口设备之间信息交换,并由冷复位(见7.3.2)启动卡应答
接口设备释放电路
电路的释放顺序应在卡上触点和接口设备上触点之间的机械断开之前结束
7.2 激活
为启动机械连接的卡的互操作 接口设备应按图4所示顺序激活电路:
RST置为状态L(见6.3.5)
按照接口设备所选择的操作条件 VCC加电:A类或B类(见6.3.2和表1)
接口设备上的I/O应置于接收状态(见6.3.3)
A类,Vpp置于中止状态(见6.3.6) B类,Vpp保留待未来使用
CLK提供时钟信号(见6.3.4) 至少在复位应答期间,时钟f的频率值应在以下范
围内:
1 5MHz:A类
1 4MHz:B类
电路的激活顺序结束后(RST为状态L, Vcc加压,接口设备上的I/O为接收状态,当操
作在A类时Vpp为中止状态,CLK提供一个合适且稳定的时钟) 按照7.3.2和图4的规定卡
准备好冷复位
7.3 信息交换
7.3.1 总则
如果卡支持操作条件的类别,则卡应按照第8章的内容应答任何复位 然后,接口设备
17
将启动卡的热复位 对于热复位的应答与对前一个的复位的应答不同,无论该复位是冷
复位 还是热复位 在完成一个指明协商模式(见8.6)的复位应答后 接口设备可按照
第9章的规定启动PPS交换
命令的操作过程取决于传输协议 第10章规定了以接口设备为主的异步半双工字符
串传输协议 第11章规定了异步半双工块传输协议 当不希望从卡信息时(例如 在一
个命令完成后与开始下一个命令之前) 如果卡支持时钟停止,则接口设备可停止时钟信
号
7.3.2 冷复位
按照图4所示,在Ta时间对CLK加时钟信号 I/O线路应在时钟信号加于CLK的200个时
钟周期(ta)内被卡置于状态Z(ta 时间在Ta之后) 时钟加于CLK后,保持RST为状态L,至
少400周期(tb)内卡复位(tb在Ta之后)
VCC
图4 激活和冷复位
在时间Tb,RST被置于状态H I/O上的应答应在RST上信号的上升沿之后的400~40000
个时钟周期(tc)内开始(tc在Tb之后)
在RST处于状态H的情况下,如果应答信号在40000个时钟周期内仍未开始,RST上的
信号将返回到状态L,且电路按照7.4被接口设备释放
注:1.假定卡的内部状态在冷复位前不定,这样卡的设计必须避免不适当的操作
2.卡的复位可以由接口设备在任意时间随意启动
7.3.3 热复位
按照图5所示,当VCC和CLK保持稳定时,接口设备置RST为状态L至少400时钟周期(时
间te)后,接口设备启动热复位
VPP
RST
tc ta
未定义
CLK
I/O
tb
Tb Ta
ta 200/f
400/f tb
400/f tc 40000/f
应答
VCC
VPP
RST
CLK
I/O
te
td
tf
18
Tc Td
td 200/f 400/f te 400/f tf 40000/f
图5 热启动
在时间Td,RST置于状态H I/O的应答在RST上信号上升沿之后的400 40000个时钟
周期(tf)之前开始(时间tf在Td之后)
在RST处于状态H时,如果应答信号未在40000个周期之后开始,RST上的信号将返回
状态L,且电路按照7.4被接口设备释放
7.3.4 时钟停止
对于支持时钟停止的卡 当接口设备不希望从卡得到信息时,并且I/O保持在状态Z
至少1860个时钟周期(tg),则按照图6所示,接口设备可停止CLK上的时钟(在时间Te)
1860/f tg 700/f th
图6 时钟停止
n
当时钟被停止(从Te到Tf),CLK应保持在状态H或状态L;这个状态由参数X指明(见
8.5.5)
在时间Tf,接口设备重启时钟并且I/O上的信息交换可在至少700个时钟周期后继续
(时间th在Tf之后)
7.4 释放
当信息交换结束或失败时(例如 无卡响应或发现卡被移出),接口设备应按以下顺序
释放电路(见图7)
RST应被为状态L
未定义
应答
VCC
VPP
RST
CLK
I/O
tg
th
下一个字符
时钟停止
前一个字符
Te
Tf
19
CLK应被为状态L(除非时钟已在状态L上停止)
VPP应被释放(如果它已被激活)
I/O应被置为状态A
VCC应被释放
8 复位应答
8.1 一般结构
根据定义,复位应答是一系列字节的值 这些字节是由卡作为对复位命令的响
应发送给接口设备的 ,在I/O电路上,每个字节在一个异步字符中传输
每个成功的复位操作都会导致I/O上的一个初始字符TS,TS后面按照下面的次
序跟有最多32个字符:
T0 格式字符 强制性
TA(i) TB(i) TC(i) TD(i) 接口字符 可选的
T1 T2 Tk 历史字符 可选的
Tck 检测字符 有条件的
初始字符定义了所有后继字符的解码协议
格式字符声明了第一组接口字符和所有历史字符
接口字符由格式字符声明的位图技术来指明
历史字符由编码在格式字符中的一个数字来指明
校检字符依赖于某些接口字符中参数T的值
为了表示简明 以下用T0 TA(i) T1 Tck表示字节及传送字节的字符
8.2 参数T
T参数指明了传输协议和/或接口字节的类型 在每个字节TD(i)[见
(8.4.3.1)]
TA(2)(见8.5.7)或PPSO(见9.3),参数T的值由位b4到b1的编码值确定
T=0 异步半双工字符传输协议 在第8章中说明
T=1 异步半双工块传输协议 在第9章中说明
T=2和T=3 保留用于将来的全双工操作
T=4 保留用于增强的异步半双工字符传输协议
T=5到T=13 保留待未来使用
T=14 未由ISO/IEC JTC1 SC17标准化的传输协议
未定义
VCC
VPP
RST
CLK
I/O
图 7 释放
20
T=15 不属于传输协议,仅指明了全程接口字节的类型(见8.4.3.2)
8.3 异步字符
8.3.1 基本时间单元
在复位应答期间,1etu应与372个时钟周期相等
1etu=372/f
etu的一个可选值 见8.4.1 它的通用表达式 见8.5.2
8.3.2 字符帧
字符传输前,I/O端应被置为状态Z 如图8所示,一个字符包括10个连续的时刻,
每一时刻不是在状态Z 就是在状态A
第一个时刻m1被置于状态A,这个时刻称为起始时刻
m2 m9这八个时刻传送1个字节
最后一个时刻m10确保字符奇偶校验 它传送 奇偶校验位
图8 字符帧
在每个字符中,如果在时刻mn结束时状态改变,则从字符上升沿到mn下降沿间
的延迟应是tn=(n 0.2)etu
发送方的时间起点是字符的上升沿 当寻找一个字符时,收方定期地对I/O取样:
取样时间应少于0.2etu,接收方的时间起点是在Z状态的最后一个观察点和A状态的
第一个观察点中间
接收方应在0.7etu 接收方时间 之前确认m1,然后应在(1.5 0.2)etu,收到
m2,在(2 5 0.2)收到m3, 在8.5 0.2收到m9,在9.5 0.2收到m10,字符奇偶校验
在不工作时进行
注:这样确保在所有的测试区同传输区区别开
两个连续字符上升沿之间的延迟至少是12etu,例如,一个字符的持续时间(10
0.2)etu加上保持时间 在保护时间,接口设备和卡都保持接收状态(因此I/O状态为
Z)
在复位应答期间,卡发出的两个连续字符的上升沿间的延迟应不超过9600etu,
这个最大值被称为 初始等待时间
8.3.3 差错信号和字符重发
在复位应答期间,下列字符的重发过程取决于协议类型,该过程对使用协议类
型 T=0是强制性的,对于接口设备和其它卡来说是可选择的
当奇偶差错时,在(10.5 0.2)etu 接收方时间 时,收方传送一个状态为A,最
少为1etu,最大为2etu的差错信号,然后,收方将等待对有争议的字符重发见图9
为了检测到一个差错信号,发方将检查I/O电路在(11 0.2)etu 发送方时间
时的状态,例如字符的上升沿之后
如果I/O为状态Z,即假定为正确接收
如果I/O状态为A,即假定传输是不正确的 在检测到差错信号后的至少两
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wanrhys
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