卡复位应答卡顿问题优化

当接口设备发出复位信号后，IC卡将以字符为单位（称为字符帧）发出复位应答信号（Answer to Reset，ATR），复位应答信号是由一串字符组成，它们规定了卡和接口设备间建立的通信特性。下面先介绍字符帧格式，然后描述复位应答信号。

1.基本时间单元

基本时间单元（Elementary Time Unit，ETU）是指I/O口线上传送一位所用的时间。

在复位应答期间，1ETU应与372个时钟周期相等，即1ETU=372/f，f为接口设备提供给IC卡CLK触点的时钟频率。

复位应答之后，ETU由公式得到：1ETU=F/（Df）。其中F为时钟频率转换因子，D为波特率校正因子。F和D的默认值为F=372，D=1。

2.字符帧

数据在I/O口线上是按字符帧格式进行传输的，如图2-7所示。

字符传输前，I/O口线应被置为H状态。一个字符包括10个连续位，由1位起始位、8位数据位、1位奇偶校验位组成。起始位始终为低电平，表明一个字符传输的开始；数据位占1B；奇偶校验位采用的是偶校验，即一个字符中逻辑1的个数必须为偶数，这里是指数据位和奇偶校验位所含逻辑1的个数要保证是偶数。

两个连续的字符之间有一个至少保持12个ETU的延时。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”。

图2-7 字符帧格式

3.复位应答

复位应答是一系列字节的值，这些字节是卡作为对复位命令的响应发送给接口设备的。复位应答的字节顺序为：初始字符TS、格式字符T0、接口字符TA_i- TB_i-TC_i-TDi（i=1，2，…）、历史字符T1-T2-…-TK（最多15个字符）和校验字符TCK（Check Character）。其中，TS和T0是必须有的，接口字符和历史字符是可选择的，且TS后发送的字符数最大不超过32个。

（1）初始字符TS

初始字符TS定义了所有后继字符的编码协议，有反向约定和正向约定两种。

反向约定：IC卡回送的TS为（H）LHHLLLLLLH，值为3FH。反向约定规定I/O口线上的低电平状态等效于逻辑1，且首先传送的是字节的最高有效位。

正向约定：IC卡回送的TS为（H）LHHLHHHLLH，值为3BH。正向约定规定I/O口线上的低电平状态等效于逻辑0，且首先传送的是字节的最低有效位。

接口设备一般都支持反向约定和正向约定，能接收IC卡回送的3FH或3BH，但实际使用更多的是正向约定。

（2）格式字符T0

格式字符T0声明了第一组接口字符和所有历史字符，其编码如图2-8所示。可以看出，T0由两部分组成：高4位b5～b8用来指明后继接口字节TA1～TD1是否存在，为1时表明对应的接口字节存在；低4位b1～b4用来指明历史字符的个数，范围为0～15。

（3）接口字符TA_i-TB_i-TC_i-TD_i（i=1，2，3，…）

接口字符用来指明协议参数。

TD_i用来指明协议类型T和是否存在后续接口字符，其编码如图2-9所示。可以看出，TD_i由两部分组成：一部分是由高四位b5～b8组成的Y（i+1），用来指明后续接口字符TA_i+1、TB_i+1、TC_i+1和TD_i+1是否存在，若TD_i不存在，则TA_i+1、TB_i+1、TC i+1和TDi+1也不存在。另一部分是低4位b1～b4组成的T，用来指明后续发送到协议类型。当T=0时，表示为异步半双工字符传输协议，此时IC卡不回送TD₁，且后续传输协议类型为T=0。当T=1时，表示为异步半双工块传输协议，此时IC卡回送TD₁=0x81，表明TD₂存在，且后续传输协议类型为T=1。

图2-8 T0编码

图2-9 TD_i编码

TA₁、TB₁、TC₁和TA₂、TB₂是全局性接口字符，TC₂是T=0协议专用接口字符，TA_i、TB i和TC i（i＞2）的解释取决于TD_i-1指定的协议T的类型。有关这些接口字符的具体定义请参照ISO/IEC 7816-3。

（4）历史字符T1-T2-…-TK(www.xing528.com)

历史字符由格式字符T0的K指明历史字符的个数，最多不超过15个。有关历史字符的具体定义请参照ISO/IEC 7816—4。

（5）校验字符TCK

校验字符TCK的值应使从T0到TCK的所有字节异或操作结果为0。当使用协议T=0时，将不发送TCK，而其他协议将发送TCK。

4.基本复位应答（ATR）

通常情况下，协议T=0和协议T=1是IC卡和接口设备共同支持的协议。这两种协议的基本复位应答见表2-3和表2-4。

表2-3 T=0协议的基本复位应答

T=0时，IC卡回送字符的顺序为TS、T0、TB₁和TC₁。

表2-4 T=1协议的基本复位应答

T=0时，IC卡回送字符的顺序为TS、T0、TB₁、TC₁、TD₁、TD₂、TA₃、TB₃和TCK。

5.操作模式

复位应答后，卡处于两种操作模式之一：专用模式（TA₂存在）和协商模式（TA₂不存在）。

图2-10显示了卡操作模式的选择。

在专用模式下，紧随复位应答之后，由TA₂中b5位的取值来决定时钟频率转换因子F和波特率调节因子D的取值。当b5=1时，F和D值取默认值F=372，D=1。当b5=0时，F和D的取值请参考ISO/IEC 7816-3。

在协商模式下，若复位应答后无协议与参数选择（PPS）请求，则F和D值取默认值；若复位应答有PPS请求，则由接口设备发送带有F和D的PPS请求，使卡从协商模式转换为专用模式，并使用该F和D值。

图2-10 卡的操作模式

6.协议与参数选择（PPS）

卡和接口设备的通信总是由接口设备启动的，这意味着如果没有外部请求，卡不会送出数据。卡只响应从接口设备发来的命令。当卡插入接口设备后，自动执行上电复位，并送出一个复位应答（ATR）信号给接口设备。接口设备对卡ATR信号进行解析，然后发出第一条命令，卡对该命令进行处理并产生一应答信号回送给接口设备，这种命令和应答的来往一直持续到卡被激活。

在复位应答之后，卡如果处于协商模式，则允许接口设备向卡发送PPS（Protocol and Parameters Selection，协议和参数选择）请求。只有接口设备允许发出PPS请求，其过程如下：

1）接口设备向卡发送PPS请求。

2）若卡收到错误的PPS请求，它将不会发出响应信号。

3）若卡收到正确的PPS请求，则发出PPS响应信号，否则将超出初始等待时间。

4）若成功交换PPS请求和PPS响应，表明选择好了新的协议类型和（或）传送参数，按规定将数据从接口设备送到卡中。

如果存在下列三种情况之一：初始等待时间超时、错误的PPS请求、接口设备收到错误的PPS响应信号，接口设备将执行释放操作。

PPS请求和PPS响应信号都是由初始字符PPSS（代码为FF）、格式字符PPS0，三个任选字符PPS1、PPS2、PPS3以及最后一个校验字符PCK组成。通常情况下，如果PPS响应和PPS请求相等，则表明PPS交换成功，例外情况参见ISO/IEC 7816-3。