ISO7816是一套協議標準，這套協議不僅規定了智能IC卡的機械電氣特性，而且還規定了智能IC卡的應用方法。智能IC卡的主要用途可歸為身份識別、支付安全、加密/解密和信息存儲四個方面。智能IC卡已經廣泛應用到金融、電信、電子商務等領域，我們平常使用的IC電話卡，充值電卡、燃氣卡和手機中的SIM卡都屬于智能卡的范疇。

ISO7816協議標準中，將協議模型定義為4層：物理層、數據鏈路層、傳輸層、應用層。

? 物理層：定義了位交換，主要定義波特率和字符幀的傳輸方式

? 數據鏈路層：定義了字符交換，傳輸的檢錯與糾錯等

? 傳輸層：定義了針對協議的面向應用的提出報文傳輸

? 應用層：定義報文交換的內容

當ISO7816在基于英創的工控主板上應用時，可將ISO7816智能卡簡單的理解成一個串口設備。串口的物理連接和系統驅動程序實現了ISO7816協議標準中的物理層和數據鏈路層（如圖1中黃線以下部份）。應用程序負責數據的解析與應用，實現ISO7816協議標準的傳輸層與應用層（如圖1中黃線以上部份）。

圖1中黃線與紅線之間是英創的工控主板，提供了硬件接口、操作系統支持和串口驅動支持，既實現ISO7816協議的數據鏈路層和物理層。用戶將ISO7816智能卡正確的連接到工控主板的串口上，編寫應用程序，通過調用系統API函數就能實現對ISO7816智能卡的訪問。

圖 1：英創工控主板連接ISO7816智能卡

本文將以英創工控主板EM9280連接基于ISO7816協議的ESAM模塊為例，討論用戶需要做的兩項工作：

1、將智能卡連接到工控主板的串口

2、應用程序如何訪問已連接到系統中的智能卡

1、智能卡（ESAM）的硬件連接

如圖2中的U2所示，ESAM模塊需要一個工作時鐘和一個復位信號，通過一位IO與主機連接實現數據通訊。ESAM的復位信號使用EM9280的一位GPIO控制，工作時鐘使用EM9280的一路PWM。ESAM模塊使用單個I/O與主機通訊，自動切換收發方向，EM9280提供的是標準3線串口，所以沒有辦法與ESAM直接連接。圖2中利用74HCT157，將串口的RXD,TXD模擬成ISO7816單IO通訊模式，利用串口的RTS#信號實現數據收發方向的自動切換。當EM9280發送數據時，RTS#輸出低電平，選通74HCT157的A組，數據通過TXD6→2A→2Y輸出到I/O腳。而1A通過R2上拉到高電平，所以1Y也是高電平，RXD6不會收到任何數據。數據發送完成后，RTS#被串口驅動程序自動將置為高電平，74HCT157的B組選通，ESAM模塊發送的數據由I/O→1B→1Y到達RXD6，串口接收由ESAM模塊發來的數據。此時2B由R2上拉到高電平，所以2Y亦是高電平，不會影響I/O上的數據傳輸。

圖 2：EM9280連接ESAM模塊

2、應用程序設置方法

對應用程序來講，與ESAM通訊類似于RS485的半雙工通訊，只是在開始串口通訊之前，針對ESAM模塊，還需要一些額外的設置。

2.1 產生ESAM工作時鐘

ESAM模塊缺省工作時鐘是其通訊波特率的372倍，我們使用EM9280的PWM1來產生ESAM的工作時鐘。

// Generate clock for ISO7816.
m_hPWM = CreateFile(_T('PWM1:'), // name of device
GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, // desired access
FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE, // sharing mode
NULL, // security attributes (ignored)
OPEN_EXISTING, // creation disposition
FILE_FLAG_RANDOM_ACCESS, // flags/attributes
NULL); // template file (ignored)
if( m_hPWM == INVALID_HANDLE_VALUE )
{
goto InitClearUp;
}
PWM_INFO PwmInfo;
PwmInfo.dwFreq = dwFI_DI_Ratio * dwBaud; // = 372 * 9600 = 3.5712MHz
PwmInfo.dwDuty = 50; // 50%
PwmInfo.dwResolution = 1;
dwNumberOfBytesWritten = 0;
WriteFile( m_hPWM, &PwmInfo, sizeof(PWM_INFO), &dwNumberOfBytesWritten, NULL);

2.2 打開串口并使能RTS_TOGGLE功能

使用標準的文件操作函數CreateFile打開串口設備，同時通過SetCommState函數設置串口通訊相關參數。此時ESAM模塊的通訊波特率設置為9600bps，8位數據位，1位停止位，偶校驗。

DCB dcb;
GetCommState( m_hSer, &dcb );
dcb.BaudRate = Baud; // 波特率 = 9600
dcb.ByteSize = Databits; // 數據位 = 8
dcb.Parity = EVENPARITY; // 偶校驗
dcb.StopBits = ONESTOPBIT; // 停止位 = 1
SetCommState(m_hSer, &dcb);

在圖2中，將3線串口模擬成單線的ISO7816模式，使用串口的RTS作為數據傳輸方向控制信號。EM9280可以為打開的串口任意指定一位GPIO作為其RTS信號線，實現方法如下：

DCB dcb;
BOOL bRet;
bRet = DeviceIoControl(m_hSer, // 已經打開的串口設置句柄
IOCTL_SET_UART_RTS_PIN, // I/O control code
&dwRTSPin, // 選擇作為RTS的GPIO,如圖2中選擇GPIO7
sizeof(DWORD),
NULL,
0,
NULL,
NULL);
if( bRet )
{
GetCommState( m_hSer, &dcb ); // Get dcb
dcb.fRtsControl = RTS_CONTROL_TOGGLE; // Enable RTS Toggle
SetCommState(m_hSer, &dcb); // update dcb
}

2.3 數據收發

應用程序可以創建一個線程，然后等待串口事件接收串口數據。

應用程序調用WriteFile函數發送數據，但需要特別注意ISO7816傳輸協議中關于“保護時間”要求，協議中規定兩個連續的字符幀之間必需要有一個最小時間間隔，即保護時間，當波特率為9600bps時，保護時間最小大約為200uS。

如果直接調用WriteFile將要發送的數據一次性發送

WriteFile( m_hSer, Buf, len, &dwLen, NULL);

在EM9280上測得的字符間時間間隔大約為30uS，顯示不能滿足協議保護時間的要求。為了達到保護時間的要求，可以采用下面的方式，將需要發送的數據一個字節一個字節的發送。

for( int i; i

WriteFile( m_hSer, Buf+i, 1, &dwLen, NULL);

上面的for循環每調用一次WriteFile函數，只發送1個字節，在EM9280上測得的字符間時間間隔最小大約為500uS，滿足協議保護時間的要求，實際測試也能正常與ESAM模塊通訊。

如果主機串口硬件沒有支持ISO7816模式，如英創公司工控主板EM9170、EM9283等，就可以按本文的方法，增加很少的幾個器件就能連接ISO7816設備。

英創公司Atmel系列工控主板，CPU的串口本身就支持ISO7816模式，可直接連接IS07816智能卡。我們實現了相應的驅動程序，相關的使用方法可參考下面的文章：

ISO7816通訊協議在工控主板EM9160中的實現方案

工控主板EM9161對ISO7816協議的支持

英創嵌入式Linux工控主板如何實現ISO7816協議

我們還提供了ESAM模塊完整的測試程序，需要的用戶可與我們聯系獲取相關代碼。