本應用筆記以DS8007作為接口器件和DS5002安全微控制器的智能卡支付終端交易為例。DS8007評估（EV）板和可用的C源代碼可實現基本的智能卡信用卡、借記卡和卡初始化功能。

概述

本應用筆記介紹了基于DS8007多協議、雙智能卡接口芯片和DS5002安全微控制器的智能卡支付交易系統。基本信用卡和借記交易與智能卡初始化功能一起實現。雖然沒有試圖包括通常與“真實”支付交易系統相關的任何安全措施，但此處演示的功能代表了這種系統。

本演示使用的硬件是DS8007評估（EV）板。該板為使用DS8007器件測試智能卡操作提供了一個方便、成熟的平臺。該板包括：DS5002安全微控制器作為主處理器;一個 2 行 x 20 個字符的液晶顯示器 （LCD） 模塊;以及兩個智能卡插槽，一個信用卡大小的插槽和一個 SIM 大小的插槽。提供DB-9連接器，用于傳輸RS-232串行接口的信號。使用公司的微控制器工具包（MTK）軟件，用戶可以將其PC連接到此RS-232端口，下載程序和/或數據文件，并與應用程序進行通信。評估板還包含512k x 8電池備份SRAM，用于存儲程序和數據信息。DS5002安全處理器為支持SRAM的電池提供功率檢測和控制電路。

用于開發此應用程序的軟件工具集是 Keil PK51 專業開發人員工具包，其中包括 μVision3? 集成開發環境 （IDE） 和 CX51 ANSI C 編譯器。此 PK51 包提供了一個完整的開發環境，包括匯編器、鏈接器、模擬器和調試器。它產生的十六進制文件可以使用MTK軟件從PC直接下載到DS8007評估板。

應用說明

此事務示例實現并正確管理應用程序協議數據單元 （APDU） 的發送和接收，如 EMV 規范中對 ACOS3 智能卡的定義。通過操作和發送適當的 APDU，然后處理其潛在響應，演示代表典型支付交易的操作。

此應用程序的 C 源代碼可供下載，并且該文件AN4120_SW.zip。上述應用筆記4036中的代碼構成了這些交易示例的核心;它提供所有基本的DS8007接口/驅動器功能和所有直接的低級智能卡接口功能。AN4036 的代碼也可從文件 AN4036_SW.zip 中的同一網址下載。

交易詳情示例

為了創建具有代表性的事務函數組，此示例中實現了三個主要的智能卡操作。

借記交易，從卡的余額中扣除一定金額

信用交易，其中金額添加到卡的余額中

卡初始化交易，其中卡的余額和交易計數設置為初始值

初始余額 $100.00 存儲在卡中，初始計數在初始化事務期間設置為 10。為了簡化示例，在信用卡或借記交易的卡余額中添加或扣除固定金額 $00.<>。

為了實現合理的演示，首先要考慮的是如何使用DS8007評估板上的資源創建用戶界面。一個目標是它獨立運行，無需額外設備。因此，主板的RS-232串行端口被拒絕作為用戶界面。相反，可供用戶輸入的最方便的硬件是交換機 SW4。按下此開關時，將處理器的端口針腳 P3.2 拉至地。引腳 P3.2 是一個多功能端口引腳，也可用作外部中斷輸入 （INT0）。但是，在此應用程序中，軟件不會啟用此中斷。因此，引腳通常由處理器的引腳驅動電路拉高，并在按下SW1時通過4kΩ電阻拉低。應用只需讀取引腳即可檢測此開關閉合。

板載LCD模塊用作用戶界面的輸出設備。DS8007評估板上的LCD模塊為2行×20字符顯示。它包含創建液晶驅動信號所需的驅動器電路，并為處理器提供 8 位并行接口。通過將所需的控件和字母數字字符寫入模塊來操作顯示，模塊管理實際的LCD。

給定一個用戶輸入，軟件在LCD上以重復順序向用戶顯示三個可能的交易。然后，軟件執行按下開關SW4時顯示的交易。

智能卡詳細信息

本應用示例選擇的智能卡是由香港先進卡系統有限公司（ACS）制造的ACOS3卡。該卡包含一個嵌入式處理器，該處理器運行稱為 A CS S mart Card Operating System 版本 3 （ACOS3） 的操作系統，并具有以下功能：

16kB EEPROM 存儲器，用于存儲應用數據

符合 ISO 7816-1/2/3，T = 0 協議

數字加密標準 （DES）、三重 DES 和消息身份驗證功能 （MAC） 功能

五個密碼+發行人代碼

密碼，可由持卡人更改

用于相互身份驗證的密鑰對

基于隨機數的會話密鑰

具有固定記錄長度的線性文件

安全支付應用的賬戶數據結構

有關 ACOS3 功能的完整說明，請訪問

ACS 網站

。對于此應用程序，不使用卡的安全功能。僅使用文件結構和 EEPROM 存儲。

卡內存存儲

對于此事務示例，所選卡必須包含一些用于信息存儲的最小數量的非易失性存儲器。卡中僅存儲兩個值：包含成功處理的交易數量的“計數器”和虛構帳戶“余額”。對于計數器，選擇了 1 字節無符號值，因為它可以表示從 0 到 255 個事務的計數。對于余額，選擇16位整數，因為它可以表示-32，768到+32，767的值。這種方法允許用戶在可用余額之外從卡中扣款（即創建負余額）。因此，本例總共需要三個字節的非易失性存儲器。

ACOS3 文件結構

ACOS16卡中的3kBEEPROM存儲器在制造時被隔離為內部數據存儲器和用戶數據存儲器。內部數據存儲器存儲配置數據，通常由操作系統用于管理某些功能。用戶數據存儲器在“真實”交易應用程序的控制下存儲卡正常使用中操縱的數據。在此示例代碼中，僅使用內部數據存儲器，因此它將是其余討論的重點。

無論是使用內部數據存儲器還是用戶數據存儲器，都可以通過數據文件和數據記錄訪問ACOS3卡的存儲器。每個數據文件由一定數量的數據記錄組成，最多 255 條。不同文件的記錄長度可能不同，但在給定文件中始終是固定的。內部數據文件的文件結構（文件大小、記錄長度等）由操作系統定義，無法更改。但是，對于用戶數據存儲器，發卡機構在個性化卡時確定文件結構。為簡單起見，此處使用卡的現有內部數據文件系統，而不是實現任意用戶數據文件系統。

可以通過ACOS3讀取記錄和寫入記錄命令訪問所有文件。這些命令被發送到卡，任何響應都通過應用筆記4036中提供的APDU功能接收。每個文件都由一個 2 字節的文件標識符標識。對于所有內部數據文件，標識符的第一個字節固定為 0xFF。表 1 顯示了內部數據文件的文件名、文件標識符和記錄組織。

表 1.內部數據文件信息

個性化文件“File ID = 0xFF 0x02”包含 12 個字節，這些字節排列為三個記錄，每個記錄的長度為 <> 個字節。第一條記錄包含配置卡中某些選項的信息。但是，記錄二和記錄三沒有預先確定的定義。因此，這兩個記錄用于在卡中保存此應用程序的計數和余額值。雖然單個記錄包含足夠的存儲空間（四個字節）來保存計數和余額信息所需的三個字節的數據，但這兩個值存儲在不同的記錄中以簡化和闡明其操作。這也使得增加到更大的數字成為可能。計數存儲在第二條記錄的第一個字節中，余額存儲在第三條記錄的前兩個字節中，即高階字節優先（即大端序）。

ACOS3 命令結構

ACOS3 卡有 13 個基本命令。在此應用程序中，其中三個命令構成了所執行操作的核心。它們是“選擇文件”、“讀取記錄”和“寫入記錄”命令。下面介紹了這些命令中的每一個。所有 ACOS3 命令都遵循 EMV 規范中描述的應用協議數據單元 （APDU） 的形式。APDU 常規形式由以下元素組成：

命令的 CLA 類

INS 指令代碼

P1 指令參數 1

P2 指令參數 2

Lc（P3） 命令數據字段中存在的字節數（可選）

命令中發送的數據字節的數據系列

Le 響應數據字段中預期的最大數據字節數（可選）

“選擇文件”命令

“選擇文件”命令

可打開文件，以便可以讀取和/或寫入其記錄。它是一個 7 字節的命令，其格式為：

由于個性化文件（請參閱表 1）是此應用程序中使用的唯一文件，因此其文件 ID 0xFF 0x02是命令的最后兩個字節。與所有 ACOS3 命令一樣，如果成功完成，此命令將返回 2x0 90x0 的 00 字節狀態。任何其他返回的值都指示執行期間出錯。有關可能的錯誤狀態字節及其含義的完整列表，可在上述ACS網站上的ACOS3參考手冊中在線找到。

讀取記錄命令 讀取記錄命令
從當前選定文件的標識記錄中讀取指定的字節數。它是一個 5 字節命令，其格式為：

如圖所示，此命令有兩個可變字節：一個字節指示記錄號，另一個指示要從指定記錄讀取的字節數（長度）。在此應用程序中，每次都會讀取個性化文件記錄的所有四個字節，因此長度固定為 0x04。如果命令成功完成，它將返回六個字節的數據：四個字節的信息存儲在記錄中，兩個字節的狀態信息。如果返回除 0x90 0x00 以外的狀態字節的任何值，則該命令將生成錯誤，應忽略返回的數據。

“寫入記錄”命令 “寫入記錄”命令
將數據寫入當前所選文件的指定記錄。這是一個可變長度命令，取決于寫入的字節數。在此示例中，始終寫入四個字節，因此命令具有顯示的形式。

如圖所示，此命令總共有六個可變字節;一個字節表示記錄號（0 到 N-1），另一個字節表示要寫入的字節數（長度 = 0x04），并且有四個數據字節。如果命令成功完成，它將返回兩個字節的狀態信息（成功完成0x90 0x00）。

加載可執行文件

DS8007評估板自帶智能卡示例交易軟件。要驗證此軟件是否存在，請為開發板通電并觀察顯示屏。如果顯示以“將卡插入下面的大插槽”結尾的雙屏橫幅（圖1），則程序已加載。如果未顯示此橫幅，則可以使用MTK軟件將程序加載到電路板的電池備份SRAM中。應用筆記4036（見上文）描述了如何加載應用文件。要加載的文件是 Trans.hex，包含在可從上述 ftp 網站下載的AN4120_SW.zip文件中。

圖1.“插入卡”橫幅。

加載文件并斷開引導加載程序后，處理器立即開始運行應用程序。如果仍連接到PC，MTK屏幕可能會顯示程序的RS-232串行輸出。但是，此信息用于分析和調試，應忽略。用戶應按照液晶屏模塊上顯示的說明進行操作。如果需要，可以分析源代碼以確定串行輸出的含義。

插入智能卡后，卡的當前交易計數和帳戶余額會短暫顯示在LCD上。然后，顯示屏開始按順序循環瀏覽交易選項（借方、貸方和初始化），大約每兩秒更改一次。顯示所需事務時，按 SW4 開關執行此事務。然后，顯示屏將顯示執行的操作。將顯示一條結束消息，并指示用戶刪除智能卡。此時，事務周期重復等待重新插入卡。

結論

本應用筆記所述的系統基于DS8007多協議、雙智能卡接口芯片和DS5002安全微控制器實現智能卡支付交易系統。使用包含3kBEEPROM存儲器的ACOS16智能卡，其讀記錄和寫記錄命令用于將信息存儲在該非易失性存儲器中。反饋通過板載 2 行 x 20 個字符的 LCD 提供給用戶。信用卡和借記交易與智能卡初始化功能一起實現。源代碼文件可供下載，可以構成實際系統實現的基礎。

審核編輯：郭婷