CN1920848A - 一种主机与智能卡信息交互的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主机与智能卡信息交互的方法和装置，属于数据通讯领域。为了解决主机与智能卡的信息交互需要依赖智能卡读写设备的驱动程序而实现，信息的交互速度缓慢等缺点，本发明提出了一种利用CCID命令流快速实现主机与智能卡信息交互的方法。本发明还提供了一种主机与智能卡信息交互的装置，同样也可以实现主机与智能卡的快速信息交互。

Description

一种主机与智能卡信息交互的方法和装置

技术领域

本发明涉及数据通讯领域，特别涉及一种主机与智能卡信息交互的方法和装置。

背景技术

CCID(USB Chip/Smart Card Interface Devices-USB芯片智能卡接口设备)标准是由几大国际级IT企业共同制定的一个标准，它提供了一种智能卡读写设备与主机或其它嵌入式主机实现相互通讯的可能。CCID标准规定了CCID设备是一种芯片/智能卡接口设备，设备通过USB接口与主机或其它嵌入式主机连接，进行符合CCID标准的数据通讯，同时设备通过符合ISO7816标准协议的接口与智能卡进行通讯。微软公司在其WINDOWS2000及以上的操作***上提供并支持CCID驱动，使设备生产厂商可以轻松的开发使用符合CCID接口标准的设备。同时，CCID接口标准支持PC(Personal Computer-私人计算机)/SC(Smart Card-智能卡)接口调用，使广大开发者可以方便的对智能密钥设备进行开发操作。在其它开源操作***如LINUX的众多版本上，也有许多开源的CCID驱动可供开发者和使用者使用。

按照CCID协议标准，符合CCID接口标准的设备都有不同类型的描述符，描述符是数据结果或信息的格式化块，它可以使主机知道这个设备，每个描述符包含了关于这个设备的整体信息或者一个元素的信息。在接口描述符中，字节0是描述符的字节长度，值为09h，字节1是固定终端，值为04h，字节4是除了终端0，支持的终端号，值为02h或03h，字节5是类代码，值为0Bh，字节6为子类代码，值为00h，字节7是协议代码，值为00h；在类型描述符中，字节0是描述符的字节长度，值为36h，字节2是CCID规范的版本号，它是用二进制代码表示的小数，值为0100h，字节52是PIN码支持，值为00H-03h。符合CCID接口标准的设备的其它描述符中的字节，如设备描述符、配置描述符中的字节以及上述接口描述符和类型描述符中的其它字节仍按照USB协议中的规定设置。

在使用CCID标准实现主机与智能卡信息交互的时候，我们需要一种能够通用的设备和实现方法，它能够快速、方便、模式化的解析符合CCID和ISO7816标准的命令流，特别是解析符合ISO7816 T＝1协议的方法，设备通过解析符合CCID标准的ISO7816 T＝1命令流从而快速、方便、标准模式化的实现主机与智能卡的信息交互。ISO7816 T＝1协议标准是一种异步半双工块传输协议，其主要特征为：协议从智能卡接口设备发送的第一个块开始，然后交替发送一个块，块是可交换的最小数据单位；块可以用于传输对传输协议透明的应用数据，包括传输用于差错处理的传输控制数据；块结构允许在处理传输的数据之前检测收到的块。

在目前现有技术中，主机与智能卡的信息交互是通过智能卡读写设备来完成的。主机与智能卡通讯时，需要依赖预先安装在主机里的智能卡读写设备的驱动程序来实现信息的交互，信息的交互速度会因为智能卡读写设备硬件特性的限制而变得缓慢。当多台主机使用一个智能卡读写设备进行与智能卡的信息交互时，需要在每一台主机上都安装智能卡读写设备的驱动程序，比较麻烦。智能卡读写设备厂商提供的驱动程序各不相同，没有一个统一的标准，而且驱动程序的安装、升级、卸载等操作很不方便，还容易对操作***造成损害。如何简单、方便、快速的实现主机与智能卡的信息交互是每一个IT工作者和使用者都很关心的问题。

发明内容

为了解决主机与智能卡的信息交互需要依赖智能卡读写设备的驱动程序而实现，信息的交互速度缓慢等缺点，本发明提出了一种利用CCID命令流快速实现主机与智能卡信息交互的方法，主机与智能卡通过接口设备建立连接，所述主机与所述接口设备采用CCID标准通讯协议进行信息交互，所述接口设备与所述智能卡采用ISO7816 T＝1协议进行信息交互，所述方法包括以下步骤：

步骤A：所述主机向所述智能卡发送上电复位命令，并接收复位应答数据包，所述接口设备保存所述智能卡的协议类型标志；

步骤B：所述主机向所述接口设备发送命令流；

步骤C：所述接口设备收到所述命令流，发送所述命令流中的数据包到所述智能卡；

步骤D：所述智能卡收到所述数据包，发送应答到所述接口设备；

步骤E：所述接口设备收到所述应答或判断出错，发送应答数据包或出错信息包到所述主机；

步骤F：所述主机收到所述应答数据包或出错信息包，完成所述主机与所述智能卡之间的一次信息交互。

所述步骤A具体包括：

步骤A1：所述主机向所述智能卡发送上电复位命令；

步骤A2：所述智能卡向所述接口设备发送复位应答；

步骤A3：所述接口设备根据所述复位应答，判断所述智能卡的协议类型，并保存所述智能卡协议类型标志；

步骤A4：所述接口设备发送复位应答数据包到所述主机；

步骤A5：所述主机接收所述复位应答数据包。

所述步骤A3判断所述智能卡的协议类型的步骤具体包括：所述接口设备通过所述复位应答中的格式字符判断相应的接口字符是否存在，如果存在，则所述接口设备查看最后一个TD接口字符低半字节的值，如果低半字节的值为1，则所述智能卡的协议类型是ISO7816 T＝1协议类型。

所述步骤C具体包括：

步骤C1：所述接口设备收到所述命令流，解析所述命令流的含义；

步骤C2：所述接口设备根据所述命令流中的数据长度标志，确定所述命令流中的数据包长度和其在所述接口设备收发缓冲中的位置；

步骤C3：所述接口设备拆分出所述命令流中的数据包，发送所述数据包到所述智能卡。

所述步骤E具体包括：所述接口设备等待接收所述应答，判断与所述智能卡信息交互过程中是否出现错误信息，如果出现错误信息，则所述接口设备将所述错误信息标定为统一的错误标志或不同的错误信息代码，将所述错误信息组成出错信息包，发送所述出错信息包到所述主机，如果没有出现错误，则正确接收应答，所述接口设备将所述应答组成应答数据包，发送所述应答数据包到所述主机。

所述复位应答数据包是符合CCID标准的复位应答数据包。

所述命令流是符合CCID标准的命令流。

所述应答数据包是符合CCID标准的应答数据包，所述出错信息包是符合CCID标准的出错信息包。

所述接口设备是符合CCID标准的读卡器或符合CCID标准的USB设备。

按照ISO7816 T＝1协议标准规定的主机与智能卡间的管理块和接收准备块交互在所述主机或所述接口设备中完成。

所述接口设备还根据所述命令流中数据包中的LEN的值来确定该数据包的长度。

本发明还提供了一种主机与智能卡信息交互的装置，所述装置包括USB接口模块、主控模块、7816接口模块；

所述USB接口模块用于实现所述主机与所述主控模块采用CCID标准通讯协议进行信息交互；

所述主控模块用于接收所述主机发送的命令流、上电复位命令和所述智能卡发送的应答，发送所述命令流中的数据包到所述智能卡和符合CCID标准的应答数据包或出错信息包到所述主机；

所述7816接口模块用于实现所述主控模块与所述智能卡采用ISO7816 T＝1协议进行信息交互。

所述USB接口模块包括描述符设置单元和端点设置单元；

所述描述符设置单元用于设置符合CCID标准中规定的描述符及其对应的值；

所述端点设置单元用于将一个OUT端点设置为BULK-OUT端点，一个IN端点设置为BULK-IN端点，一个IN端点设置为中断端点。

所述主控模块包括用于完成各种操作功能的固件程序单元，所述固件程序单元为解析单元、计算单元、拆分单元、错误信息标志单元、应答组成单元、错误信息组成单元、错误信息判断单元；

所述解析单元用于所述主控模块收到所述命令流，解析所述命令流的含义；

所述计算单元用于根据所述主控模块收到的所述命令流中的数据长度标志，确定所述命令流中的数据包长度和其在所述接口设备收发缓冲中的位置；

所述拆分单元用于拆分出所述主控模块收到的所述命令流中的数据包；

所述错误信息标志单元用于将错误信息标志为统一的错误标志或不同的错误信息代码；

所述应答组成单元用于将所述应答组成符合CCID标准的应答数据包；

所述错误信息组成单元用于将所述错误信息组成符合CCID标准的出错信息包；

所述错误信息判断单元用于判断所述7816接口模块与所述智能卡信息交互过程中是否出现错误信息，如果出现错误信息，则所述错误信息标志单元将所述错误信息标定为统一的错误标志或不同的错误信息代码，所述错误信息组成单元将所述错误信息组成符合CCID标准的出错信息包，所述主控模块发送所述出错信息包到所述主机，如果没有出现错误信息，则所述应答组成单元将所述应答组成符合CCID标准的应答数据包，所述主控模块发送所述应答数据包到所述主机。

所述主控模块还包括LEN值查看单元，所述LEN值查看单元用于查看所述主控模块收到的所述命令流中数据包中的LEN的值，所述计算单元根据所述LEN值查看单元查看到的LEN值确定所述主控模块收到的所述命令流中的数据包的长度。

采用本发明所述技术方案，不仅提高了主机与智能卡信息交互的速度，而且由于CCID标准的引入，使得主机不需要安装智能卡读写设备的驱动程序就可以完成主机与接口设备间的信息交互，大大地提高了接口设备的适用性，促使生产接口设备的厂家开发出更好，更快的用于主机与智能卡进行信息交互的接口设备。

附图说明

图1是符合CCID标准的命令流的格式框图；

图2是符合CCID标准的数据包的格式框图；

图3是本发明实施例的流程图；

图4是主机与智能卡信息交互的装置结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，符合CCID标准的命令流的格式框图：符合CCID标准的命令流由包头和数据包两部分组成，其中前10个字节，即0-9字节，是符合CCID标准的命令流的包头部分，10字节是符合CCID标准的命令流的数据包部分。包头中的0字节6FH表示主机向CCID设备发送块传输命令的命令类型，CCID设备通过判断这个命令类型来分析这条CCID命令流代表的命令含义，进行相应的CCID设备操作。包头中的1-4字节表示本次传输的数据长度，CCID设备利用这个数据长度来解析数据包，通过计算4个字节代表的长度信息，可以确定数据包的长度和在CCID设备收发缓冲中的位置。对于符合ISO7816 T＝1标准协议的数据包，CCID设备也可以通过读取数据包中的LEN的值来确定数据包的长度。

如图2所示，符合CCID标准的数据包的格式框图：符合CCID标准的数据包由包头和数据包两部分组成，其中前10个字节，即0-9字节，是符合CCID标准的数据包的包头部分，10字节是符合CCID标准的数据包的数据包部分。包头中的0字节80H表示CCID设备向主机发送块传输命令的命令类型，CCID设备通过判断这个命令类型来分析这条CCID数据包代表的命令含义，进行相应的CCID设备操作。包头中的1-4字节表示本次发送的数据长度，CCID利用这个数据长度来解析数据包，通过计算4个字节代表的长度信息，可以确定CCID数据包的长度和在CCID设备收发缓冲中的位置。对于符合ISO7816 T＝1标准协议的数据包，CCID设备也可以通过读取数据包中的LEN的值来确定数据包的长度。

实施例

参见图3，利用CCID命令流实现符合ISO7816协议标准的智能卡与主机进行信息交互的方法，其具体步骤如下：

步骤101：CCID设备上电，声明自身是CCID设备，声明BULK-OUT、BULK-IN和中断端点并与主机建立连接；

步骤102：主机向智能卡发送上电复位命令使之上电，CCID设备接收复位应答并分析，保存智能卡协议类型标志；

步骤103：CCID设备收到符合CCID标准的命令流；

步骤104：CCID设备解析符合CCID标准的命令流，拆分命令流的包头；

步骤105：CCID设备判断符合CCID标准的命令流的含义，如果是传输数据命令，则执行步骤107，如果是其它CCID操作命令，则执行步骤106；

步骤106：执行CCID操作命令相应的操作；

步骤107：CCID设备对保存的卡类型信息进行判断，如果是T＝1协议的智能卡，则执行步骤109，如果不是T＝1协议的智能卡，则执行步骤108；

步骤108：进行其它处理；

步骤109：CCID设备按照T＝1协议与智能卡进行信息交互；

步骤110：CCID设备通过计算命令流包头中的数据长度标志，获知要发送的数据包的长度和其在CCID设备收发缓冲中的位置；

步骤111：CCID设备发送确定好的数据包到智能卡，并接收智能卡的应答；

步骤112：CCID设备收到智能卡发送的应答，判断与智能卡信息交互过程中是否出现错误信息，如果出现错误信息，则执行步骤113，如果没有出现错误信息，则执行步骤114；

步骤113：CCID设备将错误信息组成符合CCID标准的出错信息包，并发送出错信息包到主机；

步骤114：CCID设备将收到的应答组成符合CCID标准的应答数据包，并发送应答信息数据包到主机；

步骤115：主机收到应答数据包或出错信息包，完成主机与智能卡之间的一次信息交互。

步骤102具体的过程是：将符合ISO7816协议的智能卡***CCID设备，CCID设备通过中断端点向主机发送通知信息，通知主机智能卡已经***CCID设备，主机收到通知信息，获知智能卡已经***CCID设备，发送上电复位命令给CCID设备，CCID设备收到上电复位命令，向智能卡发送上电复位命令使之上电，智能卡收到上电复位命令，智能卡上电复位，向CCID设备发送复位应答，CCID设备收到智能卡发送的复位应答，查看复位应答中的第二个字节格式字符T0的高半字节的值，如果TO的最高位第8位为1，则说明相应的接口字符TD(i)存在，如果T0的最高位第8位不为1，则说明相应的接口字符TD(i)不存在，如果TD(i)存在，则CCID设备根据最后一个出现的TD(i)的低半字节的值来确定智能卡的协议类型，如果TD(i)的低半字节值为1，则智能卡与CCID设备的后续交互按照ISO7816 T＝1协议处理，CCID设备并保存一个协议类型标志，将复位应答组成符合CCID标准的数据包，并将数据包发送给主机，主机收到数据包，获知智能卡已经上电，向CCID设备发送符合CCID标准的命令流。协议标志可以用来确定后续对智能卡操作的协议类型，在整个信息交互过程中都将使用并判断这个标志，直到智能卡下电，除非有其它成功的PPS交换或其它形式的协议改变。

步骤112中判断与智能卡信息交互过程中是否出现错误信息的方法为：在CCID设备向智能卡发送数据包和接收智能卡的应答前，在CCID设备上设定一个计时器，当CCID设备向智能卡发送数据时启动这个计时器，在CCID设备与智能卡信息交互过程中，如果在计时器设定的时间内没有收到智能卡的正确应答，CCID设备结束等待，将错误信息标定为超时错误标志。

步骤113中CCID设备会将错误信息标定为不同的错误信息代码，例如应答超时、奇偶错误、语法错误等，或标定为统一的错误标志。

按照ISO7816 T＝1协议标准规定，主机与智能卡间的信息(管理块、接收准备块等)交互可以在主机中完成，也可以在CCID设备中完成。

参见图4，本发明还提供了一种主机与智能卡信息交互的装置，装置包括USB接口模块、主控模块、7816接口模块；

USB接口模块用于实现主机与主控模块采用CCID标准通讯协议进行信息交互；

主控模块用于接收主机发送的命令流、上电复位命令和智能卡发送的应答，发送命令流中的数据包到智能卡和符合CCID标准的应答数据包或出错信息包到主机；

7816接口模块用于实现主控模块与智能卡采用ISO7816 T＝1协议进行信息交互。

USB接口模块包括描述符设置单元和端点设置单元；

描述符设置单元用于设置符合CCID标准中规定的描述符及其对应的值；

端点设置单元用于将一个OUT端点设置为BULK-OUT端点，一个IN端点设置为BULK-IN端点，一个IN端点设置为中断端点。BULK-IN和BULK-OUT端点用于实现应答和命令管道，中断端点用于实现事件通知管道。

主控模块包括用于完成各种操作功能的固件程序单元，固件程序单元为解析单元、计算单元、拆分单元、错误信息标志单元、应答组成单元、错误信息组成单元、错误信息判断单元；

解析单元用于主控模块收到命令流，解析命令流的含义；

计算单元用于根据主控模块收到的命令流中的数据长度标志，确定命令流中的数据包长度和其在接口设备收发缓冲中的位置；

拆分单元用于拆分出主控模块收到的命令流中的数据包；

错误信息标志单元用于将错误信息标志为统一的错误标志或不同的错误信息代码；

应答组成单元用于将应答组成符合CCID标准的应答数据包；

错误信息组成单元用于将错误信息组成符合CCID标准的出错信息包；

错误信息判断单元用于判断7816接口模块与智能卡信息交互过程中是否出现错误信息，如果出现错误信息，则错误信息标志单元将错误信息标定为统一的错误标志或不同的错误信息代码，错误信息组成单元将错误信息组成符合CCID标准的出错信息包，主控模块发送出错信息包到主机，如果没有出现错误信息，则应答组成单元将应答组成符合CCID标准的应答数据包，主控模块发送应答数据包到主机。

主控模块还包括LEN值查看单元，LEN值查看单元用于查看主控模块收到的命令流中数据包中的LEN的值，计算单元根据LEN值查看单元查看到的LEN值确定主控模块收到的命令流中的数据包的长度。

以上所述的实施例只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种主机与智能卡信息交互的方法，其特征在于，主机与智能卡通过接口设备建立连接，所述主机与所述接口设备采用CCID标准通讯协议进行信息交互，所述接口设备与所述智能卡采用ISO7816 T＝1协议进行信息交互，所述方法包括以下步骤：

步骤A：所述主机向所述智能卡发送上电复位命令，并接收复位应答数据包，所述接口设备保存所述智能卡的协议类型标志；

步骤B：所述主机向所述接口设备发送命令流；

步骤C：所述接口设备收到所述命令流，发送所述命令流中的数据包到所述智能卡；

步骤D：所述智能卡收到所述数据包，发送应答到所述接口设备；

步骤E：所述接口设备收到所述应答或判断出错，发送应答数据包或出错信息包到所述主机；

步骤F：所述主机收到所述应答数据包或出错信息包，完成所述主机与所述智能卡之间的一次信息交互。

2.如权利要求1所述的主机与智能卡信息交互的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

步骤A1：所述主机向所述智能卡发送上电复位命令；

步骤A2：所述智能卡向所述接口设备发送复位应答；

步骤A3：所述接口设备根据所述复位应答，判断所述智能卡的协议类型，并保存所述智能卡协议类型标志；

步骤A4：所述接口设备发送复位应答数据包到所述主机；

步骤A5：所述主机接收所述复位应答数据包。

3.如权利要求2所述的主机与智能卡信息交互的方法，其特征在于，所述步骤A3判断所述智能卡的协议类型的步骤具体包括：所述接口设备通过所述复位应答中的格式字符判断相应的接口字符是否存在，如果存在，则所述接口设备查看最后一个TD接口字符低半字节的值，如果低半字节的值为1，则所述智能卡的协议类型是ISO7816 T＝1协议类型。

4.如权利要求1所述的主机与智能卡信息交互的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

步骤C1：所述接口设备收到所述命令流，解析所述命令流的含义；

步骤C2：所述接口设备根据所述命令流中的数据长度标志，确定所述命令流中的数据包长度和其在所述接口设备收发缓冲中的位置；

步骤C3：所述接口设备拆分出所述命令流中的数据包，发送所述数据包到所述智能卡。

5.如权利要求1所述的主机与智能卡信息交互的方法，其特征在于，所述步骤E具体包括：所述接口设备等待接收所述应答，判断与所述智能卡信息交互过程中是否出现错误信息，如果出现错误信息，则所述接口设备将所述错误信息标定为统一的错误标志或不同的错误信息代码，将所述错误信息组成出错信息包，发送所述出错信息包到所述主机，如果没有出现错误，则正确接收应答，所述接口设备将所述应答组成应答数据包，发送所述应答数据包到所述主机。

6.如权利要求2所述的主机与智能卡信息交互的方法，其特征在于，所述复位应答数据包是符合CCID标准的复位应答数据包。

7.如权利要求1或4所述的主机与智能卡信息交互的方法，其特征在于，所述命令流是符合CCID标准的命令流。

8.如权利要求1或5所述的主机与智能卡信息交互的方法，其特征在于，所述应答数据包是符合CCID标准的应答数据包，所述出错信息包是符合CCID标准的出错信息包。

9.如权利要求1-5中任意一项权利要求所述的主机与智能卡信息交互的方法，其特征在于，所述接口设备是符合CCID标准的读卡器或符合CCID标准的USB设备。

10.如权利要求1-5中任意一项权利要求所述的主机与智能卡信息交互的方法，其特征在于，按照ISO7816 T＝1协议标准规定的主机与智能卡间的管理块和接收准备块交互在所述主机或所述接口设备中完成。

11.如权利要求4所述的主机与智能卡信息交互的方法，其特征在于，所述接口设备还根据所述命令流中数据包中的LEN的值来确定该数据包的长度。

12.一种主机与智能卡信息交互的装置，其特征在于，所述装置包括USB接口模块、主控模块、7816接口模块；

所述USB接口模块用于实现所述主机与所述主控模块采用CCID标准通讯协议进行信息交互；

所述主控模块用于接收所述主机发送的命令流、上电复位命令和所述智能卡发送的应答，发送所述命令流中的数据包到所述智能卡和符合CCID标准的应答数据包或出错信息包到所述主机；

所述7816接口模块用于实现所述主控模块与所述智能卡采用ISO7816 T＝1协议进行信息交互。

13.如权利要求12所述的主机与智能卡信息交互的装置，其特征在于，所述USB接口模块包括描述符设置单元和端点设置单元；

所述描述符设置单元用于设置符合CCID标准中规定的描述符及其对应的值；

所述端点设置单元用于将一个OUT端点设置为BULK-OUT端点，一个IN端点设置为BULK-IN端点，一个IN端点设置为中断端点。

14.如权利要求12所述的主机与智能卡信息交互的装置，其特征在于，所述主控模块包括用于完成各种操作功能的固件程序单元，所述固件程序单元为解析单元、计算单元、拆分单元、错误信息标志单元、应答组成单元、错误信息组成单元、错误信息判断单元；

所述解析单元用于所述主控模块收到所述命令流，解析所述命令流的含义；

所述计算单元用于根据所述主控模块收到的所述命令流中的数据长度标志，确定所述命令流中的数据包长度和其在所述接口设备收发缓冲中的位置；

所述拆分单元用于拆分出所述主控模块收到的所述命令流中的数据包；

所述错误信息标志单元用于将错误信息标志为统一的错误标志或不同的错误信息代码；

所述应答组成单元用于将所述应答组成符合CCID标准的应答数据包；

所述错误信息组成单元用于将所述错误信息组成符合CCID标准的出错信息包；

所述错误信息判断单元用于判断所述7816接口模块与所述智能卡信息交互过程中是否出现错误信息，如果出现错误信息，则所述错误信息标志单元将所述错误信息标定为统一的错误标志或不同的错误信息代码，所述错误信息组成单元将所述错误信息组成符合CCID标准的出错信息包，所述主控模块发送所述出错信息包到所述主机，如果没有出现错误信息，则所述应答组成单元将所述应答组成符合CCID标准的应答数据包，所述主控模块发送所述应答数据包到所述主机。

15.如权利要求14所述的主机与智能卡信息交互的装置，其特征在于，所述主控模块还包括LEN值查看单元，所述LEN值查看单元用于查看所述主控模块收到的所述命令流中数据包中的LEN的值，所述计算单元根据所述LEN值查看单元查看到的LEN值确定所述主控模块收到的所述命令流中的数据包的长度。

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