智能卡數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議I2C總線

　　由于存儲(chǔ)卡也是被同步時(shí)鐘控制的，Pc總線很快就得以立足于芯片卡行業(yè)之中，大量的存儲(chǔ)器可以在卡中 使用。下面的例子是基于SGS－ThornsON ST 24C04存儲(chǔ)器芯片的，它有512字節(jié)的可自由讀出或?qū)懭说腅PROM 。對(duì)EEPROM編程的時(shí)聞安排由芯片內(nèi)部處理，所以這方面不受外部控制。

　　I²C總線的硬件包括了在終端和卡之間的兩條線，串行時(shí)鐘SCL（Serial Clock）線傳送時(shí)鐘，其范圍可達(dá) 100kHz，它產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)100kb/s，對(duì)智能卡來說是比較高的，另一條線，串行數(shù)據(jù)SDA（Serial Data）線，用來雙向交換卡和終端之間的數(shù)據(jù)。SDA線經(jīng)一上拉電阻連接到終端的供電電源（Voc）。通信的 雙方只能把這條線下拉至地。于是送出一高電平就毫無作用，這包括發(fā)送方把它的輸出轉(zhuǎn)換為高阻狀態(tài)（三 態(tài)），而上拉電阻把SDA線拉至供電電壓電平。

　　在智能卡的環(huán)境中，終端總是Pc總線為主而卡是從。數(shù)據(jù)傳送總是按單字節(jié)打包，字節(jié)的最高位（第8位） 首先發(fā)送，每次在SDA線上的傳送由開始信號(hào)啟動(dòng)并由停止信號(hào)結(jié)束，開始信號(hào)包括了在SDA線上的下降邊而 此時(shí)在SCL線上的信號(hào)為高。相反，SDA線上的上升邊而SCL線上的信號(hào)為低則指示出停止信號(hào)，參見圖1。接 收方必須使SDA線接地一個(gè)時(shí)鐘周期以便對(duì)每1字節(jié)的接收給以確認(rèn)。

圖1 I²C總線上的開始與停止信號(hào)

　　通信開始后，第1字節(jié)的頭7位為接收方的地址。在我們的例子中，為了簡單起見，我們假定地址的二進(jìn)制 之值為1010000X。當(dāng)然這可能隨芯片的類型而改變，對(duì)某些存儲(chǔ)器可在某限度內(nèi)選擇改變。地址中的最后一 位（x）向接收方指示是讀出還是寫入數(shù)據(jù)，1為讀出而0則是寫人。

　　下面的例子說明Pc總線用于智能卡時(shí)的一般功能。

　　1）從一地址讀出

　　對(duì)于從智能卡EEPROM的讀出有幾種類型的訪問，此處所述類型為一次讀出一字節(jié)，然而，也有可能從一列 中讀出幾個(gè)字節(jié)，如圖2所示。

圖2 用I²C總線從存儲(chǔ)器讀出一個(gè)字節(jié)

　　讀序列由開始信號(hào)啟動(dòng)，接著各位含有卡的地址以及規(guī)定的寫控制位。這向卡表明它必須立即把緊接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部緩存器中。這個(gè)緩沖器不過是EEPROM的面向字節(jié)的地址指針。卡接收到第1字節(jié)后，它把SDA線接地一個(gè)周期以示確認(rèn)。而后，終端把EEPROM地址傳送給卡，再一次，卡確認(rèn)收到的數(shù)據(jù)。終端于是送出一個(gè)開始信號(hào)和卡的地址以及規(guī)定的讀出位。接收到了這些，卡從指針給出的地址處取出數(shù)據(jù)送給終端。終端不需要對(duì)收到數(shù)據(jù)予以確認(rèn)，它僅僅給卡一個(gè)停止信號(hào)，從而結(jié)束讀出一字節(jié)的序列。

　　2）寫人一地址

　　像從卡的EEPROM讀出數(shù)據(jù)那樣，寫入數(shù)據(jù)也有不同的模式，它們中最簡單的說明如下，用它可以在存儲(chǔ)器中的任何地方寫人單獨(dú)的一個(gè)字節(jié)。

　　再一次，序列由終端的開始信號(hào)啟動(dòng)，緊接著卡的地址以及規(guī)定的寫人位?？ù_認(rèn)收到后，從終端接收要寫人數(shù)據(jù)的EEPROM的地址。

　　卡確認(rèn)所有這些，于是接收數(shù)據(jù)。當(dāng)終端收到第3次的確認(rèn)，它表示卡已接收到了數(shù)據(jù)，便送出一個(gè)停止信號(hào)。接著，卡開始把收到的數(shù)據(jù)寫人EEPROM，它不需要外部的定時(shí)信號(hào)。這樣就結(jié)束了寫入序列，而此字節(jié)已存人EEPROM，如圖3所示。

圖3 用I²C總線向存儲(chǔ)器寫人一個(gè)字節(jié)