工控主板EM9161对ISO7816协议的支持

在当前的金融POS终端及相关领域，ISO7816通讯协议得到了广泛应用。英创的工控主板EM9161，可在其异步串口的基础上，通过简单的设置，就可把串口转为符合ISO7816协议的接口，实现与各种智能卡的通讯。本文主要介绍采用EM9161的COM2口，实现ISO7816通讯的基本方法。

上图表示EM9161作为ISO7816主控方与智能卡的连接示意图，其中原COM2口的数据发送管脚TXD2作为ISO7816的半双工数据信号DIO；原COM2口的RTS2n控制线作为ISO7816的时钟信号SCK。两个信号线的电平均为3.3V的TTL信号电平。

应用程序进行ISO7816通讯的基本流程为：
        1、按标准方法打开串口“COM2:”，并设置相应串口参数；
        2、通过DeviceIoControl（…）函数使能ISO7816通讯模式，并设置相关参数；
        3、设置波特率，注意在使能ISO7816模式后，必须重新设置波特率；      
        4、进行数据通讯，数据帧的奇偶校验位需要与通讯对端匹配；
        5、通过DeviceIoControl（…）函数禁止ISO7816通讯模式；
        6、按标准方法关闭串口“COM2:”。

为了实现从通常的异步串口到ISO7816的转换，EM9161的串口驱动增加了2个IOCTL功能如下：

#include 
#define IOCTL_SERIAL_ENABLE_ISO7816 \
            CTL_CODE(FILE_DEVICE_SERIAL_PORT,40,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS)
#define IOCTL_SERIAL_DISABLE_ISO7816  \
            CTL_CODE(FILE_DEVICE_SERIAL_PORT,41,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS)

使能ISO7816的DeviceIoControl调用，需要同时设置相应的参数。这些参数包括ISO7816的协议类型，帧数据的应答规范等，定义相应的参数如下：

#define AT91C_US_USMODE_ISO7816_0   0x4                 // ISO7816 protocol: T = 0
#define AT91C_US_USMODE_ISO7816_1   0x6                 // ISO7816 protocol: T = 1
#define AT91C_US_INACK                          (0x1 << 20)    // Inhibit Non Acknowledge
#define AT91C_US_DSNACK                       (0x1 << 21)    // Disable Successive NACK

此外ISO的波特率按如下公式计算：

BR = （DI / FI）× SCK

上式中的SCK = 串口波特率×FI / DI，例如串口波特率为9600，FI / DI = 372，则SCK时钟频率为3.57MHz。在EM9161中，对DI和FI的设置，是通过设置（FI/DI）这个比值来实现的，其中有效的值如下表所示：

	DI = 1	DI = 2	DI = 4	DI = 8	DI = 16	DI = 32	DI = 12	DI = 20
FI = 372	372	186	93	47	23	12	31	19
FI = 558	558	279	140	70	35	17	47	28
FI = 774	774	372	186	93	47	23	62	37
FI = 1116	1116	558	279	140	70	35	93	56
FI = 1488	1488	744	372	186	93	47	124	74
FI = 1806	1806	930	465	233	116	58	155	93
FI = 512	512	256	128	64	32	16	43	26
FI = 768	768	384	192	96	48	24	64	38
FI = 1024	1024	512	256	128	64	32	85	51
FI = 1536	1536	768	384	192	96	48	128	77
FI = 2048	2048	1024	512	256	128	64	171	102

选择蓝色区域的值，可得到对应的黄色区域的FI和绿色区域的DI，由此可计算相应的波特率。

在具体的调用中，参数的传递是通过两个DWORD实现的，代码如下：

DWORD dwMode, dwFI_DI_Ratio;
DWORD pBuf[2];

dwMode = AT91C_US_USMODE_ISO7816_0;
dwFI_DI_Ratio = 372;
pBuf[0] = dwMode;
pBuf[1] = dwFI_DI_Ratio;
if (!DeviceIoControl ( m_hSer,                                            // 串口handle
                                 IOCTL_SERIAL_ENABLE_ISO7816,    // 命令码
                                 pBuf, sizeof(pBuf),                             // input buffer  
                                 NULL, 0,                                             // output buffer 
                                 NULL, NULL )) 
{
      printf('IOCTL_SERIAL_ENABLE_ISO7816 failed!\r\n');
}

关闭ISO7816通讯模式比较简单，没有任何参数：

if (!DeviceIoControl ( m_hSer,                                             // 串口handle
                                 IOCTL_SERIAL_DISABLE_ISO7816,    // 命令码
                                 NULL, 0,         
                                 NULL, 0,       
                                 NULL, NULL )) 
{
      printf('IOCTL_SERIAL_DISABLE_ISO7816 failed!\r\n');
}

设置了ISO模式后，应用程序仍然可以像操作普通串口那样，进行数据的读写，只是需要注意的是ISO7816的半双工模式的，所以数据通讯的过程更像是RS485的过程。用户可参考英创网站的《RS485接口通讯的WinCE编程要点》一文，来规划自己的应用程序。