ISO7816是一种接触式的读卡协议，PSAM、SAM、手机的SIM卡都是按照这个协议定制的。协议分为2个部分，复位和数据的传输。本文档主要介绍自己的理解和在调试的过程，具体协议部分的内容需要翻看ISO7816的协议文档。本文重点是带着数据对协议进行分析。适合刚接触ISO7816的人。加深对协议的理解。

一、复位

上电复位或者手动给卡复位之后，卡会发出一段数据，这段数据是代表卡本身的一些信息，如发送的格式是什么样子的，卡支持什么样的协议，卡片的号码等等。复位的结构如下：

TS…………………………………………表示正向或者反向约定，强制性在

T0…………………………………………格式字符，强制性

TA(i) TB(i) TC(i) TD(i)…………… 接口字符，可选的

T1 T2_…Tk…………………………………历史字符，可选的

Tck……………………………………… 检测字符，有条件的

第一个数据是TS，我个人理解是大端和小端的问题，第一个数据永远是“0X3B”或者是“0X3F”，其中“0X3B”代表正向约定，“0X3F”代表反向约定，在我见到的卡片里面，只见过“0X3B”，还没有见过“0X3F”。如果第一个数据不是这两个值，那么代表接收的时序有问题，需要查看驱动或者硬件是否有问题。

第二个数据是T0，这个数据比较重要，他决定了下面的数据代表什么意思。也就是说，从第三个数据开始，每个数据代表什么意思是不确定的。T0的结构如下。

图1 — T0编码

Y（1）……接口字节存在的标记

b5=1时TA(1)存在

b6=1时TB(1)存在

b7=1时TC(1)存在

b8=1时TD(1)存在

K……历史字节的数目，从0到15

由图1 可知，第三个数据代表什么意思，是由T0的高4位决定的。T0的低4位代表是历史字节的数目，这个后面在介绍。

第三个数据是有T0决定的，下面我就举一段例子，来说明。下面是我读取到的一张卡的数据。

上面这段数据是我抓取的一张T=0协议卡的复位数据。第一个数据是“0x3B”，代表TS，是正向约定，就是小端的意思。第二个数据是0X69，代表T0，二进制“01101001”，则带表下面第三个数据是TB1，因为其b6位是1，那么顺下去，b7位也是1，则第四个数据就代表TC1，所以说TA(i) TB(i) TC(i) TD(i)是可选字符（i代表1，2，3，4、、、由于可能存在好多组TA、TB、TC、TD，所以用i来表示），也就是说他们不一定都存在，会根据T0和TD(i)来决定。至于TA(i) TB(i) TC(i) TD(i)是干什么用的，我们下面会介绍。这组数据由于T0的b8位由于没有TD1，所以就没有TA2、TB2、TC2、TD2、、、、、以及以后的数据，那么，剩下的数据代表什么意思的，剩下的从第5个开始到第13个，代表的是历史字符，也就是T1 T2_…Tk，我们上面说了，历史字符的个数是由T0的低4位决定的，我们这组数据中，T0为0X69，低4位是9，则说明有9个历史数据，而剩下的数据正好是9个，由于最后一个字符Tck是有条件的，也就是说不一定存在，在T=0的卡中，一般是不存在Tck的。分析到这里，这组数据和我们的复位协议也都对上了。简单的总结一下，这组数据代表了这张卡是正向约定的卡，存在TB1和TC1，有9个历史字符。那么这张卡到底是T=0的卡还是T=1的卡，根据现在的情报还没办法分析出来。下面开始介绍TA(i) TB(i) TC(i) TD(i)。

TA(1)

— FI，位b8到b5 上的时钟率转换因子的引用。

— DI，位b4到b7上波特率校正因子的引用。

这位和etu有关系，总之是和两个数据的传输间隔时间相关。这位确定了卡支持的传输速率。

TB(1)  b8=0代码处

— II，位b7 b6上最大编程电流的引用。

— PI1，位b5到b1上编程电压的值。

注：接口设备可以忽略TB(1)的位b8。

这一位我也没用到过。所以这里也就不介绍了。

TC(1)代码（见8.5.3）

— N，计算八位额外保护时间的引用。

—  这一位我也没用到过。所以这里也就不介绍了。

下面是重点TD1

字节TD1由两部分组成。

— 位b8到b5构成Y2)；每个等于1的位指明接口字节的存在。

— 位b4到b1构成8.2中定义的参数T的值。

图2 — TD(1)编码

Y(2)……接口字节存在的标记

b5=1时TA(2)存在

b6=1时TB(2)存在

b7=1时TC(2)存在

b8=1时TD(2)存在

T……协议参考和/或接口字节限制符

TD1和T0差不多，高4为代表了TA(2)TB(2) TC(2) TD(2)是否存在，低4为代表了这张卡支出什么协议，参数T的定义如下：

——T=0        异步半双工字符传输协议 在第8章中说明。

——T=1        异步半双工块传输协议 在第9章中说明。

——T=2和T=3    保留用于将来的全双工操作。

——T=4        保留用于增强的异步半双工字符传输协议。

——T=5到T=13   保留待未来使用。

——T=14       未由ISO/IEC JTC1 SC17标准化的传输协议

——T=15       不属于传输协议,仅指明了全程接口字节的类型(见8.4.3.2)

TD2、TD3的高四位定义和TD1差不多，类推一下就好了，低4位目前我没用过，反正我判断是什么协议的卡只判断TD1的低4位，TD2、TD3的低4位我直接忽略了。如果TD1不存在，则代表了该卡支持的是T=0的卡。

TA2、TB2、TC2我也没有用到，所以没有仔细研究过，如果想要了解就需要看协议的相关文档。

TA3 也是比较重要的一个值，他确定了IFSC的大小，IFSC后面会介绍，这里只要记住有这个东西，并且比较重要就好了。

TB3的值和CWT和BWT，这两个值关系到了数据传输的时间，具体看协议，我也没有了解过。

TC3的值也比较重要，他决定T=1的检验位采用什么方式，第1位是0，则采用LRC校验，第1位是1，则采用CRC校验。如果没有TC3，则代表采用LRC校验。

接下来的数据是历史字符，具体代表什么意思需要看卡片。我也没研究过。

还有最后一个数据，Tck—校验字符

TCK具有一个检验复位应答期间所发送数据完整性的值。TCK的值应使从T0到包括TCK在内的所有字

由于T=0的卡没有校验，所以没有该值，在T=1的卡中，会正常返回该值。

下面我给出一组T=1卡的复位数据，进行分析。

二、数据传输

1、 传输速度

卡的传输速度除了有卡本身的决定外，还由CLK的时钟决定。在ISO7816协议中规定，CLK的时钟必须1Mhz-5Mhz，CLK的时钟是由读卡器决定的，而DATA的位持续时间是由CLK和卡本身决定的，所以说，卡的传输速度是由读卡器和卡共同决定。这里有一个叫做etu的东西，我把他理解成为每一位的持续时间。在复位期间，etu的计算如下：

etu =372 / f

其中F即为CLK的时钟，假如CLK的时钟为3.6M，则

etu =372 / 3600000 = 103us

那么，在CLK为3.6M的情况下，波特率为

1 / (372 / 3600000)= 9677

“STM32 ISO7816 智能卡”的DEMO中，其CLK的时钟输出就是3.6M，所以其波特率为9677。而我在调试过程中，将STM32的主频修改为8M，那么，CLK无论怎么分频都无法输出3.6M，所以我只能将CLK设置为2M，那么相应的波特率也改为了5376。

而复位的信息中包含了时钟率转换因子（FI）和波特率矫正因子（DI），那么etu的计算就变成了：

etu =FI / (DI * f)

FI和DI由TA决定，一般情况下，FI=372，DI=1，所以，一般情况下，复位完成后无需重新设置波特率，如果有遇到特殊的卡，在复位完成之后还需要对波特率进行重新设置。

2、 传输协议

卡支持不同的协议，传输方式也不同，目前最常见的就是T=0的卡和T=1的卡，他们的传输都是通过APDU格式进行传输，协议的内容我就不介绍了。

其中T=0叫字符传输，T=1叫块传输。说白了就是T=0的卡没有校验，你不知道还剩下多少个数据。也不知道传输过来的数据对不对。T=1的卡就不一样了，分为头域、信息域、尾域。其中，头域代表了传输的地址、命令以及信息域的长度，信息域代表的意思和头域有关，如果发送的是I块，那么信息域就是APUD数据，如果发送的S块，那么信息域代表了控制信息，R块的信息域为0，我们上面说的IFSC指的就是信息域的大小，刚刚那组数据中，IFSC的值为254，那么代表传输过程中，信息域最大的长度就是254。尾域的作用就是校验接收的数据是否正确。

T=0的卡百度也有很多现成的代码，直接搜“STM32 ISO7816 智能卡 代码”应该就能找得到。可以做一些参考。T=1的卡百度代码较少。可以在美信的官网上找一下智能卡相关的内容，应该可以找得到源码，或者在下面的连接下载也可以。

https://www.maximintegrated.com/cn/design/tools/appnotes/4200/an4200_sw.zip

这个代码支持T=0和T=1的卡，可以用作参考。

另外需要注意的就是，T=1的卡复位完成之后，必须先发一个S块，应该是规定好的。

下面给出一组T=0的卡传输过程中的数据分析。

这支持一个简单的测试卡是否可以正常通信的命令。该支持的意思是获取4个随机数。其实每个代表什么意思，还需要看卡的文档。

下面给出一组T=1的卡传输过程中的数据分析，举一个I块的例子。

我特意选了一组带有错误值，发送的数据和T=0的卡一样，是一个希望得到4个随机数的指令，而返回的只有SW1和SW2，没有DATA的值，SW1为0X67代表数据的长度错误，后来才发现，我手里的这张T=1的卡只支持获取8个随机数的指令，所以，把LE改成8之后，接收的数据就正确了。

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