SIM卡讀卡器

SIM卡讀卡器

徠SIM卡(Subscriber Identity Module)。即用戶識別模塊,是一張符合GSM規範的智慧卡。SIM卡可以插入任何一部符合GSM規範的行動電話中,實現電話號碼隨卡不隨機的功能,而通話費則自動計入持卡用戶的帳單上,與手機無關。

詳解


SIM卡作為智能卡中特殊的一類卡,採用標準的接觸式IC卡。他受到ISO7816標準(接觸式集成電路IC卡的規定)和ETSI(歐洲電信標準委員會)的GSM11.11等標準的規範。他沿襲了智能卡在安全中的特色,並在移動用戶認證和移動商務中扮演重要的角色

讀卡器


sim卡讀卡器是一種讀取sim卡內部信息的硬體介面電路,和平常見到的各種儲存卡的讀卡器相似。能夠讀出sim卡中的電話薄、簡訊、以及其他信息,並能完成電話薄的修改,從而備份電話薄。此外,現在已經出現一些讀卡器具有破解功能,能夠完成特定sim卡的燒制,實現一卡多號,或一號多卡。
還有一種sim卡讀卡器,是可以直接讀TF卡的。

功能


徠支持 GSM和CDMA SIM卡,讀取、編輯、備份手機電話本和簡訊信息
2) 輕鬆排序、批量修改電話簿、簡訊信息列印等多種功能
3) 支持MSM信息一族在線資料的及時保存,適合幾個SIM卡同時修改信息
4) 現代手機與電腦進行信息數據交換的設備,本產品適用於SIM卡(GSM和CDMA)
5) 可安全保存,建立,編輯信息同時可自由修改手機的PIN 密碼
6) 外觀優美, 無需外接電源, USB 介面,支持USB 1.1 ,快速讀寫,即插即用
7) 系統要求:支持windows 98, ME, 2000, XP

設計一


目前手機用戶將一些重要的電話號碼都儲存在手機的SIM卡上。如果手機失竊,用戶可以買一部新的,但是儲存的號碼怎麼辦呢?如果用戶能事先將儲存在SIM卡上的電話號碼做一份電子拷貝,這樣就算手機丟失了,用戶還是可以很容易地將保存的號碼寫入到新的SIM卡里。為此,研究並設計了SIM卡讀卡器,通過他可以將手機SIM卡中信息讀取到電腦中,方便地實現電話簿和短消息的編輯、備份和管理。為經常使用手機的用戶提供了一個經濟、便捷的信息備份管理解決方案。 2 SIM卡常識 SIM卡是一張符合GSM規範"智能卡",他實際上是一個裝有微處理器的晶元卡,內部有5個模塊,且每個模塊都對應一個功能:CPU(8位)、程序存儲器(3~8 kb)、工作存儲器(6~16 kb)、數據存儲器(128~256 kb)和串列通信單元。SIM卡能實現存儲數據(電話本、短消息等)和在安全條件下(個人身份號碼PIN、鑒權鑰Ki正確)完成客戶身份鑒權和客戶信息加密演演算法的全過程。這些功能都是由SIM卡內的一部具有操作系統的微處理機完成。SIM卡具有機卡分離(SIM-ME介面)、通信安全可靠、成本低等特點。 (1) SIM卡的物理特徵:可以分尺寸為54 mm×84 mmID-1 SIM(大卡)和尺寸為25 mm×15 mmPlug-in SIM(小卡)兩種。 (2) SIM卡的存儲容量:一般SIM卡有8 kB的存儲容量,另外還有容量分別為16 k和32 k的SIM卡,即STK SIM卡。 (3) SIM卡的使用溫度:標準溫度-25~+70℃,極限溫度-35~85℃,極限情況下每次使用不得超過4小時,總共使用不得超過100次。 (4) SIM卡的使用壽命:物理壽命是取決於客戶的插拔次數,約在1萬次左右;而集成電路晶元的壽命取決於數據存儲器的寫入次數,不同廠家其指標有所不同,就Mo-torola經試驗室試驗約5萬次左右。平均壽命約為4年。

設計二


3 SIM卡與移動台設備的介面 SIM卡晶元有8個觸點,與移動台設備相互接通: (1) 電源VCC(觸點C1):4.5~5.5 V,ICC<10 mA; (2) 複位RST(觸點C2); (3) 時鐘CLK(觸點C3):卡時鐘3.25 MHz; (4) 不提供(觸點C4); (5) 接地端GND(觸點C5); (6) 編程電壓VPP(觸點C6); (7) 數據I/O口(觸點C7); (8) 不提供(觸點C8)。 SIM卡同移動台設備連接時至少需5個連接線:數據I/O口(Data)、複位(RST)、接地端(GND)、電源(VCC)、時鐘(CLK)。他與基帶單元的介面電路如圖1所示。其中SIM CD為SIM卡檢測腳,用於檢測SIM卡的拔插;SIM CLK為ME提供的讀/寫SIM卡的參考時鐘;SIMRST為SIM卡複位信號;SIM IO為串列數據輸入/輸出線,由20 kΩ上拉電阻上拉至高電平;SIM RnW為讀/寫控制信號,用以指示當前SIM_IO線上數據傳輸的方向;SIM PWCTRL為功率控制信號,可在空閑方式時控制SIM卡上的電源關閉,從而降低功耗,延長待機時間。 4 SIM卡內部數據結構 SIM卡共有3類數據文件:主文件(Master File,MF)、專用文件(Dedicate File,DF)、基本文件(ElementFile,EF)。組織結構規定如下: 0x3F00代表根目錄,0x2FXX代表根目錄下的基本文件; 0x7FXX代表一級子目錄,0x6FXX代表一級子目錄下的基本文件; 0x5FXX代表二級子目錄,0x4FXX代表二級子目錄下的基本文件。 5 SIM卡上電複位流程 SIM卡符合國際標準ISO7816的要求,按照協議中的規定,SIM應有8個觸點,包括電源介面、複位控制介面、時鐘輸入介面、數據輸入輸出介面,SIM卡工作時整體電流消耗小於10 mA。SIM卡的時鐘頻率可由外部提供,在指定時問內運行鑒權過程時至少需要13/4 MHz的時鐘頻率,其他情況下,使用最小為13/8 MHz的時鐘頻率。I/O埠的數據傳輸波特率為時鐘頻率的1/372。 5.1 觸點接通與冷複位時序(Activation and cold reset) 初始時,所有埠皆處於低電平(L)態,電壓範圍0~0.4 V;VCC電源電壓先上電(H態),后提供VPP編程電壓,在智能SIM卡中,VPP端無用,電壓範圍5 V±0.4 V;VCC電源端穩定一段時間后,將IO埠置為接收方式(H態),並提供穩定的CLK時鐘信號(註:IO口需在提供CLK信號前或在提供CLK信號后200個時鐘周期內(ta)置為接收方式);RST複位信號需在提供CLK信號后400個時鐘周期內(tb)保持L態,之後才可置為H態;提供複位信號后400~40 000個時鐘周期內(tc),I/O口有複位應答。 5.2 熱複位時序(Warm reset) 熱複位在冷複位失敗情況下使用,過程中保持VCC為H態,且有穩定的CLK時鐘信號;熱複位時需保持RST端為L態的時間至少為400個時鐘周期(te);在RST端置L態之前或之後200個時鐘周期時間內(td),IO口應置為接收方式;在RST置為H態后的400~40 000個時鐘周期內,I/O口有複位應答。 5.3 時鐘停止時序(Clock stop) 外部控制停止時鐘,可使SIM卡通信暫時中斷,過程中保持VCC端與複位端RST為H態;要停止時鐘,需在I/O口輸出最後一個字元之後等待至少1 860個時鐘周期(tg);恢復時鐘后至少等待700個時鐘周期(th),I/O開始有字元輸出。 5.4 觸點釋放時序(Deactivation) 將RST端置為L態;結束CLK輸入並將I/O口置為L態;最後將VCC端置為L態。

設計三


5.5 SIM卡的複位應答 SIM卡的觸點被激活之後,終端啟動一個冷複位。如果SIM卡在冷複位后回送的位元組數不符,或在19 200個初始etu之內複位應答未完成,終端不立即終止卡片操作過程,而是再發一個熱複位信號。如果仍然得到同樣的結果,那麼,介面沒備應釋放觸點,否則卡將繼續進行後續操作。流程如圖6所示。複位應答最多為32個位元組(包括歷史字元,不包括初始字元),其中歷史字元最多為15個字元,協議分為T=O與T=1兩種,一張SIM卡只支持其中的一種協議。位持續時間:在IO上的位持續時間被定義為一個基本時間單元etu。複位應答期間的位持續時間稱為"初始etu"。初始etu=372/fs=372個時鐘周期。複位應答之後的位持續時間稱為"當前etu",當前etu=F/D/fs。F為時鐘頻率變換因數,D為比特率調整因數,均在SIM卡複位應答的介面字元TA1中給出,預設值為F=372,D=1,即複位應答之後的當前etu=初始etu。複位應答過程中相連兩字元起始位前沿之間的最小時間間隔為12個初始etu,最大時間間隔為9 600個初始etu,所有應答字元在19 200個初始etu的時間內傳送完,即從第一個字元的起始位前沿到最後一個字元起始位前沿后的12個初始etu結束)。複位應答格式: TS 初始字元(強制性的),確定後續字元傳送順序(高位先送還是低位先送); TO 格式字元(強制性的); TA1/TB1/TC1/TD1~TAi/TBi/TCi/TDi 介面字元(選擇性的); T1~TK歷史字元(選擇性的); TCK 校驗字元(有條件的)T=0時不出現。
6 SIM卡信息交互規程 6.1 SIM卡信息交互指令格式 6.1.1 命令格式 CLA 命令類別代碼,GSM為0xA0; INS 指令編碼; P1/P2/P3 指令參量,P3由INS決定,代表通訊的數據信息長度,有指令與響應兩個方向; DATA 指令附加數據。 6.1.2 應答格式 DATA:響應數據; SW1/SW2:返回命令狀態。 6.1.3 通用錯誤返回代碼表 6.2 常用的基本指令 6.2.1 目錄或文件選擇指令(SELECT) 選擇一個文件,選擇成功后,對線性固定型文件,記錄指針不確定。對循環型文件,記錄指針指向最近更新或增加的一條記錄。 CLA=A0,命令類別代碼,GSM為0xA0;INS:指令編碼,SELECT為A4;P1=00,按文件標識符選擇;P2=00,應答:目錄地址:正確命令響應為: 0x9F代表命令正確執行,XX為SIM卡返回的數據長度;返回0x94/0x04,代表給出的目錄地址是錯誤的。在複位應答之後(ATR),主要文件(MF)被默認為選中,成為當前目錄。然後,可採用符合下列原則的SELECT功能來選擇每種文件: ① 選擇DF或MF設為當前目錄;DF是在選擇任何他的EF之前被先選擇出來 ② 選擇EF設為當前文件,DF或MF是EF的上層。當前EF總是當前目錄的下層。可選擇的文件包括:屬於當前目錄的直接子文件;屬於當前DF的父文件的直接子DF;當前月錄的上層;當前DF;MF。

設計四


6.2.2 取前一命令應答數據指令(GET RESPONSE) Length(R):響應數據最大長度。全部命令響應為: 0x90/0x00代表命令正確執行。 6.2.3 從透明的數據文件中讀取以二進位形式存儲的位元組串指令(READ BINARY) Offset:要讀取數據的偏移地址; Length(R):響應數據最大長度。全部命令響應為: 0x90/0x00代表命令正確執行;返回0x94/0x00,代表沒有數據文件被選中,即當前被選中的可能是目錄而不是文件;返回0x94/0x08,代表當前目錄或數據文件與指令不一致,即當前數據不是以二進位形式存儲的;返回0x98/0x04,代表本次操作不滿足存取安全規則,密碼認證未通過。 7 SIM卡數據讀寫測試 SIM卡數據讀寫測試的具體步驟及其結果如下: Step1 SIM卡首先上電複位,原則是先接通觸點,后啟動冷複位,若冷複位失敗,啟動熱複位,若熱複位也不成功,則釋放觸點並報錯。冷複位或熱複位成功后,SIM卡應輸出複位應答。實驗測試中取得的複位應答信號如下: 0x3B代表協議為正向約定;0x67代表TB1與TC1出現,歷史字元位元組數為7;0x00代表不需要VPP;0x29~0x22為7個歷史字元。 Step2 複位成功后,發送目錄選擇指令,將當前目錄選取到GSM目錄,指令如下: 7F20為GSM目錄地址; SIM卡返回:代表命令正確執行,且響應字元有34個位元組。 Step3 發送取命令響應數據指令: 0x22代表指令返回數據最大為34個位元組; SIM卡返回: 0xC0代表響應數據對應的指令為SELECT;0x90/0x00代表命令正確執行。 Step4 再次發送目錄選擇指令,將當前目錄選取到IMSI目錄,指令如下: 6F07為IMSI數據目錄; SIM卡返回:代表命令正確執行,且響應字元有15個位元組。 Step5:發送取命令響應數據指令: 0x0F代表指令返回數據最大為15個位元組; SIM卡返回: 0xC0代表響應數據對應的指令為SELECT;0x90/0x00代表命令正確執行。 Step6 選取到所需要進行操作的目錄后,執行讀取數據指令,由於IMSI號是以二進位形式存儲的,所以使用二進位數據讀取指令: 0x00代表數據偏移地址為0,即從第一個位元組開始讀數據;0x09表示IMSI信息有9個位元組; SIM卡返回: 0xB0代表響應數據對應的指令為READ BINARY;0x08代表IMSI號有8個位元組數據;0x90/0x00代表命令正確執行。符合國際移動用戶識別碼IMSI(International Mobile Subscriber Identification Number)的編碼規則,即IMSI(國際移動用戶識別碼)=MCC(移動國家號)+MNC(移動網號)+MSISDN(移動用戶號碼)。 8 結 語 SIM卡符合GSM規範,採用標準的接觸式IC卡,受到ISO7816標準的規範。本文在研究接觸式集成電路IC卡國際標準ISO7816的基礎之上,提出了一種SIM卡讀卡器的設計方案,針對SIM卡信息交互規程給出了具體的測試步驟,測試結果證明了該設計的可行性,讀卡器能夠穩定可靠地工作。