提高非接触有值IC卡操作的可靠性研究

图1  天线模块电路 

　　2  非接触IC的电子钱包功能 

　　有值卡一般用于小额消费中，电子钱包就是典型的应用。电子钱包的操作包括读(READ)、加(INCREMENT)、减 (DECREMENT)、传送(TRANSFER)和恢复(RESTORE)等。电子钱包一般采用值段方式进行存储，厂家也提供值段操作函数帮助用户方便地进行开发。值段也称为“值块（Value Block）”,Value的长度为4字节（包括符号位）。为了提高错误检测和纠错能力，在一个Value Block中每一个Value存入3次，如下所示： 

　　在进行任意计算之前，在芯片内部检查3个Value的一致性。余下的4字节（A和）为8位任意地址(Address)字节，同一地址存入4次(A和)。 

　　Value Block中的内容第一次由WRITE命令写入到所要求的地址中，以后可以用DECREAMENT/INCREMENT/RESTORE命令修改内容。数据的计算过程如图2所示。计算结果暂存入DATA寄存器（即数据寄存器），然后用TRANSFER命令写入寄存器。 

图2  Value计算示意图 

 　 3  软件的实现 

　　MF1 IC S50有8 Kb EEPROM，分成16个区，每个区又分成4个块(Block0~3),一个分组有16字节。为了方便用户使用,Philips公司给出了值段操作函数 M500PiccValue（），使用该函数可以方便地进行加(INCREMENT)、减(DECREMENT)、传送(TRANSFER)、恢复 (RESTORE)等操作。但是该函数存在一定的缺陷，当返回值为“非MI_OK”时，会有两种情况出现： ①  值操作未完成，值为原值不变；②  值操作已完成，值为正确计算结果。这将导致无法根据函数返回值来判断值操作成功与否（只有返回值是MI_OK才能确定是正确的）。换句话说，虽然为 MI_OK时能确定操作正确，但是由于为“非MI_OK”时可能完成操作，也可能未完成操作，因此如果这是返回重新进行值操作，那么一直等到MI_OK，就会出现多操作的现象。比如要求刷一次卡扣1元，那它可能扣掉2元、3元，甚至更多。这当然不是所期望看到的。 

　　针对上述的情况，为了保证能正确地对卡进行操作和保证数据不丢失，一般在一个区划分2个数据块作为电子钱包，采用值段格式进行存储，分别定义为主值块（①块)和备份值块(②块)，主值块和备份块相互备份。 

图3  软件操作流程 

　　先将主值块的值减去消费额得到的值存在备份值块中(①块→②块，使用“减”和“传送”操作），此时主值块还没改变；如果此操作为MI_OK,则继续下面的操作将备份值块的值送回主值块(②块→①块)，使用恢复操作；如果操作为MI_OK,则此时①块和②块的值相等。每一步操作都判断结果，失败则重做。具体软件操作流程如图3所示。 

　　4  结论 

　　电子钱包作为有值卡的一种，对其操作的稳定性是非常重要的。在硬件方面，尽量把读卡器天线的读卡范围调到读卡的最大距离，以保证卡和天线有充分的时间耦合，为卡创造一个良好的硬件条件。但是由于读卡器的个体差异和个人刷卡习惯的不同，也会导致一些异常现象。这时需要用软件来弥补硬件上的不足。双值块操作虽然牺牲一些刷卡的时间，但是解决了单值块操作出现的一些问题，即使一个值块出现了问题，也能从另一个值块把数据传送过来，从而提高了系统的稳定性。另外，为了保证能够在卡离开天线之前完成对卡的操作，可以增加一些声光提示作为辅助（比如操作顺利完成后才进行声光提示）。这些细节也是必要的。该方法在室内已经经过严格测试，并投入运行阶段，工作稳定。