DS5250与磁卡读卡器的连接

　　简介 

　　背面带有编码磁条的卡通常称为磁卡，广泛用于银行、储值等金融领域。信用卡、ATM和借记卡都是典型的磁卡，有的卡片还嵌入了智能卡芯片。其它应用包括：游戏、影印和公交等领域的礼品卡、安全卡以及房间钥匙卡等。采用标准ISO格式时，这些磁卡的最大容量只有160字节，一般不能存储大量数据。与智能卡或便携式闪存相比，磁卡的存储容量足以支持金融和银行应用，被广泛应用于该领域。而且，磁卡价格低，比较可靠，不需要内部供电，读取相对方便。

　　本应用笔记介绍怎样使用DS5250安全微控制器实现和磁卡读卡器的接口。之所以选择DS5250，是因为它具有开发常用读卡设备(例如销售终端POS等设备)所需要的安全和加密功能。

　　磁卡读卡器电路可以执行底层任务：把磁条磁通量解码成比特流。DS5250管理顶层任务：将这些比特转换成字符，读取并验证数据。

　　硬件和软件要求 

　　硬件
　　本实例采用了DS5250评估(EV)板(B版)，进行了以下改动：
　　去掉了端口0的上拉电阻(RN2)
　　实际应用还需要以下硬件：
　　读卡器—MagTek®三磁道读卡器，含有3V解码器ASIC；序列号为21030001，G版或更新版本　(www.magtek.com/)
　　两个上拉电阻(大约10kΩ)
　　线性稳压器(能够从5V电源产生3V至3.6V供电)
　　用于测试的磁卡(ATM卡、信用卡等) 

　　软件
　　本实例应用程序以C语言编写，采用了Keil的µVision® IDE 2.40a版进行编译(www.keil.com/)。利用Maxim的微控制器工具包(MTK)将编译后的应用程序装载到DS5250中。

　　应用程序的详细信息
　　下面几节介绍实例应用程序的实现。可以从Maxim的FTP网站下载完整的C语言代码。

　　连接读卡器
　　MagTek读卡器有5个接口引脚(包括电源和地)：
　　引脚1—STROBE
　　该信号仅用于读卡器输入。由主机微控制器驱动，逐位输出卡的数据位，触发复位过程。
　　引脚2—DATA
　　该信号通常是读卡器的输出，包含磁道A/B/C的卡数据位，由STROBE信号同步输出。在某些情况下(例如，触发复位时)，可以由主机微控制器驱动该信号。
　　引脚3—VDD
　　读卡器的电源(2.7V至3.6V)。
　　引脚4—GND
　　引脚5—GND
　　由于STROBE和DATA引脚的工作电平为3V，DS5250无法直接通过标准端口引脚驱动。因此，以端口0 (该端口工作在开漏模式)替代，当DS5250将引脚置为三态时，通过电阻将信号电平上拉至3.6V。由于DS5250端口的VIH电平能够兼容3V I/O电平，因此，DS5250可以直接从DATA线读取DATA信号(请参考DS5250数据资料，了解详细信息)。

　　读卡器工作电平为3V；它不能直接采用DS5250的5V电源供电。由于DS5250评估板不提供3V供电，因此，采用了单独的线性稳压器(例如， MAX1658)对读卡器供电。

　　复位
　　首次上电后，主机微控制器在进行读卡之前必须复位读卡器。每次进行卡扫描之后，也必须按顺序进行复位，以清除内部读卡器ASIC的内存，使读卡器能够准备就绪。接收新的读卡操作。

　　复位读卡器时，主机微控制器(例如，本应用笔记的DS5250)必须按照以下顺序驱动STROBE和DATA (请参考MagTek文档，了解确切的电压电平和时序参数)。
　　DATA和STROBE都以高电平(空闲)状态开始。
　　将DATA置为低电平。
　　保持DATA为低电平，将STROBE驱动为低电平，然后再次驱动为高电平。
　　再次驱动STROBE为低电平，随后释放DATA，使其能够浮空至高电平。
　　当DATA浮空为高电平时，将STROBE驱动为低电平，然后再次驱动为高电平。在这一点，复位读卡器，处于低功耗等待状态。
　　将STROBE驱动为低电平，然后再次驱动为高电平。对读卡器进行“配置”，使其能够进行读卡操作。
　　// Generate a long delay for card reset and read intervals.
　　
　　void longDelay()
　　{
　　int i, j;

　　for (i = 1; i < 5; i++) {
　　for (j = 1; j < 5000; j++) {
　　;
　　}
　　}
　　}

　　// Generate a shorter delay (used between STROBE/DATA transitions).

　　void delay()
　　{
　　int i;

　　for (i = 1; i < 1000; i++) {
　　;
　　}
　　}

　　// Release the DATA line (P0.0) and allow it to float high.

　　void dataHigh()
　　{
　　P0 |= 0x01;
　　delay();
　　}

　　// Drive the DATA line (P0.0) low.

　　void dataLow()
　　{
　　P0 &= 0xFE;
　　delay();
　　}

　　// Release the STROBE line (P0.1) and allow it to float high.

　　void strobeHigh()
　　{
　　P0 |= 0x02;
　　delay();
　　}

　　// Drive the STROBE line (P0.1) low.

　　void strobeLow()
　　{
　　P0 &= 0xFD;
　　delay();
　　}

　　void resetCardReader()
　　{
　　dataHigh();
　　strobeHigh();
　　longDelay();

　　dataLow(); // Force DATA low.
　　longDelay();
　　strobeLow(); // Drive STROBE low, then high again.
　　strobeHigh();
　　strobeLow(); // Drive STROBE low, then release DATA.
　　dataHigh();
　　longDelay();

　　strobeHigh(); // Drive STROBE low and high again two more times
　　strobeLow(); // to complete the reset and leave the card reader
　　strobeHigh(); // in the ready state, prepared to scan a card.
　　strobeLow();
　　}
　　检测读卡操作
　　读卡器一旦复位并进行配置后，就可以进行读卡操作。读卡时，MagTek读卡器执行一次完整的读周期；不需要主控制器干预。卡的磁条中所有三个磁道A、B、C的全部内容都被存储到读卡器IC中。读卡周期完成后，可以由主控制器将数据逐位同步输出。

　　读卡器通过握手周期告诉主机什么时候开始读卡，什么时候完成读卡。
　　该周期以STROBE低电平和DATA浮空高电平(空闲状态)开始。
　　当读卡器探测到磁条移过读卡器探头时，开始对卡进行扫描。它将DATA线驱动为低电平，告诉主机开始读卡操作。
　　主机驱动STROBE为高电平，然后再变为低电平，做出响应。
　　读卡器将DATA再次驱动为高电平。
　　一旦读卡周期完成后，读卡器再次将DATA驱动为低电平。这一操作告诉主机已经完成了读卡过程，可以同步输出卡数据。
　　// Wait for the DATA line to be driven low by the card reader.

　　void waitForDataLow()
　　{
　　int i = 0xFF;

　　dataHigh(); // Make sure that DATA is floating high.

　　while ((i & 1) == 1) {
　　i = P0;
　　}　　
　　}

　　....
　　
　　resetCardReader();
　　printf("\r\n");
　　printf("Waiting for card swipe...\r\n");
　　printf("\r\n");

　　waitForDataLow(); // DATA low indicates that card swipe has begun.
　　strobeHigh();
　　longDelay();
　　strobeLow();
　　longDelay();
　　waitForDataLow(); // DATA low indicates that card swipe is complete.