引言

近年來，隨著經濟的發展以及人們生活水平的提高，小汽車越來越多的走進了人們的生活。但是，交通事故頻發，汽車駕駛安全又成為一個問題。汽車行駛記錄儀的使用對遏止疲勞駕駛和車輛超速等交通事故，約束駕駛員的不良行駛行為，保障車輛運行安全，規范車輛管理都具有重要作用。規范駕駛員行為，作為汽車行駛記錄儀的基本功能之一，它首先應該能夠準確識別駕駛員的身份。使用汽車行駛記錄儀的單位應當為每個駕駛員配置IC卡，而駕駛員出車時再用IC卡登陸。該記錄儀主要通過讀取IC卡來確認駕駛員的唯一身份。而PC管理軟件中的IC卡管理模塊則主要用來給駕駛員的IC卡進行合法身份注冊，使用單位可以編輯卡中駕駛員的身份信息，包括擦除、寫人和讀取等功能。

1設計方案的選擇

目前汽車行駛記錄儀采用的駕駛員身份識別方式主要有非接觸式IC卡識別和接觸式IC卡識別兩種方式。

非接觸式IC卡識別系統的凄寫過程通常由非接觸式IC片和讀寫設備問的無線電波來完成。非接觸式lC卡識別方式的操作過程比較簡單，但是抗干擾能力相對較弱，且成本較高。

接觸式IC卡識別系統中的CPU一旦探測到有IC卡插入，則立即通過卡的I/O口讀取數據，接著進行程序的判斷和處理。當確定為合法的IC駕駛員IC卡后，再按照協議凄取駕駛員信息。該接觸式IC卡存儲量大，凄寫機構造價便宜，維護比較方便。

本設計中考慮到汽車行駛記錄儀的應用環境較為復雜，而非接觸式IC卡容易受汽車點火的電磁干擾，而且駕駛員身份數據的存儲量不人，所以，本設計選擇方案二的接觸式IC卡識別方式來進行設汁。

2 駕駛員身份識別系統的硬件設計

2.1 IC卡芯片的選擇

目前用于IC卡的通用存儲器芯片多為EEPROM，其常用的協議主要有兩線串行連接協議(I⒉C) 和二三線串行連接協議。邏輯加密存儲卡可采用密碼控制邏輯來控制對EEPROM存儲器的訪問和改寫，因此，它不像存儲卡一樣可以被任意的復制或改寫。設計中，由于駕駛員身份識別要求安全保密，所以，本設計選擇西門子公司設計的邏輯加密存儲卡SLE4442來作為IC卡存儲芯片。

SLE4442 具有2KB的存儲容量和完全獨立的可編程加密代碼(PSC，Programmable security code)存儲器。其內部的電壓提升電路可保證芯片以單+5V電壓工作，而其較大的存儲容量則能夠滿足通常應用領域的各種要求。因此，SLE4442是目前國內應用較多的一種IC卡芯片。

SLE4442卡芯片的主要特點如下：

◇采用多存儲器結構，主要包括三個存儲器：256x8位的EEl，ROM型主存儲器、32xl位的PROM型保護存儲器和4x8位的EEPROM型加密存儲器：

◇采用2線連接協議，串行接口滿足IS07816同步傳輸協議;

◇采用NMOS工藝技術，每個字節的寫入，擦除編程時間為2 5 ms;

◇具有至少104次的寫入，擦除周期，數據保持時間至少10年。

SLE4442存儲芯片的引出端分布如圖1所示，表1所列是其引腳功能描述。

2.2 IC卡硬件接口電路

SLE4442為2線連接總線方式，其中I/O是串行數據線，該引腳為開漏極驅動，可雙向傳輸數據，主要用于地址數據的輸人和數據的輸出。CLK腳則為時鐘，為器件數據傳輸的同步時鐘信號。本汽車行駛記錄儀中的微控制器采用S3C2410，該微控制器內含I2C總線控制器，可以方便的與各種帶有I⒉C 接口的器件相連接。設計中，主控制器的ⅡCSDA、ⅡCSCL和RESET分別接IC卡的I/O、CLK和RST，其總線受微控器控制，并可由程序控制產生串行時鐘以控制總線的存取，進而發送START和STOP信號。SLE4442與S3C2410的接口電路圖如圖2所示。

3 IC卡的I2C傳送協議

心傳送協議是接口設備與IC卡集成電路之間的兩線連接協議，SLE4442芯片l/O線上數據變化只在CLK信號的下降沿有效。

I2C傳進協議包括復位和復位響應、命令模式、輸出數據模式和處理模式等4種模式。

3.1 復位和復位響應

復位響應是根據ISO/IEC 7816-3 (ATR)標準來進行的，在操作期間的任意時刻都可以復位。開始，地址計數器隨一個時鐘脈沖而被設置為O。當RST線從高狀態(H狀態)變為低狀態(L狀態)時，第一個數據位(LSB)的內容將被送到I/O上。若連續輸入32個時鐘脈沖，則主存儲器中的前4個字節地址單元中的內容將被讀出。而在第33個時鐘脈沖的下降沿，I/O線被置高而關閉。在復位響應期間，“啟動”和“停止”狀態都被忽略。

3 2命令模式

復位響應以后，芯片將等待命令。每條命令都以一個“啟動狀態”開始。整個命令包括3個字節。隨后緊跟一個附加脈沖并用一個“停止狀態”來結束操作。在cLK為高狀態期間，I/O線的下降沿為啟動信號：在cLK為高狀態期間，I/O線的上升沿為停止信號。

3.3 輸出數據模式

在這一模式下，IC卡芯片將發送數據給外部接口設備。在第一個CLK脈沖的下降沿，I/O線上的第一位數據變為有效。當所需要的最后一個數據送出以后，還需要再附加一個時鐘脈沖來把I/O線置成高阻狀態（Z狀態），以準備接收新的命令。在輸出數據期間，任何“啟動狀態”和“停止狀態”均被屏蔽。

3.4 數據處理模式

在數據處理模式下，系統將對IC卡芯片進行內部處理。在整個處理過程中，I/O線被鎖定成低狀態，任何“啟動狀態”和“停止狀態”均將被屏蔽。

4 系統軟件設計

SLF4442 芯片的每條操作命令都包含3個字節，其排列順序和操作格式如表2所列，命令的傳送總是從控制字節開始，首先傳送字節的最低位LSB （即B0位），控制字節傳送完畢之后，依次傳送地址字節和數據字節，均為低位在前。在最后一位（D7）傳送完成之后，需要增加一個附加時鐘脈沖來把I/O 線置成高狀態。

駕駛員的身份信息存儲在IC卡的主存儲器后的224個字節（應用數據區），共占用83字節，其余字節為0。地址從32（20H）-255（FFH），這部分的數據讀出不受限制，但擦除和寫入需要校驗密碼，校驗密碼成功后，芯片的加密控制邏輯才會打開芯片的主存儲器，以允許后面的擦除和寫入操作。其信息存儲格式如表3所列。圖3所示是系統的主程序流程圖。

5 結束語

SLE4442作為IC卡存儲芯片，能夠方便的與帶有I⒉C總線的微控制器相連，而且具有讀寫機構造價便宜，安全保密，使用靈活，電路設計簡單，維護方便，抗干擾能力強等特點，十分適合汽車行駛記錄儀的工作環境和特點，因此，在汽車行駛記錄儀中具有很好的應用價值。