کارت هوشمند کارتی است از جنس پلاستیک که توسط مدار مجتمعی که در آن کار گذاشته شده، هوشمند می‎شود پیوند میان کارت پلاستیکی و یک میکروپروسسور امکان ذخیره و بازیابی و پردازش داده را به صورتONLINE یا OFFLINEفراهم می‎سازد، کارتهای هوشمند چندین برابر نوارهای مغناطیسی توانائی ذخیره اطلاعات را دارند.
کارتهای هوشمند از نظر نحوه عملکرد به دو نوع CONTACTو CONTACTLESSتقسیم می‎شوند در کارتهای CONTACT اطلاعات از طریق یک ماژول الکترونیکی که با دستگاهREDEAR ارتباط دو طرفه بر قرار می کند، منتقل می‎شود.
کارتهای CONTACTLESS حاوی یکCOIL هستند که با آنتن گیرنده ارتباط برقرار می‎کند تا بتواند اطلاعات را انتقال دهد.(در این مقاله اتکای ما روی کارتهایCONTACT است).
کارتهای هوشمند بر اساس نوع و محتویات تراشه بکار رفته در آنها به دو دسته تقسیم میشود:
1) MEMORY ONLY
2) MEMORY WITH SECURITY LOGIC
3) MEMORY WITH CPU
با توجه به کاربرد کارت هوشمند مشخصات متمایزی برای تراشه کارت، نـرم افزارMASKROM و نرم افزار کاربردی در نظر گرفته می‎شود.
MASKROM حامل سیستم عامل کارت هوشمند می‎باشد .برنامه کاربردی بعـد از تولید، درون تراشه بار می‎شود و استفاده از حافظه EEPROM امکان تغییر برنامه کاربردی را فراهم می‎سازد برنامه ریزی EEPROM عموما با زبان برنامه نویسی JAVAصورت می‎گیرد.
حافظهEEPROM که شامل اطلاعات کاربر و برنامه‎های کاربردی می‎باشد دو بخـش دارد یک بخش حفاظتی و بخش دیگر که از طریق ترمینالهای کارت می‎توان به آن دسترسی پیدا کرد و اطلاعات کاربردی را کسب کرد . وقتی که ناحیه حفاظت شده EEPROM با اطلاعات مناسب بارگذاری شد، کارخـانه تولید کننده کارت هوشمند می‎تواند فیوزهایی را که داخل تراشه وجود دارد قطع کند تا آن ناحیه غیر قابل دسترسی شود . علاوه بر مسیری برای قطع و وصل الکتریکی مسیری برای تست کردن وجود دارد که در قسمت خارجی قرار دارد. بین این مسیرهای کنترلی و خود تراشه فیوزهایی وجود دارد، بعد از تست کردنICاین فیوز قطع می‎شود تا از تاثیرات الکتریکی ناخواسته قطعه جلوگیری شود .همگام با پیشرفت تکنولوژی قابلیت REGROWTHبه این فیـوزها اضافه شده است که در این حالت بعد از تست کردن مسیر تست به طور فیزیکی قطع می‎شود .

کارتهای پردازنده (MEMORY WITH CPU):


کارتهای هوشـمندMEMORY ONLY و MEMORY WITH SECURITY LOGIC در واقع زیر مجموعه‎ای از کارتهای پردازنده می‎باشنــد ، کارتـــــــهای هــوشـمـنـدی با یک ریــزپردازنده -ON-BOARD عملیات در زیر کدبندی با مکــــــانیزم پیشرفته امنیتی، پردازش محلی داده‎ها و محاسبات پیچیده را ارائه می‎دهد.
کارتهای CONTACT که متداول‎ترین نوع ICC می‎باشند 8 کنتاکت دارند که تنها 6 تای آنها مورد استفاده قرار می‎گیرد (طبق استانداردISO )
که کارت از طریق این CONTACT ها با READER ارتباط برقرار می‎کند.

شناسایی CONTACT ها:


.1 VCC(منبع تغذیه)
2.GND
3 . CLK (پالس ساعت)
4 .VPP (ولتاژ برنامه ریزی)
5 .RST (سیگنال RESET)
6 . خط I/O(ارتباط سریال ورودی و خروجی)

VCC:


منبع تغذیه برایIC ولتاژ بین 4.75vتا5.25v و جریان مصرفی200mA تعریف می شود چون اکثر READERهای موجود با5v (طبق استاندارد ISO ) کار می‎کنند وIC هائی که در کارتهای متداول استفاده می‎شوند با5v کار می‎کنند اکثر این کارتها جریانی بین10mA تا 20 mAرا در فرکانس 3.5 MHz دارند.

CLK :


اگر چه مدار مجتمع، خودش میتواند شامل مدار به منظور راه‎اندازی مدار درون باشد، در عمل بیشتر با تراشه‎هایIC با یک پالس ساعت خارجی از طریق دستگاه رابط(READER) تغذیه می‎شوند. آنچه که باید مورد توجه واقع شود این است که سرعت انتقال سریال رویI/O به طور موثری توسط فرکانس این پالس تعیین می‎شود.

VPP :


این سیگنال برای تعیین ولتاژ مورد نیاز برای برنامه‎ریزی حافظه غیر فرار طراحی شده است. پرکاربردترینICها از حافظه EEPROM که در آن ولتاژ بالایی در حدود12.5v تا 21v مورد نیاز استفاده می‎کنند. معمولاً این ولتاژ باید به صورت خارجی از طریق CONTACTهایIC تأمین شود .

RST :


سیگنال RESET توسط دستگاهREADER تامین می‎شود و برای اجرای برنامه‎ای که در MASK ROM IC قرار دارد استفاده می‎شود.
استاندارد ISO سه مد برای سیگنالRESET تعریف کرده است:
1.INTERNAL RESET
2.ACTIVE LOW RESET
3.SYNCHRO NOUS ACTIVE RESET
اکثر میکروپروسسورها از مد ACTIVE LOW RESET استفاده میکنند که در ان زمانی که سیگنال RESET از صفر به یک میرود (لبه مثبت )کنترل را روی آدرس ورودی در برنامه منتقل می‎کند.

خط I/O :


استاندارد ISO یک LINE سیگنال برای تبادل داده بینIC و دستگاهREADER تعریف کرده است این به این معناست که LINE باید نسبت به این که IC انتقال دهنده یا دریافت کننده اطلاعات است، تغییر جهت بدهد.
ترتیب عملکرد برای فعال کردن دستگاه READER به صورت زیر تعریف می‎شود :
1. RST=0
.2 اعمال VCC
.3 قرار دادن I/O در مد دریافتی
4. تامین VPP
5 . تامین پالس ساعت
6. RST=1
و ترتیب غیر فعال کردن IC برای دستگاه READER به صورت زیر تعریف می‎شود :
RST=0 .1
2. قطع پالس ساعت
3. قطع VPP
4. قطع ورودی
5. قطعVCC

کاربردهای عمومی SmartCard
پروتکل انتقال (T):


مشخصات انتقالی به وسیله کارتهای میکروپروسسوری کنترل می‎شود . وقتیT=0 باشد تداخل در انتقال بایتها ایجاد می‎شود در حالی که وقتی T=1 باشد پروتکال یک BLOCK عملیاتی به وجود می‎آورد .
انتقال داده به دو صورت انجام می‎شود :
1 . HALF DUPLEX
2 . FULL DUPLEX
در HALF DUPLEX جهت انتقال داده بسته به این که IC تراشه یا READER داده را منتقل می‎کند تغییر جهت می‎دهد. (LINE یک طرفه)
در FULL DUPLEX دو سیگنال ورودی و خروجی به طور مداوم در دو جهت منتقل می‎شوند که مشابه انتقال همزمان در کانکتورهای RS232Cدر PC می‎باشد .
انتقال یک کاراکتر 8 بیتی نیاز به چند بیت کنترل دارد :
1. بیت START
2. PARITY BIT (بیت مقایسه برای اشکار کردن خطاها)
3.GUARD TIME (برای جدا کردن و جلوگیری از تداخل کاراکترها می‎باشدکه برابر دو پریود بیتی تعریف می‎شود و اگر از بلاک استفاده شود به یک بیت تغییر می‎یابد.)
نمونه برداری از LINE باید به صورتی باشد که RECEIVER موقعیت و مکان LINE را در وسط هر پریود انتقال نمایش می‎دهد.
دستگاهREADER دستور را با پروتوکلT=0 آغاز می‎کند.
اثر متقابل بین دستگاه رابط و ICC منجر به فرمان و پاسخ متوالی می‎شود برای این پروتوکل داده فقط می‎تواند در یک جهت (یا برای دستور یا برای پاسخ) جاری شود چه پیغام فرمان شامل داده برای ICC باشد و چه فرمان داده را از ICC بگیرد .زمانی که نیاز به انتقال داده در هر دو جهت باشد آنگاه از دستور(GET RESPONSE) بعد از دستور اولیه برای باز یافتن پاسخ داده استفاده می‎شود تفاوت این دستور باT=1 این است که در T=1 پروتوکل یک ENVELOPE دور یک بلوک کاراکترها می‎گذارد که اجازه کنترل جریان و به هم پیوستنBLOCKها و تصحیح خطاها را می‎دهد.
پس از اینکه دستور GET RESPONSE داده شد ICC با یک بایت PROCEDURE پاسخ می‎دهد که بعد از آن یا داده به ICC و یا از ICC با توجه به فرمان ویژه انتقال می‎یابد.
این بایت PROCEDURE اجازه کنترل VPP (ولتاژ برنامه نویسی EPROM ) را به دستگاه می‎دهد در CASE حافظه EPROM بایتهای PROCEDURE بسیار زیادی هستند.
در این قسمت به معرفی چند تراشه کارت هوشمند می پردازیم:
یکی از بزرگترین IC های کارت هوشمند ساخت شرکت SIMENCE یک کنترل کننده 8 بیتی است که شامل یک میکروکنترولر 8051 مرکزی 8 بیتی، 540 بیت پردازشگرکمکی برای اعمال حسابی، 10 کیلو بایت حافظه ROM ، 32 بایت PROMو 2.5 کیلو بایت EEPROM و همچنین 606 بیت حافظهRAM (که 256 بایت برای میکروکنترلر 8051 و 350 بایت برای پردازشگر) می‏باشد. فرکانس ساعت مورد نیاز این قطعه5 مگا هرتز که دارای قابلیت 512 بیت در کمتر از 220 میلی ثانیه می‎باشد.
IC با شمارة P83C852، IC دیگری است که به خوبی دارای ویژگیهای حفاظتی می‎باشد.در این IC مدارهایی برای آشکار کردن فرکانس و ولتاژ کار قطعه وجود دارد که اگر ولتاژ قطعه از مقدار مشخصی کمتر شود یا فرکانس کار آن از یک مگا هرتز پایین‎تر شود از کار کردن مدار جلوگیری می‎کند.