英创信息技术嵌入式Linux主板EM9160支持ISO7816通讯协议介绍

在新的国家电网集抄终端相关标准中，规定了通过嵌入式安全控制模块，即通常所说的ESAM芯片，来保证设备数据安全性的方法，而设备主控单元与ESAM芯片采用了广泛应用的ISO7816通讯协议。为了适应这一新的技术需求，我们对嵌入式Linux主板EM9160的串口驱动进行了升级，使其多个串口都可支持ISO7816协议，为客户进行智能终端整机设计时，提供了灵活的选择。

对EM9160工控主板，可在其异步串口的基础上，通过简单的设置，就可把串口转为符合ISO7816协议的接口，实现与各种智能卡的通讯。EM9160共有6个异步串口，在Linux环境中为“/dev/ttyS1”-“/dev/ttyS6”，其中支持ISO7816的串口如下表所示：

串口	管脚配置	备注
“/dev/ttyS2”	TXD：半双工数据线
	RXD：复位输出控制	低电平有效
	GPIO14：作为SCK	输出频率与波特率参数有关
“/dev/ttyS4”	TXD：半双工数据线
	RXD：复位输出控制	低电平有效
	GPIO15：作为SCK	输出频率与波特率参数有关
“/dev/ttyS5”	TXD：半双工数据线
	RXD：复位输出控制	低电平有效
	GPIO15：作为SCK	输出频率与波特率参数有关
“/dev/ttyS6”	TXD：半双工数据线
	RXD：复位输出控制	低电平有效
	GPIO15：作为SCK	输出频率与波特率参数有关

EM9160在硬件上与ESAM芯片的连接很简单，如上表所示，只需要3条信号线，连接示意图如下：

为了简化EM9160对ISO7816协议的参数设置，其FI/DI比值固定为372，事实上这也是应用中最常用的比值，符合国电公司指定的ESAM芯片的要求。若所用串口的波特率为9600bps，则输出的SCK频率为3.5712MHz。

EM9160的“/dev/ttyS4”-“/dev/ttyS6”串口信号均为TTL电平，建议客户首选其中之一作为与ISO7816智能芯片的通讯接口。如果这些串口已分配给设备的其他功能，也可以考虑使用“/dev/ttyS2”口，需要注意的是“/dev/ttyS2”口出厂的缺省电平是RS232电平，若客户考虑配置“/dev/ttyS2”作为ISO7816协议端口，需在订购时通知厂方设置成TTL电平。另外当GPIO15或GPIO14一旦作为了ISO7816的工作时钟输出，就不能再用作其他的用途了。

为了方便设置ISO7816工作模式，在“em9x60_drivers.h”中定义了两个常量：

#define EM9X60_ISO7816_T0 （1 << 27）
#define EM9X60_ISO7816_RXD_RESET （1 << 23）

作为应用程序，在设置ISO7816模式的串口（以”/dev/ttyS4”为例）时，一般的流程如下：

1、按标准方法打开串口 fd = open(“/dev/ttyS4”, O_RDWR | O_NOCTTY);

2、获取数据结构 struct termios new_opt; tcgetattr(fd, &new_opt);

3、设置包括波特率、偶校验、8-bit数据等符合ISO7816规范的串口参数；

4、首先对ESAM芯片进行一次复位操作：
new_opt.c_cflag |= (EM9X60_ISO7816_T0 | EM9X60_ISO7816_RXD_RESET);
tcsetattr(fd, TCSANOW, &new_opt);
udelay(100); //延时100us
new_opt.c_cflag &= ~EM9X60_ISO7816_RXD_RESET;

5、再设置一次正常的ISO7816工作模式：
tcsetattr(fd, TCSANOW, &new_opt);
此时GPIO15已作为SCK输出3.57MHz时钟，若波特率为9600bps的话；

6. 按照ISO7816的协议规范，进行正常数据通讯；

7. 若需要把该串口恢复到正常模式，只需对参数进行设置一次即可：
new_opt.c_cflag &= ~ EM9X60_ISO7816_T0;
tcsetattr(fd, TCSANOW, &new_opt);

8. 按标准方法关闭串口close(fd)。

在实际的嵌入式应用系统中，一个串口一旦配置成与ESAM芯片相连，就不太可能还需要用作它用，因为复用串口会增加系统硬件的成本，更何况EM9160自身就有多达6个异步串口，完全可满足大多数智能终端的需求。