掉电读卡器设计文档

版本V0.1

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目录

1. 概述

2. 模块设计

2.1. 主机通讯模块

2.1.1. 主机命令

2.1.2. URAT协议

2.2.3. RFU

2.2. 内核模块

2.3. 从机驱动模块

2.3.1. ISO7816

2.3.2. SPI

2.3.3. I2C

2.3.4. RFU

2.4. 私有指令处理模块

2.4.1. CMD_SET_WORKING_MODE

2.4.2. CMD_SET_SLAVE_EXE_TIME_LIMIT

2.4.3. RFU

2.5. 掉电指令处理模块

2.5.1. Init_PD_parameter

2.5.2. Get_PD_count

2.5.3. Set_PD_PageWriteCnt

2.5.4. Get_COS_info

2.5.5. RFU

3. 流程

3.1. 基本逻辑

3.2. 主机通讯流程

3.2.1. 拦截特殊指令

3.2.2. 处理特殊命令

3.2.3. 主机协议解析失败

3.2.3. 主机通讯超时

3.3. 从机通讯流程

3.3.2. 从机通讯超时处理

3.3.3. 从机协议解析失败

3.4. 掉电测试流程

3.4.1. 从机命令未能按预期触发掉电

4. 函数接口

4.1. 读卡器管理接口

4.1.1. 读卡器初始化

4.1.2. 读卡器配置

4.1.3. 主机消息分发

4.1.4. 打开指定的定时器

4.1.5. 关闭指定的定时器

4.1.6. 关闭所有定时器

4.1.7. 从机超时管理

4.2. 主机侧协议接口

4.2.1. 侦听主机消息

4.2.2. 主机侧协议解析

4.2.3. 读卡器响应数据封包

4.2.4. 响应主机消息

4.3. 从机侧协议接口

4.3.1. 侦听从机消息

4.3.2. 从机侧协议解析

4.3.3. 读卡器下发数据封包

4.3.4. 下发从机消息

4.3.5. 从机上电

4.3.6. 从机冷复位

4.3.7. 从机热复位

4.3.8. 从机下电

4.3.9 从机响应特殊状态字封包

4.3.10. 维护从机响应的等待时间

4.3.11. 从机超时中断处理

附录A 掉电时间计算公式

附录B 常量

附录C 全局变量

1. 概述

为了搭建 SE 的自动化测试环境，需要设计一种高契合度的读卡器：

l 为了在性能测试中得到更精准的执行时间，它具有计时功能；

l 为了在掉电测试中模拟更真实的用户场景，它提供一套掉电测试接口；

l 为了解决 SE 异常时总需要物理拔插的问题，它能根据在执行测试之前预设的策略模拟人为操作，并会以事先约定好的方式告知测试脚本，使测试可以更好地自动化；

它还可以在兼顾上述特性的同时，满足 SE 测试不同协议的需求，以确保测试环境的一致性。

图 1.1 是一种支持自动化的测试环境示意图。

图 1.2 是上述读卡器的框图。

本读卡器在同一时刻只支持连接一个主机和一个从机。

2. 模块设计

本读卡器共有5个模块，分别是：主机通讯模块、私有指令处理模块、掉电指令处理模块、内核模块、从机驱动模块。

工程文件结构可能如下：

2.1. 主机通讯模块

该模块负责与主机通讯，定义了主机通过读卡器操作从机的一些命令，以及主机与读卡器之间的通讯协议。

2.1.1. 主机命令

注意，连接的操作等同于冷复位，与复位的区别在于主机显不显示复位应答的值。

2.1.2. URAT协议

2.1.2.1. 通讯报文格式

2.1.2.2. 接口类型

2.1.2.3. 通讯交互示例

--> 表示主机下发至读卡器

<-- 表示读卡器响应至主机

2.1.2.3.1. ISO7816冷复位

--> 00 0009 00 0004 FEFEFEFE 01 00

<-- 00 0017 00 0010 3B1D968117081212003D17060000C300 01 02 0108

2.1.2.3.1. ISO7816热复位

--> 00 0009 00 0004 FEFEFEFD 01 00

<-- 00 0017 00 0010 3B1D968117081212003D17060000C300 01 02 0054

2.1.2.3.1. ISO7816断电

--> 00 0009 00 0004 FEFEFEFC 01 00

<-- 00 0017 00 0002 9000 01 02 0012

2.2.3. RFU

保留扩展其它主机协议。

2.2. 内核模块

该模块充当主机和从机之间的“中间人”，使得它们之间无需实现对方的通讯协议，所有的交互均通过读卡器完成，包括一些基本的从机异常管理机制，以及记录从机的执行时间。

由于允许主机和从机支持多种通讯协议，因此该模块的实现方式可能是：主机和从机协议侧的接口定义为函数指针，协议切换时指向对应的协议实现函数，内核模块可以直接通过函数指针调用。

2.3. 从机驱动模块

该模块负责与从机通讯，定义了从机与读卡器之间的通讯协议。

2.3.1. ISO7816

略

2.3.2. SPI

略

2.3.3. I2C

略

2.3.4. RFU

保留扩展其它从机协议。

2.4. 私有指令处理模块

该模块定义了一些供主机使用的私有指令。

2.4.1. CMD_SET_WORKING_MODE

2.4.1.1. 命令描述

设置读卡器的工作模式。

2.4.1.2. 命令格式

2.4.1.3. 命令数据域

2.4.1.4. 响应状态码

响应中可能出现的状态码：

2.4.2. CMD_SET_SLAVE_EXE_TIME_LIMIT

2.4.2.1. 命令描述

设置读卡器支持从机执行一条命令的最长时间。在达到该限制时间后，读卡器主动使从机下电。

2.4.2.2. 命令格式

2.4.2.3. 命令数据域

四字节无符号整数，详见表 7.1 定义的 g_SlaveExeTimeLimit 全局变量。

2.4.2.4. 响应状态码

响应中可能出现的状态码：

2.4.3. RFU

保留扩展其它私有指令。

2.5. 掉电指令处理模块

与在程序中设置掉电桩的测试方法不同，掉电读卡器更加贴近用户场景，其原理是先执行一遍需要测试的指令，得到执行时间之后设置一个掉电时间的步长（例如1ms）和预期掉电的执行时间，然后再次执行测试指令，当测试指令执行到指定时间段后，掉电读卡器控制从机下电，返回掉电状态字给主机，然后主机可通过掉电读卡器让从机上电，进行一些掉电测试验证。

打桩掉电与掉电读卡器的主要区别在于前者可以精准测试上层逻辑，但无法在类似Flash擦写的过程中掉电，而后者可以覆盖任意时间段。

2.5.1. Init_PD_parameter

2.5.1.1. 命令描述

初始化掉电相关参数配置。

2.5.1.2. 命令格式

2.5.1.3. 命令数据域

一字节时间系数的整数 + 一字节时间系数的小数。

由读卡器组合，例如 00 + 05 = 0.5

2.5.1.4. 响应状态码

响应中可能出现的状态码：

2.5.2. Get_PD_count

2.5.2.1. 命令描述

获取上一条指令的执行时间。

2.5.2.2. 命令格式

2.5.2.3. 响应数据域

三字节无符号数值：表示上一条指令的执行时间，单位ms。

2.5.2.4. 响应状态码

响应中可能出现的状态码：

2.5.3. Set_PD_PageWriteCnt

2.5.3.1. 命令描述

设置掉电时间的参数（启动掉电测试）

2.5.3.2. 命令格式

2.5.3.3. 命令数据域

2.5.3.4. 响应状态码

响应中可能出现的状态码：

2.5.4. Get_COS_info

2.5.4.1. 命令描述

获取卡片信息（已废弃）。

2.5.4.2. 命令格式

2.5.4.3. 响应数据域

2 字节 map 计数 + 4 字节 used_addr_no + 2 字节 RTR_ADDR + 247 字节用户地址所在页有效数据

2.5.4.4. 响应状态码

响应中可能出现的状态码：

2.5.5. RFU

保留扩展其它掉电指令

3. 流程

3.1. 基本逻辑

图 3.1.1

3.2. 主机通讯流程

图 3.2.1

3.2.1. 拦截特殊指令

图 3.2.2 读卡器只有一个掉电子功能的场景

3.2.2. 处理特殊命令

图 3.2.3

3.2.3. 主机协议解析失败

图 3.2.4

3.2.3. 主机通讯超时

图 3.2.5

3.3. 从机通讯流程

图 3.3.1

3.3.2. 从机通讯超时处理

图 3.3.2

3.3.3. 从机协议解析失败

图 3.3.3

3.4. 掉电测试流程

图 3.4.1

3.4.1. 从机命令未能按预期触发掉电

这种情况读卡器将直接返回从机的响应数据，所以只需关闭掉电定时器。

图 3.4.2

4. 函数接口

以下协议接口将被定义为函数指针，由设置从机协议时读卡器完成切换协议实现函数。

4.1. 读卡器管理接口

4.1.1. 读卡器初始化

表 4.1.1.1

4.1.2. 读卡器配置

表 4.1.2.1

4.1.3. 主机消息分发

表 4.1.3.1

4.1.4. 打开指定的定时器

表 4.1.4.1

4.1.5. 关闭指定的定时器

表 4.1.5.1

4.1.6. 关闭所有定时器

表 4.1.6.1

4.1.7. 从机超时管理

表 4.1.7.1

4.2. 主机侧协议接口

4.2.1. 侦听主机消息

暂时由读卡器直接调用指定主机协议类型的侦听接口，后续可能需要支持自动识别。

表 4.2.1.1

4.2.2. 主机侧协议解析

表 4.2.2.1

4.2.3. 读卡器响应数据封包

表 4.2.3.1

4.2.4. 响应主机消息

表 4.2.4.1

4.3. 从机侧协议接口

4.3.1. 侦听从机消息

表 4.3.1.1

4.3.2. 从机侧协议解析

表 4.3.2.1

4.3.3. 读卡器下发数据封包

表 4.3.3.1

4.3.4. 下发从机消息

表 4.3.4.1

4.3.5. 从机上电

表 4.3.5.1

4.3.6. 从机冷复位

表 4.3.6.1

4.3.7. 从机热复位

表 4.3.7.1

4.3.8. 从机下电

表 4.3.8.1

4.3.9 从机响应特殊状态字封包

表 4.3.9.1

4.3.10. 维护从机响应的等待时间

表 4.3.10.1

4.3.11. 从机超时中断处理

表 4.3.11.1

附录A 掉电时间计算公式

时间参数用于控制预期掉电的执行时间；时间系数用于微调掉电时间。

简单模式：掉电时间（ms） = 时间参数 * 时间系数

附录B 常量

表 6.1

附录C 全局变量

表 7.1

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