關(guān)于智能卡的自動(dòng)化測試平臺設計
文章出處：http://psychicreadingswithdeb.com 作者：王景存 ，蘇 鵬 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年10月08日
引 言
隨著(zhù)智能卡在金融、電信、移動(dòng)通信、醫療保險、付費電視等領(lǐng)域應用的迅速增長(cháng)，其可靠性要求越來(lái)越高，而針對智能卡模塊的測試已經(jīng)成為必不可少的質(zhì)量保證手段。自動(dòng)化測試不需要人工干預，能提高測試效率，受到更多重視和應用。在發(fā)展自動(dòng)化測試的過(guò)程中，一個(gè)高效的自動(dòng)化測試平臺是其基本保障。根據智能卡的應用現狀和市場(chǎng)需求，本設計用TCL語(yǔ)言和C語(yǔ)言聯(lián)合編程的方法，以PC／SC為編程接口，實(shí)現了智能卡的測試平臺，能夠對智能卡進(jìn)行質(zhì)量和性能的測試。
1 測試系統結構
具有測試功能的系統結構如圖1所示。測試系統一般由測試平臺、讀／寫(xiě)器和智能卡三個(gè)部分組成。測試平臺運行測試腳本，并對從智能卡返回的結果進(jìn)行處理。智能卡內部有被測程序，響應測試平臺發(fā)來(lái)的命令，返回測試數據。讀／寫(xiě)器提供測試平臺和智能卡的接口。這里的研究重點(diǎn)是測試平臺。
2 測試平臺的設計思路
測試平臺軟件由兩個(gè)部分組成，即界面程序和通信軟件程序，如圖2所示。界面程序提供一個(gè)友好的圖形畫(huà)面，接受用戶(hù)指令，如腳本輸入，按鈕響應等。界面將用戶(hù)的任務(wù)轉換為內部指令，然后由通信軟件程序具體實(shí)施，而通信軟件程序負責與USB讀卡器通信。下面分別介紹界面程序和通信軟件程序的實(shí)現原理。
2．1 界面程序
界面程序分為三層，頂層為腳本層，用于支持ATP語(yǔ)言。ATP并不是一種全新的語(yǔ)言，是從TCL語(yǔ)言口 擴展而來(lái)，針對ATP開(kāi)辟的命令集，它包括TCL基本命令和應用程序相關(guān)的擴展命令。TCL基本指令的使用方法可以參考文獻[1，2]，擴展命令是TCL專(zhuān)門(mén)針對智能卡的測試而擴展的。
中間層是根據應用需求而擴展的TCI 解釋器，它包含TCI 標準庫和與底層接口程序有關(guān)的TCL擴展庫。ATP的基本部分由TCL語(yǔ)言解釋器調用TCL標準庫來(lái)執行；ATP的擴展部分由擴展的TCL解釋器調用TCL擴展庫執行。
頂層和中間層說(shuō)明了TCI 即是一種腳本語(yǔ)言也是一個(gè)解釋器。底層是接口程序，提供與通信軟件程序的接口，負責發(fā)送命令和返回狀態(tài)。
TCL的標準命令 是TCL自帶的，而與應用程序相關(guān)的特殊命令需要用C代碼去擴展，下面詳細介紹如何擴展TCL命令。使用TCL之前，應用程序必須首先創(chuàng )建TCL解釋器創(chuàng )建標準的命令解釋器，然后可以調用Tcl—CreateCommand過(guò)程使用用戶(hù)自定義命令來(lái)擴展解釋器，它的原型是：
Tcl—CreateCom mand (interp，cmdName，proc，cli—entData，deleteProc)其中：interp為創(chuàng )建的解釋器；cmdName為創(chuàng )建的命令名字；proc為與命令相對應的函數；clientData為一個(gè)字長(cháng)的值，通常指向一個(gè)專(zhuān)用數據結構；deleteProc為注銷(xiāo)命令的函數名，如果其為空，則在注銷(xiāo)命令前不調用任何函數。調用Tcl—CreateCommand時(shí)，擴展命令name就會(huì )和name—tcl聯(lián)系起來(lái)；執行name命令時(shí)，會(huì )進(jìn)入n am e— tcl函數處理name命令。
創(chuàng )建完程序自定義命令后，應用程序進(jìn)入死循環(huán)，等到命令后就傳遞給解釋器。調用Tcl—Eval(interp，script)，通過(guò)script的內容知道命令的類(lèi)型后，選擇在相應的過(guò)程函數中進(jìn)行計算。
通信軟件程序的執行就是在過(guò)程函數里面被調用，這樣就實(shí)現了界面程序與通信軟件程序的接口。
2．2 通信軟件程序
通信軟件程序遵循PC／SC規范 。PC／SC規范是由PC／SC工作組提出的。PC／SC工作組是一個(gè)主要由智能卡廠(chǎng)商和計算機廠(chǎng)商組成的委員會(huì )，主要成員有微軟、蘋(píng)果、雅斯拓、金普斯、英飛凌、菲利普等。PC／SC規范是一個(gè)基于Windows平臺的標準用戶(hù)接口(API)。它獨立于硬件設備，使得應用程序的開(kāi)發(fā)人員不必考慮由于硬件改變而引起的應用程序變更，從而降低了軟件開(kāi)發(fā)成本。
PC／SC規范包含大量Scard為前綴的API，可以在winscard．h中找到其原型。應用程序需要包含win—scard．1ib，所有函數的正常返回值都是SCARD—S—SUCCESS，在這些函數中常用的只有幾個(gè)。與智能卡的訪(fǎng)問(wèn)流程如下：
(1)初始化函數中調用SCardEstablishContext，建立資源管理器的上下文，獲得設備的連接句柄，若返回SCARD— S— SUCCESS，則調用成功；調用ScardLis—tReaders獲得系統中安裝的讀卡器列表，調用成功則獲取聯(lián)機的讀卡器名字。
(2)在響應函數中調用ScardConnect與卡片建立連接，此時(shí)能與卡片通信。
(3)與卡片連接后通過(guò)調用SCardTransmit來(lái)發(fā)送命令，得到由卡片返回的數據。
(4)卡片處于連接狀態(tài)時(shí)，可以調用SCardRecon—nect函數使卡片復位。
(5)完成了與卡片的命令發(fā)收后，調用SCardDis—connect函數斷開(kāi)與智能卡的連接。
項目已經(jīng)實(shí)現以上功能的編程接口，而且利用類(lèi)的方法進(jìn)行了封裝。
3 測試平臺的使用
3．1 測試流程
腳本的制定還是使用人工方式，測試人員通過(guò)測試平臺完成測試。自動(dòng)化測試不需要人工干預，縮短了測試時(shí)間。因而測試過(guò)程采用人工測試和自動(dòng)化測試相結合的方法進(jìn)行。
用戶(hù)可以編寫(xiě)測試腳本，快速發(fā)送測試命令和收集測試數據，可以單次執行或者循環(huán)執行，當滿(mǎn)足終止條件時(shí)，腳本執行結束，生成測試報告。圖5為測試流程圖。
3．2 功能測試
測試平臺能夠以APDU為基本單元完成針對智能卡的功能測試，下面分別對其進(jìn)行介紹。
3．2．1 測試基本單元
測試平臺與智能卡通信的基本單元是APDUL9 。應用層以APDU為單位進(jìn)行有序的數據交換，應用層交換的每一步都以命令應答對組成。APDU 的命令應答對由以下部分組成：
命令APDU 包含一個(gè)必備的四字節頭(CLA，INS，P1，P2)和可選的命令體(Lc，Data，Le)。命令頭為命令的編碼，Lc為體內數據(data)長(cháng)度，Data為發(fā)送的數據，Le為應答APDU數據字段的最大字節數。應答APDU 由可選長(cháng)度體和兩字節狀態(tài)字SW1一SW2組成。其中，體內的字節數由命令APDU 的Le指出。Data為卡片接受命令APDU 后返回的數據。尾部狀態(tài)字指出卡的處理狀態(tài)。其中，61xx和9000為正常處理，6lxx的含義SW2指出仍然有效的應答字節數，9000代表正常處理。
3．2．2 單元測試
同樣，智能卡內部程序也是以APDU為單位實(shí)現的，因此單元測試的對象就是APDU。發(fā)送一個(gè)APDU給智能卡，通過(guò)智能卡內部程序執行完后返回狀態(tài)字，判斷執行結果的正確與否。命令之間存在著(zhù)相互依賴(lài)關(guān)系，因此命令之間通常要相互配合才能完成測試任務(wù)。
3．2．3 集成測試
集成測試主要是通過(guò)命令之問(wèn)有序地執行完成智能卡的功能測試，根據不同的測試需要可以對測試腳本進(jìn)行分類(lèi)，例如FLASH 的讀／寫(xiě)，加密模塊的測試等。按照需要整理好相應的測試腳本后就可以在測試平臺上運行，通過(guò)腳本與智能卡程序的互測，達到測試目的。測試平臺支持自動(dòng)化測試，所以可以在測試平臺上不間斷地執行測試腳本，測試人員不需要實(shí)時(shí)跟蹤，只需要關(guān)心最后的測試結果，通過(guò)測試結果可以發(fā)現問(wèn)題，解決問(wèn)題。
4 結 語(yǔ)
該系統已經(jīng)通過(guò)測試，并且得到初步驗證。由于針對智能卡的測試項很多，通常需要多種測試工具的軟件和硬件設備交互使用，測試人員要熟悉各種軟件工具，相應地降低了工作效率。如果能將各種工具軟件集成在一起，形成一個(gè)多功能的測試平臺，支持多種通信接口的讀卡器，支持多種腳本格式，那么這將是下一步的工作重點(diǎn)。
