居民身份证阅读器产品开发学习心得(再谈标准-软件-协议)

说到一些产品化的东西，之前就写过一篇关于标准化的文章，当然作为我本人而言，也是在不断的学习中，理解标准，则有利于未来转型走向产品以及市场相关的岗位，因为我不单单是要了解怎么做?(这是技术层面)，我还需要了解它为什么这么做？(业务层面，产品化，商业化，价值)，那能不能随便DIY就说这是一个产品？

今天来分享分享我主业安防军工相关的一些产品模块的使用心得，当然这不是涉密的东西，因为百度都可以搜得到，但是百度的东西缺少归类，所以写这篇文章的意义在于总结和分享，也同时希望从事安防、军工行业的大佬能和我一起多多交流心得。

回到正题，身份证阅读器产品必须符合中华人民共和国公共安全行业标准，既然是符合国标，那么就一定有软硬件接口技术规范，我们找来了编号GA467-2012这个文档，市面上很多身份证制具产品很多是基于该标准进行开发。

这份规范对身份证制具的研发和基于身份证制具进行开发的产品具有重要指导意义，它涵盖了软硬件接口的规范，也就是说，如果我们要开发这个设备，就必须按照这个规范去做，否则没有任何意义。市面上的身份证阅读制具一般有两种接口，分别是USB和UART(包括5V CMOS电平和RS-232C电平两种信号接口)。

1、通信接口说明

1.1、UART接口参数说明

1.2、USB接口参数说明

2、传输数据格式与协议分析

我们以市面上最常见的UART传输格式，它的基本传输格式如下：

以通俗易懂的方式去分析，这个传输格式的意思是，当我们发送指令给模块时，采用的是表10这种传输帧格式，当接 收模块给我们回复的数据时候采用的是表11这种数据输出传输帧格式。

2.1、以上传输格式各个字段的含义

2.2 命令集及应答码 

这个命令集指的就是我们给身份证制具设备发送的指令。

这个SAM_A应答码指的是当用户发送指令给设备的时候，设备给我们返回的内容，根据内容我们就可以判断身份证 制具的状态，以及程序控制逻辑。

3、基于IDM20身份证阅读制具读取样例

一般安防产品类开发只会用到以下几个常见的命令，分别是复位SAM_A、SAM_A状态检测、寻找居民身份证、选取 居民身份证、读机读文字信息和相片信息，其它一般不会用到，除非是特殊的应用场景。

3.1 基于C#上位机Demo

之前在C#上实现了一个简单的读取身份证信息的上位机Demo，对以上各个指令做了封装，设计了如下简单的软件界 面，具体代码可百度自行参考。

各个指令的封装：

//复位SAM_A
private void Reset_SAM_A_Click(object sender, EventArgs e)
{
    byte[] cmd_format = new byte[10];
    cmd_format[0] = 0xAA;
    cmd_format[1] = 0xAA;
    cmd_format[2] = 0xAA;
    cmd_format[3] = 0x96;
    cmd_format[4] = 0x69;

    cmd_format[5] = 0x00;
    cmd_format[6] = 0x03;
    cmd_format[7] = 0x10;
    cmd_format[8] = 0xFF;
    cmd_format[9] = (byte)((byte)cmd_format[5] ^ (byte)cmd_format[6] ^ (byte)cmd_format[7] ^ (byte)cmd_format[8]);
    this.serialPort1.Write(cmd_format, 0, cmd_format.Length);
}
//SAM_A状态检测
private void SAM_A_STATUS_Click(object sender, EventArgs e)
{
    byte[] cmd_format = new byte[10];
    cmd_format[0] = 0xAA;
    cmd_format[1] = 0xAA;
    cmd_format[2] = 0xAA;
    cmd_format[3] = 0x96;
    cmd_format[4] = 0x69;

    cmd_format[5] = 0x00;
    cmd_format[6] = 0x03;
    cmd_format[7] = 0x11;
    cmd_format[8] = 0xFF;
    cmd_format[9] = (byte)((byte)cmd_format[5] ^ (byte)cmd_format[6] ^ (byte)cmd_format[7] ^ (byte)cmd_format[8]);
    this.serialPort1.Write(cmd_format, 0, cmd_format.Length);
}
//寻找居民身份证
private void Find_ID_Card_Click(object sender, EventArgs e)
{
    byte[] cmd_format = new byte[10];
    cmd_format[0] = 0xAA;
    cmd_format[1] = 0xAA;
    cmd_format[2] = 0xAA;
    cmd_format[3] = 0x96;
    cmd_format[4] = 0x69;

    cmd_format[5] = 0x00;
    cmd_format[6] = 0x03;
    cmd_format[7] = 0x20;
    cmd_format[8] = 0x01;
    cmd_format[9] = (byte)((byte)cmd_format[5] ^ (byte)cmd_format[6] ^ (byte)cmd_format[7] ^ (byte)cmd_format[8]);
    this.serialPort1.Write(cmd_format, 0, cmd_format.Length);
}
//选取居民身份证
private void Select_ID_Card_Click(object sender, EventArgs e)
{
    byte[] cmd_format = new byte[10];
    cmd_format[0] = 0xAA;
    cmd_format[1] = 0xAA;
    cmd_format[2] = 0xAA;
    cmd_format[3] = 0x96;
    cmd_format[4] = 0x69;

    cmd_format[5] = 0x00;
    cmd_format[6] = 0x03;
    cmd_format[7] = 0x20;
    cmd_format[8] = 0x02;
    cmd_format[9] = (byte)((byte)cmd_format[5] ^ (byte)cmd_format[6] ^ (byte)cmd_format[7] ^ (byte)cmd_format[8]);
    this.serialPort1.Write(cmd_format, 0, cmd_format.Length);
}
//读身份证信息
private void Read_ID_Card_Info_Click(object sender, EventArgs e)
{
    byte[] cmd_format = new byte[10];
    cmd_format[0] = 0xAA;
    cmd_format[1] = 0xAA;
    cmd_format[2] = 0xAA;
    cmd_format[3] = 0x96;
    cmd_format[4] = 0x69;

    cmd_format[5] = 0x00;
    cmd_format[6] = 0x03;
    cmd_format[7] = 0x30;
    cmd_format[8] = 0x01;
    cmd_format[9] = (byte)     ((byte)cmd_format[5] ^ (byte)cmd_format[6] ^ (byte)cmd_format[7] ^ (byte)cmd_format[8]);
    this.serialPort1.Write(cmd_format, 0, cmd_format.Length);
    Read_ID_Card_Info_Flag = true;
}

操作顺序：发送复位SAM_A指令===>将身份证放置在制具阅读区===>发送寻找居民身份证指令===>发送选取居民身 份证指令===>读身份证信息。

关于身份证信息解析，那么肯定也是有固定格式的，我们来看下：(以二代居民身份证为例)

按操作顺序，当我们发送读身份证信息指令时，设备会返回以上数据格式，我们只需要根据以上格式对各个字段进行解析即可，数据存储格式默认以Unicode的格式进行存放，所以我们需要以Unicode的存储格式对读取的数据进行解析。

在C# demo的串口回调上实现如下：

//设置串口接收回调
public void sp_DataRecevied(object sender, SerialDataReceivedEventArgs eg)
{
    System.Threading.Thread.Sleep(500);
    this.Invoke((EventHandler)delegate//异步执行 一个线程
    {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        long rec_count = 0;
        int num = this.serialPort1.BytesToRead;
        byte[] recbuf = new byte[num];
        rec_count += num;
        this.serialPort1.Read(recbuf, 0, num);
        string str = " ";

        for (int i = 0; i < recbuf.Length; i++)
        {
            str += "0x" + Convert.ToString(recbuf[i], 16) + " ";
        }
        this.textBox1.AppendText(str);
        //如果是读取身份信息信息，则将所有的数据重定向到特定的缓冲区里进行处理
        if (Read_ID_Card_Info_Flag)
        {
            Read_ID_Card_Info_Flag = false;
            //文字信息长度
            int Text_Info_Length;
            //图像信息长度
            int Pic_Info_Length;
            Text_Info_Length = recbuf[10] << 8 | recbuf[11];
            Pic_Info_Length = recbuf[12] << 8 | recbuf[13];
            //身份证信息读取
            byte[] font_info = new byte[Text_Info_Length];
            for (int i = 0; i < Text_Info_Length; i++)
            {
                font_info[i] = recbuf[14 + i];
            }
            //获取姓名
            string __font_name = Encoding.Unicode.GetString(font_info, 0, 30).Trim();
            this.Name.Text = __font_name;
            //获得性别
            string __font_sex = Encoding.Unicode.GetString(font_info, 30, 2).Trim();
            //1表示性别男
            if (__font_sex.Contains("1"))
                this.Sex.Text = "男";

            //获得民族
            string __font_nation = Encoding.Unicode.GetString(font_info, 32, 4).Trim();
            //代号01是表示汉族，其它可自行查询
            if(__font_nation.Contains("01"))
                this.Nation.Text = "汉族";
            //获得生日
            string __font_birthday = Encoding.Unicode.GetString(font_info, 36, 16).Trim();
            this.Birthday.Text = __font_birthday;
            //获得住址
            string __font_address = Encoding.Unicode.GetString(font_info, 52, 70).Trim();
            this.Address.Text = __font_address;
            //获取身份证号码
            string __font_id_number = Encoding.Unicode.GetString(font_info, 122, 36).Trim();
            this.IDCard_Number.Text = __font_id_number;
            //获得签发机关
            string __font_Issuing_authority = Encoding.Unicode.GetString(font_info, 158, 30).Trim();
            this.Issuing_authority.Text = __font_Issuing_authority;
            //身份证照片读取
            byte[] img_info = new byte[Pic_Info_Length];

            for (int i = 0; i < img_info.Length; i++)
            {
                img_info[i] = recbuf[14 + Text_Info_Length + i];
            }
        }
        sb.Clear();
    });
}

最终效果如下：

3.2 基于STM32 Demo(小熊派验证)

关于指令集，我们可以用一个结构体进行封装：

/*数据包头 0xAA 0xAA 0xAA 0x96 0x69*/
#define CMD_HEADER_0 0xAA
#define CMD_HEADER_1 0xAA
#define CMD_HEADER_2 0xAA
#define CMD_HEADER_3 0x96
#define CMD_HEADER_4 0x69

/*命令和参数*/
#define CMD_RESET_SAM_A        0x01
#define CMD_RESET_SAM_A_PARA     0xFF

#define CMD_READ_SAM_A_STATUS     0x11
#define CMD_READ_SAM_A_STATUS_PARA 0xFF

#define CMD_FIND_ID_CARD       0x20
#define CMD_FIND_ID_CARD_PARA    0x01
 
#define CMD_SELECT_ID_CARD        0x20
#define CMD_SELECT_ID_CARD_PARA    0x02
 
#define CMD_READ_INFO        0x30
#define CMD_READ_INFO_PARA     0x01

/*业务终端通过业务终端接口发送的命令集数据结构*/
typedef struct
{
 /*命令*/
 uint8_t CMD ;  
 /*命令参数*/
 uint8_t CMD_PARA ;
}BUSSINESS_LIST ;

然后定义一个表：

/*IDM20身份证阅读机具命令表*/
BUSSINESS_LIST CMD_TABLE[] =
{
    /*复位SAM_A*/
    {CMD_RESET_SAM_A, CMD_RESET_SAM_A_PARA},
    /*SAM_A状态检测*/
    {CMD_READ_SAM_A_STATUS, CMD_READ_SAM_A_STATUS_PARA},
    /*寻找居民身份证*/
    {CMD_FIND_ID_CARD, CMD_FIND_ID_CARD_PARA},
    /*选取居民身份证*/
    {CMD_SELECT_ID_CARD, CMD_SELECT_ID_CARD_PARA},
    /*读机读文字信息和相片信息*/
    {CMD_READ_INFO, CMD_READ_INFO_PARA},
};

发送指令的时，要加上帧头以及其它部分，具体请参考数据传输格式：

/*命令包发送处理*/
static int CMD_Packet_Send_Handler(uint8_t CMD_NUMBER)
{
    uint8_t count = 0 ;
    uint8_t CMD_MERGE[CMD_LEN] = {0};
    uint8_t CMD_HEAD[CMD_HEAD_LEN] =
    {
        CMD_HEADER_0, CMD_HEADER_1,
        CMD_HEADER_2, CMD_HEADER_3,
        CMD_HEADER_4
    };
    if(CMD_NUMBER > 4)
      return -1 ;
    for(count = 0 ; count < CMD_HEAD_LEN ; count++)
        CMD_MERGE[count] = CMD_HEAD[count];

    CMD_MERGE[5] = 0x00 ;
    CMD_MERGE[6] = 0x03 ;
    CMD_MERGE[7] = CMD_TABLE[CMD_NUMBER].CMD;
    CMD_MERGE[8] = CMD_TABLE[CMD_NUMBER].CMD_PARA;
    CMD_MERGE[9] = CMD_MERGE[5] ^ CMD_MERGE[6] ^ CMD_MERGE[7] ^ CMD_MERGE[8];
    return HAL_UART_Transmit(&huart2, CMD_MERGE, 10, 0xff);
}

在串口回调接收中，采用DMA+空闲中断的方式接收回复。

注意: 身份证阅读制具属于被动设备，因为它不会主动上报，所以我们需要定时不断去发送寻卡指令，通过设备返回的状态字来确定制具上是否有身份证卡，如果有再进行选卡和读信息的操作。

如上，STM32的解析方法与C#解析方法类似，最终效果：

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