【正文】 數(shù)據(jù)可由用戶完全決定，但建議采用 2Byte校驗碼的 CRC校驗來校驗數(shù)據(jù)。 5. 射 頻模塊 22 射頻模塊是射頻子系統(tǒng)的核心器件，它負(fù)責(zé)射頻信號的收發(fā)控制，選用德州儀器的 RFM001。 顯示驅(qū)動電路的選擇 方案一： 并行譯碼顯示方式 。 89C2051 的串口驅(qū)動數(shù)碼管的電路，其中串口工作在方式 0， 74L S164A7B1C2D6LT3BI4LE5V s s8V d d16a13b12c11d10e9f15g14C D 4 5 1 1*V C CV d dR * 7共陰極 LED接選通脈沖BCD 碼輸入 24 是 8 位串入并出移位寄存器，負(fù)責(zé)將 RXD 輸出的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行信號。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中CPU 的開銷小。其中 DSA, DSB（第 1, 2 腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端， 2個引腳按邏輯與運算規(guī)律輸入信號，公一個輸入信號時可并接。 QO 到 Q7（第 2 到 8 引腳）并行輸出端分別接到顯示器的各段對應(yīng)的引腳上。 AT89 系列的引腳排列、定義與 MCS51 完全一致，可以直接替換。 AT89系列的另一個特點是具有很強(qiáng)的加密功能， AT89C51, AT89C52設(shè)有三級加密， AT89C1051,AT89C 2051設(shè)有二級加密。但 IO端口線還有 15條，其中 8條仍具有第二功能。若 1，說明 AINO的電位高于 AIN1；若 0則反之。如要求系統(tǒng)功能更完善，應(yīng)選用端口數(shù)和 ROM更大的單片機(jī)。該電路由一片可編程邏輯芯片 GAL22V10D控制。 2. RS232接口電路 由 MAX232芯片實現(xiàn)單片機(jī)與 PC機(jī)的通信，以便射頻卡讀寫器實時向 PC機(jī)傳送信息。每個驅(qū)動器將 TTL/CMOS輸入電平轉(zhuǎn)換為 EIA/TIA232E電平。 圖 215 鍵盤電路圖 3. EEPROM 采用 AT24C16。在 CPU與被控 IC之間、IC與 IC之間進(jìn)行雙向傳送，最高傳送速率 100kbps。 I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號，它們分別是：開始信號、結(jié)束信號和應(yīng)答信號。 CPU向受控單元發(fā)出一個信號后，等待受控單元發(fā)出一個應(yīng)答信號， CPU接收到應(yīng)答信號后，根據(jù)實際清況作 出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。 31 第 三 章 無線射頻識別 系統(tǒng)讀寫器的軟件設(shè)計 無線射頻識別 系統(tǒng) 的軟件設(shè)計分為三部分，分別為 RFM001射頻模塊應(yīng)用程序的設(shè)計、讀寫器其它電路的應(yīng)用程序設(shè)計和 PC終端主程序設(shè)計。如果有卡片存在，這一操作將分別與每一張 RITRPW4FF卡片進(jìn)行通信，讀取卡片上的卡片類型號 TAGTYPE（兩個字節(jié)），由 RFM001傳遞給 MCU，進(jìn)行識別處理。 為了保證對卡片操作的合法性，在對卡片進(jìn)行操作之前必須在卡片和讀寫器之間進(jìn)行認(rèn)證操作。 鍵盤功能處理程序設(shè)計 鍵盤功能設(shè)置 33 本設(shè)計采用有 16按鍵的編碼鍵盤，鍵盤設(shè)有 0到 9共十個數(shù)字鍵，一個小數(shù)點鍵，設(shè)置初始金額、增加金額、設(shè)定計費單位等三個功能鍵，以及確認(rèn)和取消兩個操作鍵。 圖 34 鍵盤功能處理主程序流程圖 0 1 2 3 4 5 6 7 8 設(shè)置初 始金額 小數(shù)點 9 改動商品價格 付費后價 格清零 確認(rèn) 取消 35 設(shè)置初始金額功能子程序 設(shè)置初始金額功能字程序模擬實際應(yīng)用中的售卡應(yīng)用而設(shè)計，要求電路能進(jìn)入設(shè)置初始金額狀態(tài)，在該狀態(tài)下能不斷地設(shè)置各卡內(nèi)地初始金額且不 改變卡內(nèi)的其它數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)將大量的卡的金額設(shè)置為一個初始值。 圖 36 增加金額功能子程序流程圖 Y Y 鍵值等于 12 顯示初始金額 讀卡 讀到卡 卡內(nèi)金額清零 延時 重新設(shè)定商品價格 寫卡 成功則短鳴提示 確認(rèn)或取消鍵是否按下 退出 N N 37 設(shè)定計費單位功能子程序 設(shè)定計費單位，要求能通過鍵盤動態(tài)改變計費單位，精確到小數(shù)點后一位。 硬件安全性分析 硬件安全性方面，我們主要需要重視的是射頻卡片 的安全。在操作卡片過程中，過程密鑰被生成后放在 RAM空間中，并且一些臨 時數(shù)據(jù)也將保存在 RAM中，掉電后自動丟失，保證其安全性。 典型的探測方法有：通過掃描電子顯微鏡對存儲器或芯片內(nèi)部其它邏輯，直接進(jìn)行分析讀??；通過測試探頭讀取存儲器內(nèi)容；通過從外部無法獲取的接口（例如廠家測試點）直接對存儲器或處理器進(jìn)行直接數(shù)據(jù)存取：再激活 射頻卡用芯片測試功能，等等。 總之，不同種類、不同應(yīng)用的射頻卡用芯片所采用的安全技術(shù)也不同。但設(shè)計各硬件設(shè)備時，還需 要注意的是核心器件的防攻擊能力要高，密鑰等重要數(shù)據(jù)不在本地讀卡終端設(shè)備上存儲，應(yīng)該以密文的形式存儲于卡片上。安全管理模塊沒有單獨的程序代碼塊，而是滲透到其它模塊之中，主要完成保密通訊、階段化管理、外部認(rèn)證、狀態(tài)機(jī)制、密鑰管理等功能。它有一套安全體系，確保對卡片的操作是合法、安全的。 與卡片相比，射頻卡系統(tǒng)的其它方面硬件的安全性比較容易保證。物理保護(hù)的實施強(qiáng)度以實施物理攻擊者所耗費的時間、精力、經(jīng)費等無法與其獲得的效益相比作為標(biāo)準(zhǔn)。它的安全性是射頻卡安全性的基礎(chǔ)，在芯片的設(shè)計階段就提供了完善的安全保護(hù)措施。 RITRPW4FF射頻卡內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)由微處理器（ CPU）及加密邏輯、內(nèi)存（ RAM）、程序區(qū)（ ROM）、數(shù)據(jù)區(qū)（ EEPROM）及通訊端口（ I/O）五部分組成，是一個相當(dāng)完整的微機(jī)安全體系。 圖 37 設(shè)定計費單位功能子程序流程圖 38 第四章 射頻卡系統(tǒng)的安全性分析 射頻卡是信息化的體現(xiàn)，信息化進(jìn)程中最重要的就是安全問題。 圖 35 設(shè)置初始金額功能子程序流程圖 改動商品價格功能子程序 改動商品價格 功能，即商品價格浮動則對商品價位重新定價。若為三個功能鍵之一，則進(jìn)入相應(yīng)的功能子程序。 單片機(jī)主程序設(shè)計 對單片機(jī)主程序的功能要求為：能實時讀卡；對射頻模塊的輸出數(shù)據(jù)信號進(jìn)行正確的解碼；對卡內(nèi)數(shù)據(jù)操作正確無誤，計算準(zhǔn)確；能實時響應(yīng)中斷。而其它卡片處于等待狀態(tài)。 讀寫器軟件總體設(shè)計 讀寫器對 RITRPW4FF卡片的操作流程如圖 31所示。目前有很多半導(dǎo)體集成電路上都集成了 I2C接口。結(jié)束信號： SCL為低電平時， SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。 CPU發(fā)出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調(diào)整的類別（如對比度、 亮度等）及需要調(diào)整的量。該芯片為采用 I2C總線的串行 EEPROM，容量為 2K字節(jié)。 MAX232的工作溫度范圍為 0℃至 700℃ ， MAX2321的工作溫度范圍為 40℃ 至 85℃ 。每個接收器將 EIA/TIA232E電平輸入轉(zhuǎn)換為 5V TTL/CMOS電平。當(dāng)沒有鍵按下或有不只一個鍵按下時，該芯片的輸出中斷信號為高，不引起單片機(jī)中斷；當(dāng)有唯一一個鍵按下時，該芯片的輸出中斷信號為低，以引起單片機(jī)中斷并通過 4位數(shù)據(jù)線提供按鍵的編碼信號，直到該鍵彈起或同時有其它鍵按下。 27 圖 214 單片機(jī)系統(tǒng)電路圖 引腳功能分配： ：接 RFM001的 1號腳 TXCT,控制射頻模塊的工作狀態(tài)； ：接 RFM001的 2號腳 SCIO，讀取射頻模塊的輸出 NRZ信號，軟件完成解碼； ：接 AT24C16串行 EEPROM的 5號腳 SCL； ：接 AT24C16串行 EEPROM的 6號腳 SDA； RST1P3.0/R2P3.1/T3XTAL14XTAL25P3.2/106P3.3/117P3.4/T08P3.5/T19GND10VCC20P1.719P1.618P1.517P1.416P1.315P1.214P1.1/A+13P1.0/A12P3.711U189 C 20 51A01A12A23GND4VDD8VVP7SCL6SDA5U224 C 16IN1OUT2GND3GND4VDD5ANT27ANT16U3R F M 11 0K1S W P BY111 .05 9MJ2CON2V C CC32.2uF/10VC222pFC122pFR 121kR610KR 131kR910KR810KR710KU? B U Z Z E RQ2P N PV C Cvc cvc c 28 ：接鍵盤編碼信號， ， ； ：接鍵盤中斷信號； ：接 PC機(jī) USB接口，為 PC顯示器提供數(shù)據(jù)信號； ：接蜂鳴器，低電平有效； ：接 MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片與 PC機(jī) RS232接口。由于 RFM001射頻模塊只需 2根信號線與單片機(jī)接口，該單片機(jī)的端口數(shù)和 ROM可以滿足要求。當(dāng)需要使用模擬比較器時， （ AINO）作為同相輸入端， (AIN1)作為反相輸入端。此外， AT89C1051, AT89C2051只有 20只引腳，壓縮了 IO端口于存儲器配置，其余配置與功能不減，可方便地應(yīng)用于家電產(chǎn)品及小型儀器 儀表，是性價比極優(yōu)的單片機(jī)。在單片機(jī)部有 Flash 存貯器，功耗特別低， Flash ROM 的容量從 TA89C1051的 1K 到 AT89S55 的 20K，有許多品種，選擇余地大。 LED 顯示電路原理圖如圖 213 所示 25 圖 213 LED顯示電路原理圖 單片機(jī)的選擇 AT89 系列單片機(jī)是 ATEML 公司的 8 位 Flash 單片機(jī)。每一個時鐘信號的上升沿加到 TXD 端時，移位寄存器移一位， 8個時鐘脈沖過后， 1位二進(jìn)制數(shù)全部移入 74164 中。該顯示電路的原理為：單片機(jī)串行口方式 0為移位寄存器方式，外接 74164 作為 6 位顯示器的靜態(tài)顯示接口，把 RXD 作為數(shù)據(jù)輸出線， TXD 作為移位時鐘脈沖。 因為 89c2051 總共才有 20個引 腳 所以在實現(xiàn)復(fù)雜功能的單片機(jī)應(yīng)用中 節(jié)約針腳的使用顯得尤為重要考慮到成本問題 采用常用的 74ls164驅(qū)動 led比較實用 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示器顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。這種方式雖然簡單，但占用單片機(jī)口線較多，資源利用率低，因 此不常采用。 圖 210基站芯片的外形圖 表 211 基站芯片的引腳定義 管 腳 名稱 功能 1 TXCT 控制輸入 2 SCIO 數(shù)據(jù)輸出 3 GND 邏輯地 4 GND 電源地 5 VCC 電源 6 ANT2 天線輸出 2 7 ANT1 天線輸出 1 讀寫器的設(shè)計 射頻卡系統(tǒng)讀寫器主要由單片機(jī)、射頻模塊和外圍電路組成。對于一位的寫入采用的是脈寬調(diào)制，根據(jù)占空比的 不同來確定是寫入 1還是寫入 0，具體占空比見圖 28所示。 圖 26 數(shù)據(jù)存儲格式 每個 Byte的格式如圖 27，由 1Obits組成，第一個 bit是 START bit固定為HI,最后一 個 bit是 STOP bit固定為 LOW，第 29bit實際發(fā)送的數(shù)據(jù)（最先收到的 bit為 LSB），由于是負(fù)邏輯數(shù)據(jù)需要反相處理（ LOW= HI=0）。其性能指標(biāo)如表 24所示。 TIRIS提供的射頻技術(shù)產(chǎn)品包括三個組件：射頻模塊、感 應(yīng)器（射頻卡）和感應(yīng)天線。美國德州儀器公司（ T1）在 1991年創(chuàng)立 TIRIS。并且在沒有供電的情況下，其數(shù)據(jù)信息不會丟失。因此，模擬電路部分主要為數(shù)字電路部分提供相關(guān)數(shù)據(jù)（讀寫器指令）信息和能量，并將射頻卡的應(yīng)答信息發(fā)送給讀寫器。與近場感應(yīng)線圈天線相比，其輻射效率較高。一般來講，感應(yīng)線圈獲取的能量與線圈的匝數(shù)成正比。典型的射頻卡電路如下圖 23所示。 射頻識別系統(tǒng)使用的頻段可以分為低頻和高頻兩類，當(dāng)工作頻率越高，讀寫器和卡之間的通訊速度就越快，系統(tǒng)的工作時間就越短。當(dāng)有了工作電壓， CMOS集成電路中的有關(guān)控制邏輯電路就對對接收到的信號進(jìn)行解碼。其具體的工作過程為