【正文】 軟件安全性分析 1. 射頻卡操作系統(tǒng)的安全性 COS控制著射頻卡內(nèi)部各硬件。 基于以上典型探測方法的分析，射頻卡用芯片的安全技術就要從物理上防止以上攻擊，使其受攻擊的可能性減至最小。本論文中使用的RITRPW4FF射頻卡采用先進的芯片制造工藝制作，內(nèi)建有高速的 CMOS EEPROM和 MCU，卡片上除了 IC微晶片及一副高效率天線外，無任何其它元件。實現(xiàn)該功能的子程序的流程圖見圖 35所示 。讀寫器對任何一張 RITRPW4FF卡片進行任何操作都要經(jīng)過上述幾個步驟，之后就可以具體地對卡片進行相應 的讀、寫、增值、減值、重儲和傳送等操作。對RFM001的應用程序的設計也就是對 RFM001操作指令的程序設計；對讀寫器的其它電路的應用程序的設計包括 LED狀態(tài)顯示程序設計、 LCD設計、鍵 盤設計、蜂鳴器程序設計和 RS232通信程序設計等。開始信號： SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。 AT24C16的電路接口情況及各引腳圖見圖 216單片機系統(tǒng)電路圖。 MAX232是一種雙組驅(qū)動器 /接收器，片內(nèi)含 有一個電容性電壓發(fā)生器以便在單 5V電源供電時提供 EIA/TIA232E電平。單片機系統(tǒng)電路圖見圖 214所示。除 P3口的六個引腳（ ）的第二功能與 MCS51系列完全一致外， 。由于內(nèi)部有 Flash ROM，所以編寫的程序燒錄很方便，易于電擦除，可以反復使用，非常方便用戶對程序進行修改，縮短研制周期，降低了研制成本。 CP（第13 腳）為時鐘輸入端，可連接到串行口的 TXD 端。顯然，這種方式顯示同樣的位數(shù)使用單片機的口線大大減少，并且可以讓 LED顯示 BCD 碼以外的字符 (如 A、 B、 C、 D 等 )，但是，當要顯示的位數(shù)較多時，仍需占用較多的口線，并且在許多情況下需要串口工作在 UART 方式，以便進行串行通信，從而限制了這種方式的使用范圍。其外形見圖 210所示與引腳定義見表 211所示。 以下圖 26是基站讀取數(shù)據(jù)的時序，由射頻卡發(fā)出的數(shù)據(jù)采用 FSK調(diào)制。 可見，先進的 TIRIS技術已經(jīng)為我們提供全套的射頻收發(fā)解決案，并將其封裝在集成電路芯片中，非常方便我們的使用和二次開發(fā)，本系統(tǒng)的硬件解決方案中射頻部分的實現(xiàn)就是利用 TIRIS技術。數(shù)字存儲器一般又可分為如下三類： ROM只讀存儲器用于存儲操作系統(tǒng)以及為保 障其順利工作所必需的其它指令； RAM隨機存取存儲器用于保存射頻卡的唯一序號和存儲象密碼之類的機制； EEPROM電可擦除可編程只讀存儲器用于存儲被識別的相關信息，其存儲時間可長達幾十年。因此，工作頻率的大小決定著天線尺寸的大?。惶炀€的大小又常常決定著射頻卡的大?。狠^高的工作頻率具有較小的射頻卡尺寸。天線用于發(fā)射和接收電磁 波；模擬電路主要是由檢波電路和調(diào)制電路組成，用于獲取直流能量并將相關信息通過調(diào)制發(fā)送出去：數(shù)字電路是射頻卡的大腦用于控制相關協(xié)議、指令及處理功能、管理內(nèi)部數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)以及執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能。 其次，當共振使卡內(nèi)的電容有了負荷，在電容的另一端，接有一個單向?qū)ǖ碾娮颖茫瑢㈦娙輧?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)存儲，當所積累的電荷達到 2V時，此電容可作為電源為集成電路提供工作電壓。 如果掃頻的振蕩頻率正好命中了在射頻卡里振蕩回路的諧振頻率，其振蕩回路就開始起振，并由此在振蕩器線圈的電流中產(chǎn)生一個明顯的降落。振蕩線圈的磁場當距離增加時減弱。射頻卡（ RF）是運用 LC振蕩回路工作的。在空閑模式下凍結 CPU 而 RAM 定時器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。 AT89 系列單片機是 ATEML 公司的 8 位 Flash 單片機。采用 PIC 的低價 OTP型芯片，可使單片機在其應用程序開發(fā)完成后立刻使該產(chǎn)品上市 ；第四、 PIC 12 有優(yōu)越開發(fā)環(huán)境。 PIC 系列單片機的特點： 第一、 PIC 最大的特點是不搞單純的功能堆積，而是從實際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價格比，靠發(fā)展多種型號來滿足不 同層次的應用要求。最簡單的顯示器可以使用 LED 發(fā)光二極管，設計簡單，易于安裝成本，低體積小，但是信息無法全部顯示。同普通的 PC機一樣可以使用 NRZ編碼（ 8位異步）。 讀寫器終端的射頻口部分完成下列任務： (1)產(chǎn)生射頻發(fā)射功率，以啟動射頻卡并為它提供能量； (2)對發(fā)射信號進行調(diào)制，用于將 數(shù)據(jù)傳送給射頻卡； (3)接受并解調(diào)來自射頻卡的射頻信號。如上所述，讀寫器與控制器之間通信 ，執(zhí)行控制器的命令，完成數(shù)據(jù)的上傳或下載。 非接觸式與接觸式的選擇 8 接觸式卡與 一般磁卡 相比，更加安全可靠，除了存儲容量大，還可一卡多用 ， 同時可靠性比磁卡高，壽命長；讀寫機構比磁卡讀寫機構簡單可靠，造價更便宜，維護方便，容易推廣。 方案二：無源射頻卡系統(tǒng)。不同的用途其選取也不同，但是它們的基本原理是相同的。系統(tǒng)硬件結構分為兩個部分： 射頻識別卡部分 ，射頻讀寫器部分。 射頻卡系統(tǒng)的設計要求 通常情況的射頻卡系統(tǒng)由兩個子系統(tǒng)組成，分別為射頻識別卡系統(tǒng) 、 射頻讀寫器 系統(tǒng)。 在當今世界經(jīng)濟發(fā)展日趨全球化、信息化的背景下，我國政府高度重視信息化建設，當前信息產(chǎn)業(yè)己經(jīng)成為我國的第一支 柱產(chǎn)業(yè)。 國內(nèi)外射頻 讀寫器 研究動態(tài)與現(xiàn)狀 由于射頻 讀寫器 的優(yōu)點，在國外射頻識別技術己被廣泛應用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、軍事國防、安保門禁以及交通物流等領域，澳大利亞將射頻識別產(chǎn)品用于機場旅客行李管理，該技術發(fā)揮了出色的作用；歐共體宣布1997年開始生產(chǎn)的新車型必須具有基于射頻識別技術的防盜系統(tǒng)；瑞士國家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安 裝了自動識別系統(tǒng)，調(diào)度員可以實時的掌握火車運行情況，不僅利于管理，還大大減小發(fā)生事故的可能性； 1996年 1月韓國在漢城的 600輛公共汽車上安裝射頻識別系統(tǒng)用于電子月票，還計劃將這套系統(tǒng)推廣到鐵路及其它城市；德國漢莎航空公司試用非接觸的射頻卡作為飛機票，改變了傳統(tǒng)的機票購銷方式等。而未來智能卡的發(fā)展主要朝著下面三個特點演變：一是高度的安全性；第二個特點是要有較大的容量；第三個特點是要從現(xiàn)在單一的身份識別功能 3 擴展到多用途功能，處理多種類型的數(shù)據(jù)。因此，射頻識別技術已在世界各地得到廣泛的應用，以美國、日本和歐洲為首的發(fā)達國家對射頻識別技術的應用研究已達到相當高的水平，而我國則處于起步階段，大多采用引進的技術成果。由此可見，研究該技術已成為當今社會發(fā)展的必需。 Toll System 。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本 科 畢 業(yè) 論 文 基于 AT89 的射頻 讀寫器 設計 A Design of RF reader Based on AT89 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 Hardware Circuit 。 另外，射頻識別技術是一個嶄新的技術應用領域，它不僅涵蓋了微波技術與電磁學理論，而且還包括通信原理及半導體集成電路技術，是一個多學科綜合的新興學科。由此可見，研究該技術已成為當今社會發(fā)展的必需。因此總的來 說，卡產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是將逐步朝著非接觸卡、 CPU卡發(fā)展；從單一的芯片技術向磁條、芯片等多技術相結合的方向發(fā)展；從單一的應用向多應用方向發(fā)展；從單一的接觸、非接觸卡向兩者結合的混合卡方向發(fā)展。在歐洲、美國及日本等國正在研究各種各樣的射頻識別技術。在這樣一個有利的情形下，中國市場對 IC卡的需求量迅速上升。 本系統(tǒng)完成的主要功能是：當射頻卡靠近讀卡器時，蜂鳴器發(fā)出響聲， 并且讀卡器上的顯示器開始顯示此射頻卡記錄的信息，電腦記錄商品的信息，并計算出商品總價值，同時將此售貨信息發(fā)往總部。其射頻卡系統(tǒng)的結構框圖如圖 11所示。下面以 射頻卡對記錄商品信息為基礎對 有源射頻卡系統(tǒng)和無源射頻卡系統(tǒng)進行介紹和比較。 無源卡內(nèi)無電池，它利用波束供電技術將接收到的射頻能量轉(zhuǎn)化為直流電源為卡內(nèi)電路供電 。 非接觸式卡與傳統(tǒng)的接觸式卡相比，它在繼承了接觸式卡的優(yōu)點的同時，如大容量、高安全性等，又克服了接觸式所無法避免的缺點，如讀寫故障率高， 由于觸點外露而導致的污染、損傷、磨損、靜電以及插卡這個不便的讀寫過程等。讀寫器一般還連接有執(zhí)行器，如門鎖的開關，這時讀寫器還要對執(zhí)行器發(fā)出信息命令，使之動作。 發(fā)送器分支 射頻卡 接收器 在整個系統(tǒng)的射頻接口中有兩個分隔開的信號通道，分別用于射頻卡（即卡片）的兩個方向的數(shù)據(jù)流。波特率為標準的1200Bd的倍數(shù)。由于在物流系統(tǒng)中，物品信息復雜，而電腦顯示屏則可以顯示所有詳盡信息，所以應選擇電腦顯示屏。就實際而言，不同的應用對單片機功能和資源的需求也是不同的。 OTP 單片機開發(fā)系統(tǒng)的實時性是一個重要的指標，象普通51 單片機的開發(fā)系統(tǒng)大都采用高檔型號仿真低檔型號，其實時性不盡理想。 AT89 系列單片的核心是 8031，在軟件和硬件方面與 MCS51 系列完全兼容， AT89 系列的指令與有關定義和 MCS51 完全相同， MCS51 系列單片機應用系統(tǒng)編寫的程序可以直接使用。掉電模式下，保存 RAM 數(shù)據(jù)，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內(nèi)其它功能。該振蕩回路調(diào)到一個規(guī)定的諧振頻率 ?r。同時，使用的材料也決定了振蕩回路的品質(zhì)因數(shù)。對 15 掃頻系統(tǒng)來說，在射頻卡的諧振頻率的位置上的降落取決于掃頻速度 (頻率變化速度 )，而不是射頻卡的運動速度，并可以調(diào)整到最佳的識別率。當有了工作電壓， CMOS集成電路中的有關控制邏輯電路就對對接收到的信號進行解碼。典型的射頻卡電路如下圖 23所示。與近場感應線圈天線相比，其輻射效率較高。并且在沒有供電的情況下，其數(shù)據(jù)信息不會丟失。 TIRIS提供的射頻技術產(chǎn)品包括三個組件：射頻模塊、感 應器（射頻卡）和感應天線。 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），由于是負邏輯數(shù)據(jù)需要反相處理（ LOW= HI=0）。 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 讀寫器的設計 射頻卡系統(tǒng)讀寫器主要由單片機、射頻模塊和外圍電路組成。 因為 89c2051 總共才有 20個引 腳 所以在實現(xiàn)復雜功能的單片機應用中 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 單片機應用系統(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。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位二進制數(shù)全部移入 74164 中。在單片機部有 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。當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。 27 圖 214 單片機系統(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 16IN1OUT2GND3GND4VDD5ANT27