【正文】 信號，指揮芯片完成數(shù)據(jù)、修改、存儲等，并返回給讀寫器。 作業(yè)環(huán)境： 20℃ ～ 50℃。 MIFARE卡工作原理 卡片由一個卷繞天線和特定用途集成電路模塊組成 。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 2. RFID 的相關(guān)理論 8 MIFARE卡的組成及存儲結(jié)構(gòu) 在 整個卡 射頻 片包含了兩個大的部分， RF 射頻接口電路和數(shù)字電路部分。各區(qū)控制塊結(jié)構(gòu)相同，如下所示： 各區(qū)控 制塊3 結(jié)構(gòu) 字節(jié)號 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 控制值 FF FF FF FF FF FF FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF 說明 密碼 A(0～ 5 字節(jié) ) 存取控制 (6～ 9 字節(jié) ) 密碼 B(10～ 15 字節(jié) ) 表 22 各區(qū)控制塊結(jié)構(gòu) 圖 22 MIFARE1 S50 射頻卡的功能結(jié)構(gòu) M I F A R E 1 S 5 0 C A R D I C R F I n t e r f a c e射 頻 接 口 電 路數(shù) 字 電 路波 形轉(zhuǎn) 換正 波 》 方 波整流電壓調(diào)節(jié)調(diào)制解調(diào)R O R ( 復(fù)位 )E E P O RA T RA n t i c o l l i si o nS e l e c tA p p l i c a t i onA u t h e n t i c at i o nA c c e s s C o n t r o lC o n t r o lA r i t h m . U ni tR A MR O MC r y p t o U n i tEE接口 EE存儲器蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 2. RFID 的相關(guān)理論 9 S50 射頻卡為 10248bit 的 EEPROM 存儲器被分成 16 個區(qū)，每個扇區(qū)由 4 塊 （ 塊 0、塊 塊 塊 3） 組成，也將 16 個扇區(qū)的 64 個塊按絕對地址編號為 0～ 63，其結(jié)構(gòu)如 表23 所示。 其中 CX 代表每塊控制位號 (C1～ C3)， x 代表某塊所屬扇區(qū)號 (0～ 15)， y 代表該扇區(qū)內(nèi)某塊號。 名稱 通信速率 電源 支持協(xié)議 接口類型 最大讀寫距離 MF RC531 可達(dá)848Kbps 5V ISO/IEC 14443Aamp。定時器單元可配置為以下幾種方式之一：超時計數(shù)器、看門狗、停止監(jiān)視、可編程單次觸發(fā)、周期觸發(fā)等。 （ 1） 電源類引腳 EMC 特性和信號解耦方面達(dá)到最佳性能，器件使用 3 個獨(dú)立的電源 ： TVDD， TVSS（ 6 腳， 8 腳） ： 天線驅(qū)動部分的單獨(dú)電源。當(dāng)出現(xiàn)一個從高到低的電平跳變時 RC500 復(fù)位，即當(dāng)該引腳為高時，RC500 停止工作；為 低電平， RC500 才能正常工作。 NCS（ 9 腳）：片選信號，選擇 RC500 的并行微控制器接口。 蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 4. 讀寫器硬件設(shè)計與制作 14 4． 讀寫器硬件設(shè)計與制 作 讀寫器總體構(gòu)思 讀寫器的硬件從功能上來劃分大致可分為幾個模塊，包括 MCU 主控制模塊、天線、射頻接口 模塊、儲存模塊、時鐘模塊、顯示模塊、聲光報警模塊 等， 其結(jié)構(gòu)框圖如圖 41所示。 射 頻 接 口 電 路 部 分功 率放 大上 變 頻 和 帶 通濾 波A S K 反 向調(diào) 制接 收 電 路發(fā) 送 部 分靜 電保 護(hù)時 鐘產(chǎn) 生電 源 產(chǎn)生 電 路穩(wěn) 壓電 路包 絡(luò) 產(chǎn) 生 檢 波 電 路復(fù) 位 電 路控 制 部 分E E P R O M微處理器編解碼電路公 共 電 路 部 分 圖 43 RF 接口電路 框 主要包括有波形轉(zhuǎn)換模塊，它可將讀寫器發(fā)出的 的無線載波調(diào)制頻率接收，一方面送調(diào)制解調(diào)模塊，另一方面進(jìn)行波形轉(zhuǎn)換，將正弦波轉(zhuǎn)換為方波，然后對其整流濾波，由電壓調(diào)節(jié)模塊對電壓進(jìn)行進(jìn)一步的處理，最終輸出供給卡片上的各電路使用。 高頻濾波電路 為了防止信號線上的干擾，使用了 EMC 高頻濾波電路。 圖 44 RF 接口電路 天線設(shè)計部分 為了獲得穩(wěn)定、可靠的射頻信號，天線部分的電路設(shè)計非常關(guān)鍵。 在單片機(jī)選型的過程中主要考慮了單片機(jī)的計算速度、處理能力、穩(wěn)定性、定時器和中斷資源、片內(nèi)集成的 ROM 大小等因數(shù)。 ALE（ 21 腳）：地址鎖存允許引腳，輸入，高電平有效。電源振蕩器緩沖輸出 晶振通過快速片內(nèi)緩沖區(qū)連接到 OSCIN 和 OSCOUT，如果器件采用外部時鐘，可從 OSCIN 輸入。 MFRC500 通過 TX1 和 TX2發(fā)送 的能量載波。方便的并行接口可與各種 8 位微處理器直接連接，給讀寫卡器終端的設(shè)計提供了極大的靈活性。同時還有 8*64 位的 FIFO 緩沖區(qū)，它緩沖微處理器和 MFRC500 之間輸入和輸出的數(shù)據(jù)流。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 3. MFRC500 芯片 11 3． MFRC500芯片 RC500芯片的簡介 不同類型的非接觸 IC 卡，由于采用的通信協(xié)議不同，相應(yīng)的射頻讀寫芯片也不同 ，如表 31 所示 。 扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨(dú)立的，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定各自的密碼及存取控制。Access Control模塊 （ 認(rèn)證及存取控制模塊 ）、 Control＆ Arithmetic Unit（ 控制及算術(shù)運(yùn)算單元 ）、 ROM/RAM單元、 Crypto Unit（ 數(shù)據(jù)加密單元 ）和 EEPROM INTERFACE/EEPROM MEMORY（ 存儲器及其接口電路 ）組成 。射頻卡由耦合元件及微電子芯片組成 ， 沒有供電電源，它的能量、時鐘脈沖以及數(shù)據(jù)都是通過耦合單元由讀寫器提供，并回送信息給讀寫器。 內(nèi)建記憶晶片（ E2 EEPROM） 非接觸 射頻卡的應(yīng)用 前景 由于有 比 接觸式 IC 卡更多的優(yōu)點(diǎn)，在未來卡片應(yīng)用市場發(fā)展性上，是非常樂觀的。 卡片壽命十年或重寫十萬次。 接觸式卡的存儲器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使它一卡多用 ,能運(yùn)用于不同系統(tǒng) ， 用戶可根據(jù)不同的應(yīng)用設(shè)定不同的密碼和訪問條件。 （ 2） 操作方便 由于非接觸通訊 ， 讀寫器在 10CM 范圍內(nèi)就可以對卡片操作 ， 所以不必插撥卡，非常方便用戶使用 。 最后對該論文做總結(jié)，給出結(jié)論、致謝、附錄及參考文獻(xiàn)。高頻接口包含發(fā)送器和接收器，其功能包括：產(chǎn)生高頻發(fā)射功率以啟動射頻卡并提供能量；對發(fā)射信號進(jìn)行調(diào)制，用于將數(shù)據(jù)傳送給射頻卡；接收并解調(diào)來自射 頻卡的高頻信號。識別數(shù)據(jù)信息和附加信息按照一定的結(jié)構(gòu)編制在一起，并按照特定的順序向外發(fā)送。 （ 1）信 號發(fā)射機(jī)在 RFID 系統(tǒng)中，信號發(fā)射機(jī)為了不同的應(yīng)用目的，會以不同的形式存在，典型的形式是標(biāo)簽（ TAG） 。 以 RFID 卡片閱讀器及電子標(biāo)簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式來看大致上可以分成：感應(yīng) 耦合 (Inductive Coupling) 及后向散射耦合 (Backscatter Coupling)兩種。 RFID 技術(shù)可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。單芯片電子標(biāo)簽、電子標(biāo)簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標(biāo)簽的遠(yuǎn)距離識別、適應(yīng)高速移動物體的 RFID 正在成為現(xiàn)實(shí)。 RFID國內(nèi)外發(fā)展及現(xiàn)狀 RFID 技術(shù)的發(fā)展可按 10 年期劃分如下： 1941～ 1950 年，雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了 RFID 技術(shù)， 1948 年奠定了 RFID 技術(shù)的 理論基礎(chǔ)。典型的閱讀器包含有高頻模塊 (發(fā)送器和接收器 )、控制單元以及閱讀器天線 。論文首先給出了射頻卡技術(shù)的相關(guān)基本概念并詳細(xì)介紹了 Philips公司的 MIFARE 卡。 (4) MIFARE 卡讀寫器軟件設(shè)計 ①系統(tǒng)初始化程序；②對卡操作程序；③液晶顯示程序。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目 基于 MIFARE 卡的讀寫器設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 2．要求 (1)讀寫器與 MIFARE 卡的通信； (2 讀寫器與上位機(jī)的通信； (3)讀寫器與 MIFARE 卡通信數(shù)據(jù)的編碼與解碼； (4)讀寫器與 MIFARE 卡通信數(shù)據(jù)的加密與解密； (5)防沖突機(jī)制，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多卡（一臺讀寫器同時識別多張卡片）功能； (6)人機(jī)交互，動態(tài)顯示操作信息。隨后詳細(xì)介紹了射頻接口芯片 MFRC500， 并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了讀寫器的 RF 接口電路和天線。 RFID 射頻識別是一種非接觸式的 自動識別技術(shù) ，它通過 射頻信號 自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。 1951～ 1960 年，早期 RFID 技術(shù)的探索階段，主要處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究。 從全球的范圍看，美國已經(jīng)在 RFID 標(biāo)準(zhǔn)的建立、相關(guān)軟硬件技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用領(lǐng)域蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 1. 緒論 2 走在了世界的前列 ； 在射頻識別技術(shù)的應(yīng)用方面，歐洲與美國基本處于同一階段 ； 日本雖然己經(jīng)提出 UID 標(biāo)準(zhǔn)，但主要得到的是本國廠商的支持，如要成為國際標(biāo)準(zhǔn)還有很長的路要走 ； 在韓國 RFID 技術(shù)的重要性得到了加強(qiáng)，政府給予了高度重視。 RFID 是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。 一般低頻的 RFID 大都采用第一種式 ， 而較高頻大多采蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 1. 緒論 3 用第二種方式。標(biāo)簽相當(dāng)于條碼技術(shù)中的條碼符號，用來存儲需要識別傳輸?shù)男畔?，另外，與條碼不同的是，標(biāo)簽必須能夠自動或在外力的作用下，把存儲的信息主動發(fā)射出去。閱讀器通過接收到的附加信息來控制數(shù)據(jù)流的發(fā)送。不同射頻識別系統(tǒng)的高頻接口設(shè)計具有一些差異 。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 2. RFID 系統(tǒng)的相關(guān)理論 5 2． RFID系統(tǒng) 的相關(guān)理論 MIFARE射頻卡概述及現(xiàn)狀 MIFARE 卡是目前世界上使用量最大、技術(shù)最成熟、性能最穩(wěn)定、內(nèi)存容量最大的一種感應(yīng)式智能 IC 卡。 非接觸式卡使用時沒有方向性 ， 卡片可以在任意方向掠過讀寫器表面 ， 既可完成操作 ， 這大大提高了每次使用的速度 。 （ 5） 加密性能好 非接觸式由 IC 芯片， 感應(yīng)天線組成， 并完全密封在一個標(biāo)準(zhǔn) PVC 卡片中， 無外露部分。單位使用成本較其他接觸式卡片低廉。目前非接觸式 IC 止的領(lǐng)導(dǎo)品牌是 Philips 的 MIFARE 系列產(chǎn)品，該項技術(shù)已授權(quán)給 Siemens等 34 家，如能藉由半導(dǎo)體制程的提升和大量使用，售價降價空間很大。 L1 為讀寫器 PCD發(fā)送天線， L2 是射頻卡 PICC 的天線，其耦合系數(shù)L1L2PCD PIC負(fù)載電阻線 圈 電 阻L1L2PCD PICC負(fù)載電阻線 圈 電 阻（ LL2 為兩個線圈的自感系數(shù)， M 為互感系數(shù) ），其耦合回路電路如圖 21 所示。 3．存儲結(jié)構(gòu) MF1 卡分為 16 個扇區(qū)，每區(qū)有 4 塊 (塊 0～塊 3)，共 64 塊，按塊號編址為 0～ 63。在存取控制中每個塊都有相應(yīng)的三個控制位，控制位在每個扇區(qū)的塊 3 中，其 控制塊結(jié)構(gòu)如表 24 所示。目前在中國的市場上，非接觸式 IC 卡主要的廠商有：中國的華虹、復(fù)旦微電子、以及荷蘭 Philips、瑞士 LEGIC、法國意法半導(dǎo)體（ ST