【正文】 另外， Cryptol中的密鑰已不是 KEYA 了，已經(jīng)變了一個(gè)數(shù)據(jù)了，經(jīng)過(guò)加密運(yùn)算后變了內(nèi)容了，變得誰(shuí)都看不明 白了，不然安全性就沒(méi)有保證。 (注：寫(xiě)進(jìn)的密鑰跟卡的 KEY 必須是相同的， 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 否則不會(huì)通過(guò)驗(yàn)證。 RC500 主要是通過(guò)寫(xiě)通信命令、數(shù)據(jù)到 FIFODATA 中，再通過(guò)寫(xiě)命令到COMMAND 寄存器中以實(shí)現(xiàn)與 Mifare1 卡的通信。 表 31 EMC濾波和接收電路的值 元件 值 誤差范圍 注釋 L0 C0 R1 47pF 820Ω 10% 2% 5% 屏蔽的磁場(chǎng) NP0材料 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 續(xù)表 3－ 1 元件 值 誤差范圍 注釋 R2 C5 C4 15pf 100nf 5% 2% 2% NP0 材料 NP0 材料 （注：要獲得最好的功能，所使用的電容和電感至少要具備推薦的這些元件的性能和容差。我這里采用的是線(xiàn)型尋址的方式，也就是說(shuō)可以把 RC500 當(dāng)作一個(gè)外部 RAM進(jìn)行尋址，這就使得在軟件編程的時(shí)候更加的方便 [4]。該系列讀寫(xiě)卡芯片利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了 在 下所有類(lèi)型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議。 另外， RC500 芯片內(nèi)部發(fā)送器不需要增加有源電路就可以直接驅(qū)動(dòng)外圍的天線(xiàn)，提供了比較可靠 的調(diào)制 /解調(diào)電路，用于與 ISO14443A 標(biāo)準(zhǔn)兼容的射頻卡，并且支持Crypto1 加密算法。該頻段下的感應(yīng)器獲取能量的方式和低頻段的一樣，都是通過(guò)電感耦合的方式從閱讀器的耦合線(xiàn)圈的輻射近場(chǎng)中獲得的。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 狀 態(tài) 機(jī)命 令 寄 存 器可 編 程 定 時(shí) 器中 斷 控 制并 串 轉(zhuǎn) 換校 驗(yàn) 位 c r c 產(chǎn) 生 和 校 驗(yàn)幀 產(chǎn) 生 和 校 驗(yàn)位 編 碼位 解 碼串 行 數(shù) 據(jù) 切 換調(diào) 制電 路3 2 * 1 6 字 節(jié)E P R O M訪 問(wèn)控 制電 壓 檢 測(cè) 與p o nR e s e t 控 制振 蕩 器（ 1 3 . 5 6 M h z ）電 源 上 電檢 測(cè)驅(qū) 動(dòng) 電 路并 行 接 口 控 制 電 路F I F O控 制 寄 存 器 B a n k密 鑰 緩 存 器C r y p t o l 加 密3 2 位 偽 隨 機(jī) 碼 產(chǎn) 生基 準(zhǔn) 電 壓模 擬 調(diào) 試多 路 器解 調(diào) 器 （ 載 波 與副 載 波 解 調(diào) 器低 功 耗控 制N W R N R D N C S A L E D O ? ? . D 7V M I D A U X R X T V S S T X 1 T X 2 T V D D A V S SD V D DP S T P DI R Q圖 21 RC500內(nèi)部結(jié)構(gòu)框 方案分析與選擇 各方案的列舉 在世界范圍內(nèi)，隨 著射頻技術(shù)的發(fā)展及逐步推廣，特別是在全球物流和商品供應(yīng)鏈方面的應(yīng)用；而且采用射頻技術(shù)的企業(yè)方面也會(huì)以自己的實(shí)際需要和考慮該技術(shù)是否能給其帶來(lái)實(shí)惠作為選擇的標(biāo)準(zhǔn)。 ISO/IEC 14443A 標(biāo)準(zhǔn)是“識(shí)別卡 — 近耦合 IC 卡“ Type A” 的標(biāo)準(zhǔn)，用于工作頻率為 的非接觸式近耦合 IC 卡的標(biāo)準(zhǔn)，由物理特征、射頻接口、初始化和防碰撞及傳輸協(xié)議這幾部分組成。也可以將標(biāo)簽或閱讀器安裝到戰(zhàn)略資源上，以確保對(duì)其的管理和安全狀況。 ①如果被識(shí)別物體的形狀是規(guī)則的，那么標(biāo)簽的安裝問(wèn)題就比較容易解決，只要方向正確， 閱讀器在讀卡的時(shí)候就不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤；對(duì)于形狀不規(guī)則的被識(shí)別物體，安裝完標(biāo)簽后可能會(huì)影響系統(tǒng)的讀卡方向，導(dǎo)致讀卡出現(xiàn)錯(cuò)誤。相信隨著射頻識(shí)別技術(shù)的逐步完善及其各個(gè)頻段在全球的統(tǒng)一， 開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)者們肯定能為各行各業(yè)的客戶(hù)們提供更加完美的解決方案，設(shè)計(jì)出性?xún)r(jià)比更高的射頻識(shí)別系統(tǒng)。 論文首先詳細(xì)介紹了射頻識(shí)別技術(shù)的歷史、進(jìn)程、在各行各業(yè)的應(yīng)用及對(duì)未來(lái)的展望；還介紹了射頻識(shí)別技術(shù)相對(duì)與傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)；提出了畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)；其次介紹了射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理以及所采用的射頻芯片和射頻卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的分析討論了射頻識(shí)別技術(shù)在各個(gè)頻段的應(yīng)用及對(duì)比；再次給出了一個(gè)實(shí)用的設(shè)計(jì)方案，論述了設(shè)計(jì)思路以及硬件、軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程；最后根據(jù)仿真結(jié)果做出總結(jié)論述，并提出了一些尚待解決的問(wèn)題。在政府的推動(dòng)支持下，第二代身份證嵌入了 RFID 標(biāo)簽，單單這項(xiàng)計(jì)劃的合同總額就將達(dá)到 100 億。 軍事領(lǐng)域 射頻技術(shù)脫胎與軍事，當(dāng)然在軍事上的應(yīng)用是不容忽視的。 Mifare 卡讀寫(xiě)器的設(shè)計(jì)一般采用 Philips 公司生產(chǎn)的讀寫(xiě)模塊 MCM200 或 MCM500。 FIFO 寄存器有 64 個(gè)字節(jié)，在與射頻卡通信的時(shí)候，所有的發(fā)送的數(shù)據(jù)都必須先送到 該寄存器，而卡的返回值也是先送到 FIFO 中，然后我們才通過(guò)控制 MCU 對(duì)其讀取；控制寄存器在我們進(jìn)行實(shí)物調(diào)試的過(guò)程中也是相當(dāng)重要的，可通過(guò)對(duì)一些寄存器寫(xiě)入控制字，讓該芯片內(nèi)部自行產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送出來(lái)，檢測(cè)該信號(hào)就可以判斷出電路是否正確，也可通過(guò)查詢(xún)于一些控制寄存器，用于判斷某些操作過(guò)程是否已完成（例如對(duì) E2PROM 的編程是否完成等）；命令寄存器主 要是寫(xiě)入一些命令碼，用于控制射頻芯片的動(dòng)作； E2PROM 中存放著出廠的時(shí)候?qū)懭氲囊恍?shù)據(jù)（設(shè)備號(hào)以及初始化文件），閱讀器在與卡通信前所需的密鑰也是寫(xiě)進(jìn) E2PROM 中 的；Crypto1 加密模塊可以說(shuō)是芯片的核心部分，系統(tǒng)的三重驗(yàn)證就是通過(guò)這個(gè)模塊來(lái)完成的，它關(guān)系到數(shù)據(jù)的安全 [3]。至于解調(diào)部分，則必須由 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 微處理器來(lái)完成，這就是它們的不足之處。該款芯片還有一個(gè)非常有用的引腳 —— EN 引腳，其作用是使能或關(guān)閉射頻芯片。 ATMEGA16 單片機(jī)介紹 （ 1）概述 ATmega16 是基于增強(qiáng)的 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的低功耗 8 位 CMOS 微控制器。 MFRC500 系列模塊硬件主要由中央微處理器（ 89S52）、 MIFARE 基站芯片、模塊天線(xiàn)、 RS232 通信電路、復(fù)位電路等組成。具體的設(shè)計(jì)過(guò)程在下一節(jié)中將會(huì)做出詳細(xì)的介紹。這樣，外部電阻就被分成兩個(gè)相等的部分。 （ 3）讀固件信息 MFRC500 的序列號(hào)并保存 由于讀取的是基站芯片的序列號(hào)存放在 E2PROM 的塊 0 中， 先將起始地址和要讀取的字節(jié)數(shù)寫(xiě)進(jìn) FIFODATA 中，然后把命令 ReadE2 直接寫(xiě)進(jìn) COMMAND 寄存器中，再將 FIFODATA 中的返回值讀出來(lái)并存到 MCU 的 RAM 中即可； （ 4）裝載密鑰 由于在與卡的通信前都必須進(jìn)行三重驗(yàn)證，而進(jìn)行認(rèn)證的時(shí)候要用到密鑰，所以在驗(yàn)證之前應(yīng)將新密鑰寫(xiě)入 MFRC500 的 E2PROM 中。 通過(guò) LoadKeyE2 命令將密鑰裝入密鑰緩沖區(qū)； 啟動(dòng) Authent1 命令，注：本項(xiàng)目中檢測(cè)的卡密碼是 KEYA； 啟動(dòng) Authent2 命令，結(jié)束的時(shí)候檢測(cè) Control 寄存器（ 0009H）的 CryptolOn 以獲得命令執(zhí)行的狀態(tài)。在本項(xiàng)目中，向卡所發(fā)送的命令序列均具有返回值，所有可通過(guò)查詢(xún)?cè)撝蹬袛鄬?xiě)進(jìn)的數(shù)據(jù)是否正確。卡片的 ATR 將啟動(dòng)，將卡片 Block 0 中的卡片類(lèi)型 (TagType)號(hào)共 2 個(gè)字節(jié)傳送給讀寫(xiě)器， 建立卡片與讀寫(xiě)器的第一步通信 聯(lián)絡(luò)。一位顯示器數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)如圖所示。如果是用公式估算出的值，要記住它們只是起始值，在確認(rèn) Q 因子后可能需要改變。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 C 3 :4 . 7 U FC 3 :4 . 7 U FC 1 :0 . 1 U FA 2A 1MFRC500A D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7O S C O U TO S C I ND V S SA 0D V D DT X 1T X 2V M I DA V S SA V D DR XT V D DI R QN C ST V S SV C CV C CVCCVCCC 2 :1 U FC 1 :0 . 1 U FC 2 :1 U F天 線(xiàn)電 路P B 0P B 1P B 2P B 3P B 4P B 5P B 6P B 7P A 0P A 1P A 2P A 3P A 4P A 5P A 6P A 7X T A L 1X T A L 2ATMEGA16P C 0P C 1P C 2P C 3P C 4P C 5P C 6P C 7P D 0P D 1P D 2P D 3P D 4P D 5P D 6P D 7N W RN R D圖 33 單片機(jī)與 RC500部分接口電路 連接圖 天線(xiàn)設(shè)計(jì) 基于 MF RC500 的讀寫(xiě)器主要由 MF RC500、微處理器、天線(xiàn)及相應(yīng)的外圍連接電路組成（圖 1）。接收器部分提供一個(gè)堅(jiān)固而有效的解調(diào)和解碼電路，用于處理 ISO14443A 兼容的應(yīng)答器信號(hào)。感應(yīng)器的工作能量從閱讀器天線(xiàn)的輻射場(chǎng)中獲得。 該頻段下典型的應(yīng)用為公交電子身份證、收費(fèi)、門(mén)禁、票證、資產(chǎn)管理等。我們對(duì)各個(gè)頻 段的選擇，主要是依據(jù)對(duì)應(yīng)于該頻段下的電磁波的傳輸特性，這不僅僅是因?yàn)殡姶挪ǖ膫鬏斕匦詻Q定了讀卡系統(tǒng)的工作原理（電感耦合和電磁耦合），還決定了射頻識(shí)別的距離以及相應(yīng)讀卡器的制作難度和成本的高低問(wèn)題。 第六章對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行最后的總結(jié)。 未來(lái)展望，我相信隨著 RFID 技術(shù)的發(fā)展，其性?xún)r(jià)比會(huì)越來(lái)越高；其功能也將會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大，例如，讀寫(xiě)模塊的功耗將越來(lái)越低；其天線(xiàn)的覆蓋范圍將不會(huì)存在盲區(qū)，與卡的通信距離也將會(huì)更遠(yuǎn)；而核心射頻芯片及系統(tǒng)的兼容問(wèn)題將會(huì)得到更好的解決；在外觀方面，讀卡器和卡也將向著便攜式，小型化等方向發(fā)展。 ③ 被識(shí)別物體的移動(dòng)速度體現(xiàn)了它在輻射場(chǎng)中停留的時(shí)間長(zhǎng)短，停留的時(shí)間越長(zhǎng)，那么標(biāo)簽（無(wú)源）的充電時(shí)間也就越長(zhǎng)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的時(shí)候就不會(huì)因?yàn)楣╇姴蛔愣鴮?dǎo)致出錯(cuò)，影響系統(tǒng)的讀卡準(zhǔn)確率。而超高頻段技術(shù)雖然也已開(kāi)發(fā)出來(lái)，但是由于各國(guó)之間都存在自己的標(biāo)準(zhǔn)，甚 至有的國(guó)家都沒(méi)有開(kāi)放自己的超高頻域，這就意味有些國(guó)家的系統(tǒng)在別國(guó)是運(yùn)行不起來(lái)的。近幾年來(lái)，非接觸式射頻卡的高度安全保密性和使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)， 使之在各領(lǐng)域的應(yīng)用中異軍突起，應(yīng)用前景十分廣闊。于是由 UCC（北美統(tǒng)一碼協(xié)會(huì)）和 EAN 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 （歐洲 商品編碼協(xié)會(huì)）共同組建的專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé) RFID 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu) —— EPCglobal（全球電子產(chǎn)品碼協(xié)會(huì)）編應(yīng)運(yùn)而生了。 門(mén)禁 一些公司目前所使用的考勤機(jī)和現(xiàn)在校園內(nèi)的門(mén)禁系統(tǒng)就是射頻識(shí)別系統(tǒng)。目前 Philips 公司的 Mifare 卡現(xiàn)在是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，應(yīng)用越來(lái)越廣。在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)щ姷碾娮?泵 ，將電容內(nèi)的電話(huà)送到另一個(gè)電容內(nèi)儲(chǔ)存起來(lái)。而由于 EM4095 內(nèi)部有鎖相環(huán)，電源波動(dòng)影響較?。? EM4095產(chǎn)生休眠的控制方式簡(jiǎn)單 ,而 U2270B要進(jìn)入休眠狀態(tài)則要求關(guān)斷腳高于6V； EM4095 可以讀取大多數(shù)的低頻卡。外圍的電路構(gòu)架不變，只需將相應(yīng)的元器件的值改變就可以了，如果采用適當(dāng)?shù)脑骷?，也可以解決 FM17XX 系列的盲區(qū)問(wèn)題。 通過(guò)以上的分析，并沒(méi)有十全十美的東西，只有不斷的完善，而且關(guān)鍵在于如何去設(shè)計(jì)一個(gè)比較科學(xué)的系統(tǒng)，在性能和價(jià)格上取得一個(gè)比較高的性?xún)r(jià)比才是我們的目標(biāo)。 公共交通終端； 手持終端； 非接觸式 PC 終端； 計(jì)量； 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 3． 硬件電路設(shè)計(jì) MFRC500 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) MFRC500 系列模塊的核心部分包括一個(gè)控制用 MCU 和一個(gè) MIFARE 基站芯片。兩種設(shè)計(jì)方法的區(qū)別在天線(xiàn)和讀卡器 的連接方式上， 50Ω 匹配的天線(xiàn)用的是 50Ω 同 軸 電纜連接，直接匹配天線(xiàn)用短線(xiàn)或者直接連接。 用帶寬 B 的定義： QFB R? （ 33） 以及時(shí)間與帶寬的乘積的規(guī)定： 1B ??T （ 34） （ 3） 可以算出要求的 Q 因子是 : R ????? u