【文章內(nèi)容簡介】 與接觸式 IC卡相比非接觸式卡更有優(yōu)勢：可靠性高，非接觸式 IC卡與讀卡器之間無機械接觸，避免了由于接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障；由于非接觸通訊，讀卡器在 10cm范圍內(nèi)就可以對卡片操作，所以不必插拔卡，非常方便用戶使用；加密性好，非接觸式 IC 卡有 IC 芯片，感應(yīng)天線組成，并完全密封在一個標準 PVC 卡片中， 無外漏部分。顯然，射頻卡在實際應(yīng)用中更有優(yōu)勢。因此，在設(shè)計過程中，選擇第二中方案。 用戶信息的存儲 方案一 ：存儲在公交卡內(nèi) 方案二 ：存儲在數(shù)據(jù)庫中 分析：公交刷卡機是應(yīng)用于公交車上的，各車上的用戶數(shù)據(jù)難以保持同步，除非無線通信，考慮當用戶的公交卡丟失時，采用方案一卡中的信息可能造成泄漏，并且掛失的時候由于沒有存儲用戶信息而造成很多困難，可靠性安全性能低。而方案二實現(xiàn)了對公交卡的統(tǒng)一管理，操作方便，可靠性高，易于管理維護。所以選擇方案二。 程序編寫 方案一 ：用匯編編程實現(xiàn)編碼程序 方案二 ： 用 C 語言實現(xiàn)程序的編寫 分析：單片機可以采用匯編語言和 C 語言進行編程。匯編語言是機器語言，指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲空間。在本次設(shè)計中， C 語言比較好理解，易于編程人員和其他人員看懂，基于 C 語言的通俗易懂符合人的正常邏輯，所以選擇用 C 語言來編寫程序。 哈爾濱工業(yè) 大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )用紙 5 第 2 章 軟件的 總體 設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計思想 系統(tǒng)軟件按各電路分模塊編寫，形成各具獨立功能的子程序。主程序則對這些子程序進行調(diào)用，以實現(xiàn)功能。當讀卡器調(diào)用 PcdRequest()函數(shù)來尋進入天線內(nèi)的卡片，尋到卡后，調(diào)用 PcdAnticoll()函數(shù)來防沖撞，防 完沖撞后，會把卡的序列號 (卡的唯一標識 )放入數(shù)組 CardRevBuf中，四個字節(jié)。然后調(diào)用函數(shù) send_data()函數(shù)通過串口把卡的序列號發(fā)送給 PC,PC的串口接收程序是用 JAVA來實現(xiàn)，通過調(diào)用函數(shù) readPort()來接收卡的序列號實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的相關(guān)操作 (增，刪，改，查 )。 通過調(diào)用 writePort()函數(shù)來把更新后的卡中的金額寫回卡中，并且通過調(diào)用lcd_show_val()函數(shù)來把卡的卡號，金額顯示在 LCD12864 上，隨之蜂鳴器響來表示操作成功 。 系統(tǒng)軟件邏輯組成 主要分為 RFID 程序； RC522程序； LCD程序； USART 程序； BELL程序。 分析 : RFID程序為主程序，系統(tǒng)執(zhí)行的入口，通過調(diào)用其它模塊的函數(shù)實現(xiàn)功能。 RC522程序為讀卡器程序，來尋到進入天線內(nèi)的卡，獲得卡號。 LCD程序為液晶顯示程序，來顯示主界面和卡的相關(guān)信息。 USART程序為串口通信程序，來實現(xiàn)單片機與 PC 中數(shù)據(jù)庫的交互。 BELL程序為蜂鳴器程序，來實現(xiàn)提示相關(guān)操作成功。 哈爾濱工業(yè) 大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )用紙 6 系統(tǒng)流程圖 刷 卡刷 卡尋 卡防 沖 撞YN發(fā) 送 卡 號YN卡 注 冊N卡 中 金 額 減 1發(fā) 送 當 前 金 額Y單 片 機 接 受L C D 1 2 8 6 4 顯 示蜂 鳴 器 響 操 作 成功結(jié) 束 圖 1 主程序 流程圖 第三章 軟件各個模 塊的設(shè)計 主程序 分析：包含對讀卡器， LCD12864, 串口的初始化函數(shù)。顯示界面，以及調(diào)用尋卡，防沖撞函數(shù)，發(fā)送卡的序列號，接受返回的金額數(shù)據(jù)，蜂鳴器的響來知識操作成功。 哈爾濱工業(yè) 大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )用紙 7 程序 分析：讀卡器是通過 SPI 總線來與單片機通信 讀 SPI 數(shù)據(jù)，寫 SPI 數(shù)據(jù)，讀 RC632寄存器，寫 RC532 寄存器，清除 RC532 寄存器，設(shè)置 RC532 寄存器，計算 CRC16，通過RC522 和 ISO14443 卡通訊，尋卡，防沖撞，選定卡片，復位 RC522，設(shè)置 RC522 的工作方式 ,開啟天線，關(guān)閉天線， 初始化 RC522端口，初始化 RC522模塊。 SPI 相關(guān)操作 ： SPI(Serial Peripheral Interface串行外設(shè)接口 )總線 系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使 MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進行通信以交換信息。 SPI有三個 寄存器 分別為： 控制寄存器 SPCR， 狀態(tài)寄存器 SPSR， 數(shù)據(jù)寄存器 SPDR。 SPI包含 4條線 MOSI輸出數(shù)據(jù)， MISO輸入數(shù)據(jù)， SCK 時鐘， SS使能 主要特征： (一 )全雙工， 3線同步數(shù)據(jù)傳輸 (二 )可選擇的主 /從操作模式 (三 )數(shù)據(jù)傳送時，可選擇 LSB（低位在前）方式或 MSB(高位在前 )方式 (四 )7種可編程的位傳送速率 (五 )數(shù)據(jù)傳送結(jié)束中斷標志 (六 )寫沖突標志位保護 (七 )從閑置模式下被喚醒 (八 )倍速（ CK/2） SPI傳送 (主機模式 下 ) (1)數(shù)據(jù)寄存器 SPDR 圖 2 SPDR SPI 數(shù)據(jù)寄存器為可讀 /寫的寄存器，用于在通用寄存器組與 SPI 移位寄存器之間傳送數(shù)據(jù)。寫數(shù)據(jù)到該寄存器時，將啟動或準備數(shù)據(jù)傳送；讀該寄存器時，讀到的是移位寄存器配備的接受緩沖區(qū)中的值 (2)控制寄存器 SPCR 圖 3 SPCR 位 7SPIE:SPI 中斷允許。當全局中斷觸發(fā)允許標志位 I 位 1，且 SPIE 為 1 時，如果 SPCR寄存器的中斷標志 SPIF位為 1，則系統(tǒng)響應(yīng) SPI 中斷。 位 6SPE： SPI 允許。當該位寫入 1 時，允 許 SPI 接口。在進行 SPI 的任何操作時，必須將該位置位。 位 5DORD：數(shù)據(jù)溢出順序。當 DORD=1 時，數(shù)據(jù)傳送為 LSB 方式，即低位在先；當 DORD=0時，數(shù)據(jù)傳送為 MSB方式，即高位在先。 哈爾濱工業(yè) 大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )用紙 8 位 4MSTR:主 /從機選擇方式。如果 SS端口設(shè)置為輸入，且在 MSTR為 1時被外部拉低，則 MSTR 將清除，同時 SPSR 中的 SPIF位置為 1，此時 SPI 由主機模式轉(zhuǎn)換為從機模式。此后用戶需要重新設(shè)置位 MSTR,才能再次將 SPI設(shè)置為主機方式。 位 3CPOL:SCK 時鐘極性選擇。當該位被設(shè)置為 1時 ， SCK在閑置時是高電平；為0時， SCK在閑置時是低電平。 CPOL 起始 沿 結(jié)束 沿 0 上升沿 下降 沿 1 下降 沿 上升沿 位 2CPHA:SCK時鐘相位選擇。 CPHA位的設(shè)置決定了串行數(shù)據(jù)的鎖存采樣是在 SCK時鐘的前沿還是后沿。 CPOL和 CPHA決定了 SPI的工作模式。 CPHA 起始 沿 結(jié)束 沿 0 采樣 設(shè)置 1 設(shè)置 采樣 位 [1:0]SPR1和 SPR0:SPI時鐘速率選擇。這兩個標志位與寄存器 SPSR中的 SPI2X位一起，用于設(shè)置主機模式下產(chǎn)生的串行時鐘 SCK速率 。 SPR1 和 SPR0對于從機模式無影響。 SPI2X SPR1 SPR0 SCK 頻率 0 0 0 fosc/4 0 0 1 fosc/16 0 1 0 fosc/64 0 1 1 fosc/128 1 0 0 fosc/2 1 0 1 fosc/8 1 1 0 fosc/32 1 1 1 fosc/64 (3)SPI 的狀態(tài)寄存器 SPSR 圖 4 SPSR 位 7SPIF:SPI 中斷標志。當串行傳送完成時， SPIF 位置 SPSR 中的 SPIF位為 1，且全局中斷允許位 I 位 1，則產(chǎn)生中斷。如果 SS 設(shè)置位輸入，且在 SPI 為主機模式時被外部拉低，則也會置位 SPIF 標志。 SPIF 標志位的屬性為只讀。清 0 SPIF有以下兩種方式 ： 哈爾濱工業(yè) 大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )用紙 9 硬件方式。 MCU響應(yīng) SPI中斷，轉(zhuǎn)入 SPI中斷向量的同時， SPIF位由硬件自動清除 。 軟件方式。先讀取 SPI狀態(tài)寄存器 SPSR,然后再進行一次對 SPI數(shù)據(jù)寄存器 SPDR的操作。 位 6WCOL:寫沖突標志。如果在 SPI 接口的數(shù)據(jù)傳送過程中向 SPI 的數(shù)據(jù)寄存器SPDR 寫入數(shù)據(jù)，則會置位 WCOL。清 0 WCOL 標志只能通過以下軟件方式：先讀取 SPI狀態(tài)寄存器 SPCR,然后再實行一次對 SPI數(shù)據(jù)寄存器 SPDR 的操作。 位 [5:1]保留位 ： 位 0SPI2X:倍速 SPI 選擇。在主機 SPI 模式下，當該位寫為邏輯“ 1”時， SPI的速度將加倍，這就意味著產(chǎn)生最 小的 SCK 周期為 MCU 時鐘周期的 2 倍。當 SPI 設(shè)置為從機模式時， SCK必須低于 fosc/4,才能確保有效數(shù)據(jù)傳送。 (4)SPI 讀時序 SPIReadByte() 圖 6 SPI 讀時序 可以看出先使能 SS，然后把時鐘線 SCK拉低，在輸 入線上 MISO讀 0或 1一個 bit，然后把 SCK拉高，即可，一次讀一個字節(jié)。 (5)SPI 寫時序 SPIWriteByte(data) 圖 7 SPI 寫時序 寫的時候先使能 SS,然后把時鐘線 SCK拉低，在輸出線上 MOSI 寫 0或 1一個 bit,然后把 SCK拉高，即可，一次寫一個字節(jié)。 讀 RC632 寄存器 ReadRaw(add) 即從寄存器中相應(yīng)的地址讀取數(shù)據(jù)，地址格式： 16位是地址位， 7位為 1 是讀，8位是 0。然后調(diào)用 SPIWriteByte(address)把地址寫到總線上。 然后調(diào)用 SPIReadByte()函數(shù)讀取相應(yīng)寄存器里面的數(shù)據(jù)。 哈爾濱工業(yè) 大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )用紙 10 寫 RC632 寄存器 Write(add,data) 即把數(shù)據(jù)寫到相應(yīng)的寄存器中，地址格式： 16位是地址位， 7位為 0 是寫， 8位是 0，然后調(diào)用 SPIWriteByte(address)先寫入寄存器地址。 然后再調(diào)用 SPIWriteByte(data)函數(shù)把數(shù)據(jù)寫入寄存器。 清除 RC632 寄存器 ClearBitMask(reg,mask) 先調(diào)用 ReadRaw(reg) = tmp 讀 取 相 應(yīng) 寄 存 器 中 的 數(shù) 據(jù) ， 然 后 調(diào) 用WriteRaw(reg,tmp amp。 ~mask)函數(shù)把相應(yīng)寄存器中的值設(shè)定為與完后的值。 設(shè)置 RC632 寄存器 SetBitMask(reg,mask) 先調(diào)用 ReadRaw(reg) = tmp 讀 取 相 應(yīng) 寄 存 器 中 的 數(shù) 據(jù) ，然后調(diào)用WriteRaw(reg,tmp | mask)函數(shù)把相應(yīng)寄存器中的值設(shè)定為或完后的值。 通訊 PcdComMF522() 先判斷命令 是 PCD_AUTHENT(驗證秘鑰 )還是 PCD_TRANSCEIVE(發(fā)送并接受數(shù)據(jù) )，然后經(jīng)過相應(yīng)的寫 RC632寄存器（往寄存器 ienreg 中斷請求傳遞的使能和禁能控制位），清除 RC632 相應(yīng)的位，寫 RC632 寄存器（往寄存器 mandreg 啟動和停止命令的執(zhí)行） PCD_IDLE（取消當前命令），初始化工作。然后把數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)寄存器FIFODataReg,把 BitFramingReg第一位值位 1(啟動數(shù)據(jù)發(fā)送 )。調(diào)整時鐘頻率，獲取完輸出的數(shù)據(jù)后，把 ControlReg寄存器的最高位置 1,關(guān)閉時鐘。 尋卡 PcdRuquest(reg,*pTagType) 先清除 Status2Reg(包含接收器，發(fā)送器和數(shù)據(jù)模式檢測 )的最高位 (內(nèi)部溫度開啟 )，寫 RC632 寄存器（ BitFramingReg） ,把 TxControlReg 的最后兩位置位（ TX1 和TX2管腳的輸出信號將傳遞發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制的 的能量載波信號），初始化 工作。調(diào)用 PcdComMF522 函數(shù)，最后把卡的類 型（ 2字節(jié)）復制給 pTagType指針所指的地址中。 放沖撞 PcdAnticoll(*psnr) 先清除 Status2Reg(包含接收器，發(fā)送器和數(shù)據(jù)模式檢測 )的最高位 (內(nèi)部 溫度開啟 )，寫 RC632 寄存器（ BitFramingReg） ,把 TxControlReg 的最 后兩位清 0，清除寄存器 CollReg 寄存器的最高位 (所有接受的位在在沖突后將被清除 )。調(diào)用 哈爾濱工業(yè) 大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )用紙 11 PcdMF522 函數(shù)，最后后的卡的序列號（卡的唯一標識） 4 字節(jié)寫入指針 psnr 指針所指的內(nèi)存地址。 Mc522 復位 PcdReset() 先使能復位線 PC5,寫寄存器 CommandReg(啟動和停止命令寄存器 )的值為PCD_RESETPHASE(0x0f 復位 )。寫寄存器 ModeReg（定義接受和發(fā)送常模式），寫寄存器TReloadReg（描述 16 位