【文章內(nèi)容簡介】 ROM、數(shù)字控制模塊和一個高效率射頻天線模塊?？ㄆ旧聿粠щ姵毓╇?，工作時將卡片放在讀寫器的有效工作區(qū)域，卡片讀寫器的天線發(fā)送無線電載波信號耦合到卡片上的天線提供電源能量，其電壓可達2V以上，足以滿足卡片上的IC電路供電需要。在信道保證和數(shù)據(jù)完整性方面，Mifare 1標準還提供了信道檢測、存儲數(shù)據(jù)冗余校驗、三次傳遞認證以及防沖突機制等功能，保證了數(shù)據(jù)交換過程的安全。Mifare 1射頻IC卡的主要性能指標如下。（1）1KB的EEPROM，分為16個扇區(qū)，每個扇區(qū)分為4塊，每塊16B，以塊為存取單位。（2）每個扇區(qū)有獨立的一組（2個）密碼及存取權(quán)限設(shè)置。（3）每張卡有唯一的32位序列號。（4）具有防沖突機制、支持多卡操作。（5）無電源，自帶天線，內(nèi)含加密控制邏輯和通信邏輯電路。（6）數(shù)據(jù)可保存10年，可反復(fù)寫10萬次。（7）。（8）106kbps 的快速數(shù)據(jù)傳輸速率。（9）讀寫距離最大可達10cm（取決于天線設(shè)計）。（10）工作溫度范圍：20 +50。C。Mifare 1射頻卡包含了兩個部分：RF射頻接口電路和數(shù)字電路部分。（1）RF射頻接口電路在RF射頻接口電路中，主要包括波形轉(zhuǎn)換模塊和POR模塊。，一方面送調(diào)制/解調(diào)模塊，另一方面進行波形轉(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)模塊對電壓進行進一步的處理，包括穩(wěn)壓等，最終輸出供給卡片上的各電路。POR模塊主要是對卡片上的各個電路進行POWERONRESET（上電復(fù)位），使各電路同步啟動工作。（2）數(shù)字電路部分模塊ATR模塊：Answer to Request (“請求之應(yīng)答”)當(dāng)一張Mifare 1卡片處在卡片讀寫器的天線的工作范圍之內(nèi)時，程序員控制讀寫器向卡片發(fā)出REQUEST all（或REQUEST std）命令后，卡片的ATR將啟動，將卡片Block 0 中的卡片類型（TagType）號共2個字節(jié)傳送給讀寫器，建立卡片與讀寫器的第一步通信聯(lián)絡(luò)。如果不進行第一步的ATR工作，讀寫器對卡片的其他操作（Read/Write等）將不會進行。Anticollision模塊：防止（卡片）重疊功能 如果有多張Mifare 1卡片處在卡片讀寫器的天線的工作范圍之內(nèi)時，AntiCollision模塊的防重疊功能將被啟動工作，在程序員控制下的卡片讀寫器會與每一張卡片進行通信，取得每一張卡片的系列號。由于Mifare 1卡片每一張都具有唯一的系列號，決不會相同，因此卡片讀寫器根據(jù)卡片的序列號來識別、區(qū)分已選的卡片?？ㄆx寫器中的MCM中的Anticollision防重疊功能配合卡片上的防重疊功能模塊，由程序員來控制讀寫器，根據(jù)卡片的序列號來選定一張卡片。被選中的卡片將直接與讀寫器進行數(shù)據(jù)交換，未被選擇的卡片處于等待狀態(tài)，隨時準備與卡片讀寫器進行通信。Anticollision模塊（防重疊功能）啟動工作時，卡片讀寫器將得到卡片的序列號Serial Number。序列號Serial Number存儲在卡片的Block 0中，共有5個字節(jié)，實際有用的為4個字節(jié)，另一個字節(jié)為序列號Serial Number的校驗字節(jié)。Select Application 模塊：主要用于卡片的選擇當(dāng)卡片與讀寫器完成了上述的二個步驟，程序員控制的讀寫器要想對卡片進行讀寫操作，必須對卡片進行“SELECT”操作。以使卡片真正地被選中。被選中的卡片將卡片上存儲在BLOCK 0 中的卡片的容量“SIZE”字節(jié)傳送給讀寫器。當(dāng)讀寫器收到這一字節(jié)后，可以對卡片進行深一步的操作，例如，可以進行密碼驗證等等。認證及存取控制模塊在確認了上述的三個步驟，確認已經(jīng)選擇了一張卡片時，程序員對卡片進行讀寫操作之前，必須對卡上已經(jīng)設(shè)置的密碼進行認證，如果匹配，則允許進一步的Read/Write操作。Mifare 1 卡片上有16個扇區(qū)，每個扇區(qū)都可分別設(shè)置各自的密碼，互不干涉。因此每個扇區(qū)可獨立地應(yīng)用于一個應(yīng)用場合。整個卡片可以設(shè)計成“一卡通”形式來應(yīng)用?？刂萍八阈g(shù)運算單元這一單元是整個卡片的控制中心，是卡片的“頭腦”。它主要進行對整個卡片的各個單位進行微操作控制，協(xié)調(diào)卡片的各個步驟。同時它還對各種收/發(fā)的數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算處理，遞增/遞減處理，CRC運算處理，等等。是卡片中內(nèi)建的中央微處理機（MCU)單元。RAM/ROM 單元RAM主要配合控制及算術(shù)運算單元，將運算的結(jié)果進行暫時的存儲。如果某些數(shù)據(jù)需要存儲到EEPROM，則由控制及算術(shù)運算單元取出送到EEPROM存儲器中；如果某些數(shù)據(jù)需要傳送給讀寫器，則由控制及算術(shù)運算單元取出，經(jīng)過RF射頻接口電路的處理，通過卡片上的天線傳送給卡片讀寫器。RAM中的數(shù)據(jù)在卡片失掉電源后（卡片離開讀寫器天線的有效工作范圍內(nèi)）將被清除。同時，ROM中還固化了卡片運行所需要的必要的程序指令，由控制及算術(shù)運算單元取出去對每個單元進行微指令控制，使卡片能有條不紊地與卡片的讀寫器進行數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)加密單元 該單元完成對數(shù)據(jù)的加密處理及密碼保護。存儲器及其接口電路該單元主要用于存儲數(shù)據(jù)。EEPROM中的數(shù)據(jù)在卡片失掉電源后（卡片離開讀寫器天線的有效工作范圍內(nèi)）仍將被保持，用戶所要存儲的數(shù)據(jù)被存放在該單元中。Mifare 1卡片中的這一單元容量為8196bit（1Kbyte），分為16個扇區(qū)，64個塊。 H6152讀寫模塊11 10 H201014x20 ○1○○○○○○○J317○○○○J414圖3 H6152基本結(jié)構(gòu)示意圖H6152的基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖中，對外通信的接口為J3和J4。J3口共有7針，包括RS232/422的接口引腳和讀寫器模塊的電源端，接地端，具體的功能定義如下：（1）引腳1：保留引腳（2）引腳 2：＋5V電源腳（3）引腳 3：接地端（4）引腳 4：A路串行接收RxD（RS232/422）（5）引腳 5：A路串行發(fā)送TxD（RS232/422）（6）引腳 6：B路串行接收RxD（RS422）（7）引腳 7：B路串行發(fā)送TxD（RS422）J4口為4針接口，提供電源和操作狀態(tài)的LED燈指示信號，具體的定義如下：（1）引腳1：讀過程LED指示的正端。（2）引腳2：讀過程LED指示的負端。（3）引腳3：供電LED指示的正端。（4）引腳4：供電LED指示的負端。H6152讀寫模塊操作簡單方便，讀寫過程穩(wěn)定有效。它集成了PCB板載天線電路和RS232/422接口的集成讀寫模塊，還提供了RS232/422接口與TTL接口的轉(zhuǎn)換電路。H6152需外界+5V電源供電。主要性能指標如下：（1）工作頻率：。（2）串行通信波特率：9600bps、19200bps、38400bps和57600bps4種可選。（3）接口：RS232/422/485。（4）天線輸出阻抗：50K歐姆。（5）天線尺寸：45mm70mm。（6）電源電壓：+5V。（7）電流供應(yīng)：80mA。（8）工作溫度：40～+85℃.（9）最大讀寫距離：50mm。 IC卡讀寫電路的原理及說明IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示，總體原理圖見附錄1。單片機AT89C51是本設(shè)計的核心器件，它主要完成了對射頻卡（MIFARE 1卡）的讀寫操作。H6152讀寫器對射頻卡進行讀寫后通過串口電平轉(zhuǎn)換電路將RS－232電平轉(zhuǎn)換為單片機所識別的TTL電平，從而達到了使用AT89C51單片機來控制射頻卡的讀寫過程。單片機AT89C51串口電平轉(zhuǎn)換電路IC卡讀寫器報警電路Mifare1射頻卡圖4 硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖硬件電路由單片機模塊、串口電平轉(zhuǎn)換模塊和H6152讀寫模塊3部分電路組成，其工作原理分別如圖圖圖7所示。圖5 單片機模塊圖6 串口電平轉(zhuǎn)換模塊圖7 H6152讀寫模塊U1為單片機芯片AT89C51，它控制H6152的工作狀態(tài)，該引腳為高電平時，H6152停止工作；，為低電平時，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲。XTAL0 和 XTAL1