【正文】 B．基本運算 生成碼字時所用的基本運算是模 2 運算。模 2 運算的加減法都采用異或運算，沒有進(jìn)位或借位。 加法:0+0=0, 0+1=1, 1+0=1, 1+1=0。 減法:00=0, 01 =1, 10=1, 11=0。 2）CRC 碼的生成算法 查表算法是 CRC 碼生成算法的比較常用的一仲算法，查表算法的思路是先離線構(gòu)造一個單字節(jié)信息的余式編碼表，根據(jù)此編碼表進(jìn)行查表及異或運算即可求得多字節(jié)信息的余式。因單字節(jié)信息共 8 個二進(jìn)制碼元，總共 256 種不同組合。事實上，人們己經(jīng)找到了許多周期足夠大的標(biāo)準(zhǔn)生成多項式，如: CRC9=X9+X6+X5+X4+X3+1, CRC12=X12+X11+X4+X2+X+1 CRC16=X16+X15+X2+1, CRCCCITT=X16+X12+X5+1 CRC32=X32+X26+X24+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+I 以應(yīng)用最廣的 CCITT 建議的生成多項式 G(X)= X16+X12+X5+1 為例，每種組合經(jīng)生成多項式 G(x)除，就產(chǎn)生兩個字節(jié)的校驗值，所以單字節(jié)余式編碼表共占 512 位信息碼元的 CRC 碼可由特定生成多項式生成。設(shè)生成多項式為 g(x) = X16+X12+X5+1,其 8 位信息碼元的 CRC 碼表即表 51。表中數(shù)據(jù)采用十六進(jìn)制表示，Ox 是前綴。我們以 10011101 為例說明碼表的用法。將 10011101 倒序得 10111001，換算成十六進(jìn)制為b9，以 b9 為序號查表得 Oxb2cl 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制后，再倒序得 CRC 碼為1000101101001101。表 51 生成多項式 G(X)= X16+X12+X5+1 的 CRC 碼表 數(shù)據(jù)表達(dá)方式TEMIC 系列射頻卡和 U2270B 匹配使用時，根據(jù)兩者的基本特性，其調(diào)制方式只可能在曼碼和雙相位碼中擇一。不失一般性，選擇曼碼調(diào)制?！　〔捎寐a調(diào)制的數(shù)據(jù)表達(dá)方式由圖 52 可知，位數(shù)據(jù)的傳送周期（1P）規(guī)定了每傳送 1 位數(shù)據(jù)的時間是固定的，它由 RF/n 決定。其物理實質(zhì)是微控制器通過基站與應(yīng)答器中的存儲器（EEPROM）進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作。若載波頻率 fosc＝125kHz，位數(shù)據(jù)傳送率選 RF/32，則每傳送一位的時間（周期）為振蕩周期的 32 分頻，故位傳送周期為： 1P=1/(125kHz32)=256us圖 52 采用曼碼調(diào)制的數(shù)據(jù)表達(dá)方式根據(jù)本設(shè)計的器件，采用曼碼調(diào)制的數(shù)據(jù)，位數(shù)據(jù)1對應(yīng)著電平下跳，位數(shù)據(jù)0對應(yīng)著電平上跳。在一串傳送的數(shù)據(jù)序列中，兩個相鄰的位數(shù)據(jù)傳送跳變時間間隔應(yīng)為1P。若相鄰的位數(shù)據(jù)極性相同，則在該兩次位數(shù)據(jù)傳送的電平跳變之間，有一次非數(shù)據(jù)傳送的、預(yù)備性的（電平）空跳?！　‰娖缴咸?、電平下跳和兩個相鄰的同極性位數(shù)據(jù)之間的預(yù)備性空跳是確定位數(shù)據(jù)傳送特征的判據(jù)。本判據(jù)被定義為判據(jù)一（位數(shù)據(jù)檢測指標(biāo)）?！　》墙佑| IC 卡在讀操作時，另一須關(guān)注的問題是傳送的位數(shù)據(jù)序列起始標(biāo)志和結(jié)束標(biāo)志。廠商并未提供有關(guān)的資料，通過摸索，已基本掌握了其特征，為便于說明，請參見圖 53。圖 53 曼碼調(diào)制的數(shù)據(jù)串起始/結(jié)束標(biāo)志的時序圖在曼碼調(diào)制的數(shù)據(jù)串起始/結(jié)束標(biāo)志的時序特征圖 53 中，step_t 為讀操作步序，其確切含義見表 2。表 52 參數(shù) step_t 的含義含 義 置 step_t尚未進(jìn)入讀操作 0測到上跳后，經(jīng) 后又測到下跳 1置 step_t=1 后，經(jīng) 測到上跳 2根據(jù)圖 的條件判據(jù)，已開始接收數(shù)據(jù) 3收到第二個 ，前一個上跳存入的位指針bit_ptr=0，則為結(jié)束數(shù)據(jù)的接收4假定非接觸 IC 卡的存儲器內(nèi)存放的位數(shù)據(jù)序列為一非空集，則在若干位數(shù)據(jù)的跳變后，檢測到一電平上跳，經(jīng)過 發(fā)生電平下跳，再經(jīng)過 又發(fā)生電平的上跳，則該上跳即為起始標(biāo)志。 起始標(biāo)志即為結(jié)束標(biāo)志。這意味著非接觸 IC 卡的存儲器內(nèi)存放的數(shù)據(jù)包括起始標(biāo)志（即結(jié)束標(biāo)志）和位數(shù)據(jù)序列。讀操作時，是首尾相接、循環(huán)執(zhí)行的。 識別數(shù)據(jù)起始標(biāo)志和數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志，是通過參數(shù) stept 進(jìn)行的順序化判別，故stept 為讀操作的判據(jù)二（首尾檢測指標(biāo)） 。 非接觸 IC 卡在讀操作時，第三個須要關(guān)注的問題是，如何確定 、1P 和 三個特征判據(jù)？e5550 和 U2270B 的射頻振蕩頻率范圍在 100～150kHz，當(dāng)位傳送率選擇RF/32 時，即 fOSC 經(jīng)過 32 分頻后，上述的三個參數(shù)在不同的 fOSC 時，處于什么樣的范圍內(nèi)呢？請見表 53。表 53 、1P 和 三個特征判據(jù)所對應(yīng)的以 2us 為單位的計數(shù)值fosc/Khz 100 110 125 140 150tosc 10 9 8 7 32 分頻后的位傳送周期/us320 288 256 224 213時間間隔參數(shù) 以 us/2us 為單位的計數(shù)值 160/80 144/72 128/64 112/56 106/53 320/160 288/144 256/128 224/112 213/107 480/240 432/216 384/192 336/168 319/160由上可知，只要 、1P 和 的間期是不重疊的。根據(jù)采用 100～150kHz 和110～140kHz 兩組數(shù)據(jù)的對比可見，使用后者更合適。另一個辦法是：通過試驗，找到合適的間期指數(shù)，即可依此作為電平躍變的判別閾。這樣，在確保識別能力的前提下，又從工藝上降低了對于振蕩回路的頻率精度要求?！　「鶕?jù)上述振蕩頻率的變化范圍 110～140kHz，將編碼變化的不同間隔轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的間期指數(shù)，具體如表 54 所列： 表 54 delta 隨頻率變化的間期指數(shù)deltaDelta 的變化范圍（ 2us 為單位的計數(shù)值）間期指數(shù) prd_t 56r72 0 112r144 1 168r216 2 r=216 或 r=56 3由表可知 、1P 和 是識別數(shù)據(jù)起始標(biāo)志、位數(shù)據(jù)序列和數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志的間期特征值。 系統(tǒng)軟件工作的流程 復(fù)位 AT89C52 單片機與其他微處理器一樣，在啟動時都需要復(fù)位，使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。復(fù)位的主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。除 PC 之外，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表 55 所列。表 55 各特殊功能寄存器的復(fù)位值 即在 SFR 中，除了端口鎖存器、堆棧指針 SP 和串行口的 SBUF 外，其余的寄存器全部清 0，端口鎖存器的復(fù)位值為 0FFH，堆棧指針值為 07H，SBUF 內(nèi)為不定值。內(nèi)部RAM 的狀態(tài)不受復(fù)位的影響，在系統(tǒng)上電時，RAM 的內(nèi)容是不定的。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯識使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也須控復(fù)位鍵重新啟動。 狀態(tài)初始化 對于系統(tǒng)復(fù)位之后，要進(jìn)行計時器中的特殊功能寄存器和串口通行的特殊功能寄存器進(jìn)行初始化。初始化的工作就是根據(jù)串行通信的波特率還有所用的通信方式對相關(guān)的特殊功能寄存器進(jìn)行設(shè)置初始值。 由于本非接觸式 IC 卡讀卡器與 PC 機進(jìn)行的串口通信采用方式 1 的異步通信，且波特率為 9600b/s。因此要對以下的幾個特殊功能寄存器進(jìn)行付值。 SP=0060H SCON=0050H TMOD=0000H TH1=00FCH TL1=00FCH PCON=0000H通過修改這些特殊功能寄存器的值就可以對所要求的通信方式進(jìn)行選擇了。 流程圖 對于要編寫程序來說，畫流程圖程序結(jié)構(gòu)設(shè)計時的一重要方式，本系統(tǒng)軟件部分的整體流程圖如圖 54 所示：開始、復(fù)位狀態(tài)初始化開中斷有卡？讀卡讀取完畢？傳送到 PC傳送完畢？NONONOYESYESYES 圖 54 系統(tǒng)軟件整體流程圖圖 54 只是表達(dá)程序的總體流程，但是其中的很多子程序和分支都沒有表達(dá)出來，其中讀卡子程序的流程圖如圖 55 所示：檢測數(shù)據(jù)起始標(biāo)識找到數(shù)據(jù)起始位？讀取卡內(nèi)數(shù)據(jù)存取數(shù)據(jù)讀取正確？RETNONOYESYES 圖 55 讀卡子程序的流程圖對于 PC 機與單片機進(jìn)行串行通信，要想保證通信成功，通信雙方必須有一系列的約定，即發(fā)送方在發(fā)送之前先發(fā)一聯(lián)絡(luò)信號，接收方接到聯(lián)絡(luò)信號后，回送一應(yīng)答信號，發(fā)送方收到應(yīng)答信號后再發(fā)送數(shù)據(jù)及校驗，接收方在接收完后進(jìn)行校驗，如果沒問題，就發(fā)回一個正確接收信號，如果數(shù)據(jù)有問題，則發(fā)回一個錯誤信號，要求重新發(fā)送數(shù)據(jù)?；卮舜谕ㄐ抛映绦蛄鞒虉D如圖 56 所示：發(fā)送聯(lián)絡(luò)信號收到應(yīng)答?發(fā)送字節(jié)按字符發(fā)送并計算累加和發(fā)送校驗和收到錯誤信號？RETNONOYESYES 圖 56 串口通信子程序流程圖6 測試報告測試步驟： （1）將讀卡器外圍線接好，即接上電源和連上與 PC 的 RS232 口連接的串行通信線 .。 （2）在 PC 機里打開串口通信調(diào)試程序，設(shè)置好端口（COM1） 、波特率（9600b/s） 、數(shù)據(jù)位（8 位） 。 （3）分別將 E5550 非接觸式 IC 卡和 H4001 非接觸式 ID 卡靠近讀卡器的讀卡線圈，讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。 （4）記下串口通信調(diào)試程序中所讀取到的數(shù)據(jù)加以分析。測試結(jié)果： 經(jīng)過測試，該讀卡器能夠分別從 E5550 非接觸式 IC 卡和 H4001 非接觸式 ID 卡中讀取卡內(nèi)的數(shù)據(jù)，由讀卡器讀取的 IC 卡的數(shù)據(jù)為 32 位，ID 卡的數(shù)據(jù)為 128 位。經(jīng)過多次試驗，發(fā)現(xiàn)并不是每次都能讀到卡里的數(shù)據(jù)，且有時候會出現(xiàn)同一張卡讀到不同數(shù)據(jù)的情況，而且如果是兩張卡同時一起讀就會發(fā)生錯誤。7 總結(jié)本設(shè)計是以 ATMEL 公司的 TEMIC 系列的 E5550 非接觸式 IC 卡和 H4001 非接觸式 ID卡為對象，以及以該公司的 AT89C52 單片機為主控芯片和 TEMIC 系列射頻卡的讀寫基站芯片 U2270B 為核心,而設(shè)計的一款射頻卡讀卡器。該讀卡器采用外接電源供電，具有蜂鳴器報警、和采用 RS232 接口同上位機通信的功能，能夠較好地滿足實際應(yīng)用的需求。 經(jīng)過測試，該讀卡器基本上能夠很快的從非接觸式 IC 卡和非接觸式 ID 卡中讀取數(shù)據(jù)，讀卡距離大概為 5~12mm，且操作簡單方便，由于本讀卡器的軟件程序還沒完善，因此本讀卡器對于同時多張射頻卡同時進(jìn)入讀卡區(qū)時會發(fā)生讀卡錯誤，但這樣對于本設(shè)計的所要求達(dá)到的性能方面沒太大的影響。雖然本讀卡器功能相對單一，但是由于采用的是低頻射頻卡及低頻讀卡芯片，所以對于高頻卡的讀卡器來說，本讀卡器的價格便宜，并且性能也較為穩(wěn)定，對于卡的操作也有一定的保密性，可以運用到一些對于有一定保密要求的場合，如食堂就餐打卡、公共事業(yè)收費打卡、智能門鎖等。致 謝參 考 文 獻(xiàn)李朝青. 1998. 單片機原理與接口技術(shù). 北京：北京航天大學(xué)出版社陳邦媛. 2022. 射頻通信電路. 北京：科學(xué)出版社譚浩強. 2022. C 程序設(shè)計. 北京：清華大學(xué)出版社王愛英. 2022. 智能卡技術(shù)——IC 卡. 北京：清華大學(xué)出版社王卓人，鄧晉軍，劉宗祥. 1999. IC 卡的技術(shù)與應(yīng)用. 北京：北京電子工業(yè)出版社羅繁，王煥磊，張保平. 2022. TEMIC 系列射頻卡讀寫器的研制. 電子技術(shù)應(yīng)用，2022（3）：2224邢中柱. 2022. 一種采用曼碼調(diào)制的非接觸 IC 卡讀寫程序編制 . 單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2022（8）：4750The Design of Contactless IC Card ReaderWu Zehuan(College of Engineering, South China Agricultural University Guangzhou 510642, China)Abstract：As the development of the worldwide puter and information technology, the global information era has e．Every country is taking actions for its development in high technology fields．Chinese IC card market maintained a momentum of fast growth, achieving a steady rise in both sales volume and sales revenue．The SIM card marker continued to grow fast．A series of projects like second generation ID card and allinone card and IT applications i