【導(dǎo)讀】隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展,智能卡已經(jīng)在我們的生活中隨處可見(jiàn)。逐漸取代傳統(tǒng)的接觸式IC卡，成為智能卡領(lǐng)域的新潮流。研究、開(kāi)發(fā)射頻識(shí)別卡的。讀寫(xiě)技術(shù)與讀寫(xiě)設(shè)備，對(duì)其推廣有著重要的實(shí)際意義。近幾年來(lái)，非接觸式射頻卡的。與傳統(tǒng)的接觸式卡相比，利用射頻識(shí)別技術(shù)開(kāi)發(fā)的非接觸式識(shí)別器，無(wú)論在。系統(tǒng)壽命、防監(jiān)聽(tīng)、防解密等性能上都具有很大的優(yōu)勢(shì)。為此，本文給出了利用。ATMEGA16、MF-RC500、Mifare卡來(lái)構(gòu)建非接觸式讀寫(xiě)器。結(jié)論述，并提出了一些尚待解決的問(wèn)題。射頻技術(shù)發(fā)展及對(duì)未來(lái)的展望----------------------------------------------1-. 射頻設(shè)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)---------------------------------------------------------4-

　　

【正文】 （ 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 ????? usM H zTQ （ 35） 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 （ 4） 由于元件的容差和對(duì)溫度的依靠 ,我們建議 Q 因子的值取 35。 要降低原始的 Q 因子要求如下圖所示增加一個(gè)外部電阻 REXT。 REXT 的值用下面的公式算出： A N TA N TA N TA N TEXT RLRLR ?????? 35WQW RR （ 36） 在前面已經(jīng)提到，我們推薦在設(shè)計(jì)直接匹配天線的天線線圈時(shí)使用中心抽頭。這樣，外部電阻就被分成兩個(gè)相等的部分。減少天線品質(zhì)因子的完整電路如圖 5 所示 4 軟件程序設(shè)計(jì) RC500 控制主要通過(guò)讀寫(xiě) RC500 的寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的， RC500 共 64 個(gè)寄存器。簡(jiǎn)單的應(yīng)用的話只需要用到其中的幾個(gè)，最多的是 FIFODATA（數(shù)據(jù) 堆棧）、COMMAND（命令）、 PRIMARYSTATUS(標(biāo)記 )等。 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。 MFRC500T X 1T G N DT X 2天線線圈C 0C 0C 5C 5C pC pR e x tC v a rR e x tL 0L 0 圖 36 RC500 與天線連接電路 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 顯示電路設(shè)計(jì) 顯示電路工作原理 （ 1） LED 數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 通常使用的 LED 是由 7 個(gè)發(fā)光二極管排列成的 ，七段 LED 的陽(yáng)極連在一起稱(chēng)為共陽(yáng)極接法，而陰極接在一起的稱(chēng)為共陰極接法 。 每段 LED 的筆畫(huà)分別稱(chēng)為 a、b、 c、 d、 e、 f、 g，另外有一段構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)。一位顯示器數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)如圖所示。 abcedgfabcdefg 圖 37 數(shù)碼管結(jié)構(gòu) a bcd efg 圖 38 共陰極解法 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 abcd efgv c c 圖 39 共陽(yáng)極解法 LED 的工作原理 在選用共陰極的 LED 是，只要在某一發(fā)光二極管加上高 電平，該段即點(diǎn)亮，反之則暗。而選用共陽(yáng)極的 LED 時(shí)，要使某一段發(fā)光二極管發(fā)亮，則需加上低電平，反之則暗，為了保護(hù)各段 LED 不被損壞，需要外加限流電阻。為了要顯示某個(gè)字形，則應(yīng)使此字形的相應(yīng)段點(diǎn)亮，也即送一個(gè)不同的電平組合代表的數(shù)據(jù)來(lái)控制 LED 的顯示字形，此數(shù)據(jù)稱(chēng)為字符的段碼。數(shù)據(jù)字位數(shù)與 LED 段碼的關(guān)系如表： 表 32 數(shù)據(jù)字位數(shù)與 LED 段碼的關(guān)系 數(shù)據(jù)位 七段碼 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 a b c d e f g dp 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 56027341AC98EDB顯 示 字 符 共 陰 段 碼共 陽(yáng) 段 碼顯 示 字 符 共 陰 段 碼共 陽(yáng) 段 碼F6 6 H0 6 H6 D H5 B H6 F H4 F H3 F H0 7 H7 F H7 D H9 9 HF 9 H9 2 HA 4 H9 0 HB 0 HC 0 HF 8 H8 0 H8 2 H7 9 H7 C H7 1 H3 9 H5 E H7 7 H8 6 H8 3 H8 E HC 6 HA 1 H8 8 H 圖 310 常用字符顯示編碼表abcedgfabcdefgP 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 7 圖 311單個(gè)數(shù)碼管顯示接口電路 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 4． 軟件程序部分 軟件操作流程 對(duì) MFRC500 的操作流程 （ 1）上電初始化 MFRC500 的 E2PROM 存儲(chǔ)器塊地址 1 和 2 的內(nèi)容用于在初始化階段自動(dòng)對(duì)MFRC500 寄存器 10H～ 2FH 初始化，制作時(shí)寫(xiě)入 E2PROM 的默認(rèn)值。當(dāng)上電的時(shí)候，基站芯片立即將 E2PROM 中塊 1 和塊 2 的內(nèi)容復(fù)制出來(lái)進(jìn)行寄存器的初始化。我們?nèi)绻M(jìn)行下 一步的工作，那就必須等待初始化完成，該過(guò)程是否完成可以通過(guò)不斷讀取 COMMANND 寄存器來(lái)判斷，如果該值是 3FH，那就說(shuō)明初始化正在進(jìn)行中；如果該值為 00H，那就說(shuō)明初始化已經(jīng)完成。 在初始化完成后，應(yīng)將 80H 寫(xiě)進(jìn)頁(yè)面寄存器中，用于初始化微處理器的接口電路。 （ 2）頁(yè)面寄存器的置位 根據(jù)在本項(xiàng)目中使用到的寄存器進(jìn)行相關(guān)的頁(yè)面寄存器設(shè)置。也就是將00H 寫(xiě)進(jìn)對(duì)應(yīng)的頁(yè)面寄存器中，用于激活線型尋址模式。 （ 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。本項(xiàng)目采用芯片的默認(rèn)密碼（ 12 個(gè) F），該密鑰逐一寫(xiě)進(jìn)起始的地址為 1A0H（該地址可根據(jù)實(shí)際需要自行更改）的寄存器中。這一過(guò)程可通過(guò)查詢(xún) SecondaryStatus 寄存器的第 6 位，用于判斷是否已經(jīng) 完成對(duì) E2PROM 的編程。 (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。 ) 對(duì) M1 卡的操作流程 在與 M1 卡的進(jìn)行通信時(shí)，命令序列不再是直接發(fā)送到 COMMAND 寄存器中，而是先寫(xiě)進(jìn) FIFODATA 寄存器中，然后再把 Transmit/Transceive 的命令碼寫(xiě)進(jìn)COMMAND 寄存器，從而實(shí)現(xiàn)與卡的通信。 （ 1）卡呼叫 當(dāng)一張 M1 卡片處在卡片讀寫(xiě)器的天線的工作范圍之內(nèi)時(shí)，程序員控制讀寫(xiě)器向卡片發(fā)出卡呼叫命令。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)。如果不進(jìn)行復(fù)位請(qǐng)求操作，讀寫(xiě)器對(duì)卡片的其它操作將不會(huì)進(jìn)行； （ 2）外圍沒(méi)卡狀態(tài) 當(dāng)完成第一個(gè)步驟的卡呼叫時(shí)，如果外圍不存在射頻卡，這時(shí) FIFODATA寄存器中就會(huì)存在一個(gè)固定的返回值，根據(jù)這個(gè)返回值可以編寫(xiě)一段程序用于防止整個(gè)程序繼續(xù)運(yùn)行下去。把這段程序和之前的部分構(gòu)成一個(gè)循環(huán)后， 將電路板通電，利用示波器觀察 Tx1 口或 Tx2 口的波形，通過(guò)判斷波形可以看出讀卡器電路（未接天線）是否完好。在制作項(xiàng)目的時(shí)候我就利用這個(gè)方法檢查處理了多處錯(cuò)誤。 （ 3）防碰撞 操作 如果有多張 M1 卡片處在卡片讀寫(xiě)器的天線的工作范圍之內(nèi)時(shí)， 它們將會(huì)同時(shí)響應(yīng)。 MFRC500 支持 ISO14443A 定義的算法 ，通過(guò)所謂的防碰撞處理來(lái)解決卡序列號(hào)的數(shù)據(jù)沖突。該方法的基礎(chǔ)是檢測(cè)位沖突的能力。由于寄存器 ErrorFlag 的CollErr 位當(dāng)檢測(cè)到 1 個(gè)位沖突時(shí)，該位會(huì)自動(dòng)置位，所以在本項(xiàng)目中利用這一點(diǎn)，通過(guò)不斷地查詢(xún)判斷該 位，直到正確讀取 M1 卡的序列號(hào)為止 [5]。在讀取正確的卡號(hào)后，將該序列號(hào)從 FIFODATA 中讀出并存到 MCU 的 RAM 中，以便后面的使用 ； （ 4） 卡 激活 操作 完成了上述二個(gè)步驟之后， 將命令序列“ 0B7H 04H 待激活的卡片序列號(hào)”寫(xiě)進(jìn) FIFODATA 寄存器中，然后把 Transceive 的命令碼寫(xiě)進(jìn) COMMAND 寄存器中，該動(dòng)作實(shí)現(xiàn)將處于休眠狀態(tài)的 M1 卡激活； （ 5）三重驗(yàn)證 執(zhí)行 Cryptol 加密算法來(lái)確保對(duì) M1 卡的驗(yàn)證。為了確保有效的驗(yàn)證， MFRC500 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 密鑰緩沖區(qū)內(nèi)的密鑰必須是正確的。 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)。注：在本項(xiàng)目中，通過(guò)不斷查詢(xún)?cè)撐?，用于判斷是否通過(guò)驗(yàn)證。如果通過(guò)驗(yàn)證，那么就直接進(jìn)行卡的各種操作；如果沒(méi)有通過(guò)驗(yàn)證，則重新進(jìn)行卡呼叫； 驗(yàn)證（某區(qū)）通過(guò)后，對(duì)該區(qū)的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)就不再要密碼傳輸了。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。真正認(rèn)證的不是 KEYA 了，而是經(jīng)過(guò)加密運(yùn)算的一組數(shù)據(jù)。 （ 6）對(duì)卡的各種 操作 直接對(duì)卡進(jìn)行讀寫(xiě)增減值操作，也就是通過(guò)在 FIFODATA 上寫(xiě)入命令參數(shù)及數(shù)據(jù)，通過(guò)寫(xiě)命令 IEH 到 COMMAND 寄存器實(shí)現(xiàn)。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。 由于在本項(xiàng)目中 M1卡控制位值采用默認(rèn)值（ FF078069） ,即校驗(yàn) KEYA或 KEYB正確時(shí)，允許讀出和寫(xiě)入數(shù)據(jù)，也可以對(duì)塊值進(jìn)行加減等操作。如果修改控制位值，對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)密碼也應(yīng)該隨之改變，并且對(duì) 卡的操作動(dòng)作也有一定的變化；在修改卡密碼的時(shí)候，特別要注意控制位取的是什么樣值。 顯示電路的軟件程序 顯示程序流程如下圖 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 開(kāi) 始送 段 碼 首地 址顯 示 緩 沖區(qū) 取 數(shù)讀 段 碼送 顯 示 圖 41 顯示流程 單片共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼管顯示程序如下： MOV PO， OCOH ；顯示數(shù)碼 0 MOV DPTR， TAB ；段碼首地址 MOV A， 30H ；顯示緩沖區(qū)取數(shù) MOVC A， @A+DPTR ；讀段碼 MOV PO， A ；送顯示 軟件程序流程圖 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 上 電 初 始 化卡 呼 叫讀 卡 序 列 號(hào)YN檢 測(cè)碰 撞YN存 卡 序 列 號(hào)卡 激 活三 重 驗(yàn) 證NY執(zhí) 行 各 種卡 操 作開(kāi) 始 圖 42 軟件程序流程圖 讀卡程序 參見(jiàn)附錄 B（ 讀卡程序 程序） 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 5． 系統(tǒng)仿真 仿真內(nèi)容簡(jiǎn)介 本系統(tǒng)采用 protues 和 keil 軟件進(jìn)行仿真，由于 protues 元件庫(kù)的限制，射頻芯片 MFRC500 使用 SRAM 芯片 6255 取代，單片機(jī)使用 ATMEGA16，在進(jìn)行射頻系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)上增加了顯示的仿真， 在 以 彌補(bǔ)缺少部分元件的缺憾。 軟件應(yīng)用簡(jiǎn)介 protues 軟件介紹 Protues 軟件是英國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。它不僅具