【正文】 從功能上看， COS可以分為四個模塊：通訊管理，命令解釋，文件管理和安全管理。其原因是除卡片以外的設(shè)備不會長時間處于無人監(jiān)視的狀態(tài)，只要做好封裝和受損報警裝置，就可以在很大程度上確保其不受攻擊。具體實施反物理攻擊的典型方法有以下幾種： 第一種方法是通過燒斷熔絲，使測試功能不可再激活（測試功能是射頻卡用芯片制造商提供的對射頻卡用芯片進行全面檢測的功能，這一功能對射頻卡用芯片具有較大的操作性，不能激活測試功能將大大提高射頻卡用芯片的安全性）； 39 第二種方法是通過高或低電壓對射頻卡進行 檢測；第三種方法是用低時鐘工作頻率的檢測；第四種方法是對防止地址和數(shù)據(jù)總線的截?。坏谖宸N方法是用邏輯實施對物理存儲器的保護；第六種方法是對總線和存儲器的物理保護層。這些保護措施是基于對射頻卡用芯片可能進行的物理攻擊（探測）進行全面的分析后采取的有效防御方法。用戶數(shù)據(jù)放在被加密邏輯保護的 EEPROM中， COS掩膜在 ROM中，以保證代碼安全。射頻卡系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，兩個部分的相應(yīng)安全機制共同作用，才能最大限度的保證系統(tǒng)的信息安全。 36 實現(xiàn)該功能的子程序的流程圖見圖 36所示。鍵盤功能處理主程序的流程圖見圖 34所示。本設(shè)計已達到上述要求，單片機主程序流程圖如圖 32所示。在成功執(zhí)行防沖突操作之后，或在任何時候當(dāng)程序員想實際地與已知序列號的卡片進行通信時，必須執(zhí)行選擇卡片操作，以建立與所選卡片的通信，同時返回該卡片的 size字節(jié)。 31 讀寫器對 RITRPW4FF卡片的操作流程圖 復(fù)位應(yīng)答操作將通知 RFM001射頻模塊在天線的有效工作范圍（距離）內(nèi)尋找卡片。很多外圍器件如存儲器、監(jiān)控芯片等也提供 I2C接口。應(yīng)答信號：接收數(shù)據(jù)的 IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的 IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線I N P U T 11I N P U T 22I N P U T 33I N P U T 44I N P U T 55I N P U T 66I N P U T 77I N P U T 88I N P U T 99I N P U T 1010I N P U T 1111I N P U T 1212I N P U T 1313I N P U T 1414I N P U T 1515I N P U T 161617171818191920202121U4G A L 22 V 10 DR 331KR 481KR 471KK 16S W P BK 15S W P BK1S W P BV C C V C C V C C............ 30 上，卻彼此獨立，互不相關(guān)。 I2C總線 是由數(shù)據(jù)線 SDA和時鐘 SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 MAX232的特點：單 5V電源工作； Lin BiCMOS； TM工藝技術(shù)；兩個驅(qū)動器及兩個接收器； 士 30V輸入電平；低電源電流：典型值是 8mA；符合甚至優(yōu)于 ANSI標(biāo)準(zhǔn) EIA/TIA232E及 ITU 29 推薦標(biāo)準(zhǔn) ；可與 Maxim公司的 MAX232互換； ESD保護大于 MILSTD883標(biāo)準(zhǔn)的 20xxV。這些接收器具有 的典型遲滯，而且可以接收 土 30V的輸入。其電路圖如 215所示。 鍵盤電路 RS232 接口電路和 EEPROM 設(shè)計思想 1. 鍵盤電路 鍵盤采用中斷方式的編碼鍵盤，僅當(dāng)有惟一一個鍵按下時，向單片機發(fā)送中斷信號并提供所按的鍵的編碼（ 4個二進制 位）。單片機工作頻率為 以和射頻模塊及 RS232匹配。比較的結(jié)果由 。 AT89C2051把原地址與數(shù)據(jù)總線有關(guān)的引腳全部壓縮掉，成為 20腳封裝。 AT89系列以 MCS51系列單片機為內(nèi)核，兩者指令系統(tǒng)完 全兼容，其片內(nèi)abfcgdeGND1234567abcdefg 8dpdp 9Q03Q14Q25Q36Q47Q58Q69Q710DSB2DSA1CP12Cr11U574 L S 16 4Q03Q14Q25Q36Q47Q58Q69Q710DSB2DSA1CP12Cr11U674 L S 16 4R 171KR 181KR 191KR 201KR 211KR 221KR 241KR 231KR 251KR 261KR 271KR 281KR 291KR 301KR 321KR 311KabfcgdeGND1234567abcdefg 8dpdp 9D S ?R E S 189C 20512 3+ 5V+ 5V 26 程序存儲器采用閃爍存儲技術(shù)，具有電可編程、電可擦除，且編程時間短，擦除時間短（ 4K字節(jié)存儲器編程約 3秒，擦除時間約 1Oms），并可反復(fù)編程，數(shù)據(jù)不易揮發(fā)。 AT89 系列單片的核心是 8031，在軟件和硬件方面與 MCS51 系列完全兼容， AT89 系列的指令與有關(guān)定義和 MCS 一 51 完全相同， MCS— 51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)編寫的程序可以直接使用。 RST（第 12 腳）為復(fù) 位端，當(dāng) RST=O 時，移位寄存器各位復(fù)位為 1，只有當(dāng) RST=1 時，時鐘脈沖才起作用。 74164 雙向移位寄存器，可實現(xiàn)串行輸入，并行輸出。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的 I/O 接口用于筆劃段字形代碼。 圖 212 并行譯碼顯示方式 方案二：串行 并行轉(zhuǎn)換方式。單片機控 23 制和協(xié)調(diào)讀 寫器各功能模塊的工作；射頻模塊和天線實現(xiàn)了讀寫器和射頻卡之間的通信；外圍電路包括電源電路、 EEPROM、 RS232接口、鍵盤電路和 LED顯示電路等功能模塊。 表 28 用戶數(shù)據(jù)寫入格式 數(shù)據(jù)功能 數(shù)據(jù)位置 數(shù)據(jù)值 持續(xù)時間 寫操作命令 第 1 byte BBH 16ms 寫操作密碼 第 2 byte EBH 16ms 寫入數(shù)據(jù) 第 312 byte 10 byte 用戶數(shù)據(jù) 160ms 結(jié)束標(biāo)志 第 13 byte 00H 16ms 結(jié)束標(biāo)志 第 14 byte 03H 16ms 圖 29 位寫入格式 4. 天線 天線采用 SA110，該天線用漆包線繞成，外形呈圓形，屬于近場耦合線圈天線。 21 圖 27 1個字節(jié)的傳輸格式 3. 射頻卡的寫入格式 要將用戶數(shù)據(jù)寫入 RITRPW4FF射頻卡，應(yīng)遵循表 33所示格式。 表 24 RITRPW4FF具體性能指標(biāo) 性 能 參 數(shù) 存儲器 80Bits 可讀 /寫 工作頻率 調(diào)制方式 FSK 傳送協(xié)議 HDX（半雙工） 電源 來自讀寫器（無線） 典型讀寫區(qū)域 =100cm 典型編程范圍 指定可讀空間的 30% 典型讀時間 70ms 20 典型編程時間 309ms 操作與存放溫度 25～ +50 攝氏度 材質(zhì) PVC 2. 數(shù)據(jù)在 RITRPW4FF 射頻卡中的存儲格式 包含 Start Byte共有 14bytes數(shù)據(jù)，如表 25所示。 本系統(tǒng)分別選用 RFM001射頻模塊、卡片封裝的 RITRPW4FF射頻卡和SA110天線。 TIRIS是美國德州儀器公司所開發(fā)出的無線感應(yīng)辨識系統(tǒng)，其工作原理是：先由射頻模塊透過天線發(fā)出 ，充電時間一般在 1550ms左右，此時若有感應(yīng)器在此磁場范圍內(nèi)，就會利用磁能轉(zhuǎn)換的原理，將接受到的電磁波轉(zhuǎn)換為其所需的電能，并將感應(yīng)器內(nèi)所存有的數(shù)據(jù)以 FM調(diào)頻的方式傳送回去，此時射頻模塊停止發(fā)射電磁波，并經(jīng)由天線接收感應(yīng)器傳回的數(shù)據(jù)，并進行譯碼動作 ，如此便完成讀卡的動作。EEPROM的主要缺點是寫入信息時需要較高的供電電壓，正有被 RAM或 FRAM閃存取代的趨勢。 3．?dāng)?shù)字電路部分 射頻卡的數(shù)字電路部分通常是一個數(shù)字電路芯片。 本設(shè)計制作的射頻卡讀寫器采用近場感應(yīng)線圈天線。 遠場輻射天線：遠場輻射天線主要由電場偶極子天線、對稱振子天線以及微帶天線所組成。 17 圖 23 典型非接觸式射頻電路 1．天線 射頻卡天線主要用于接收射頻卡的射頻能量及信息，并發(fā)射射頻卡的相關(guān)信息，它是射頻卡和讀寫器進行數(shù)據(jù)交換的橋梁，是整個射頻識別系統(tǒng)的源泉。本文設(shè)計的讀寫器工作于低頻頻段（ ） 。然后，根據(jù)解碼信息判斷讀寫終端發(fā)來的命令要求，若是讀取卡內(nèi)信息則控制邏輯電路從存儲器中讀取有關(guān)信息；若是修改卡內(nèi)信息則有關(guān)控制邏輯啟動電壓泵將2V工作電壓提升到 15V，以便對卡內(nèi) 的存儲器（ EEPROM）中內(nèi)容進行重新寫入編程。本設(shè)計采用的射頻卡的工作頻率為 。射頻卡的頻率容許的偏差要受到制造容許偏差或金屬環(huán)境的限制，但是，對識別的可靠性來說是沒有問題的。 177。 不能對進入振蕩器磁場的進入速度施加限制，只能考慮 以無限小的速度接近振蕩回路時所產(chǎn)生的一種無限小的降落。這種線圈電流的短時上升（或線圈電壓下降）被稱作降落（ Dip）。如果人們將振蕩回路移入交變場附近，那么，能量便通過振蕩回路的線圈感應(yīng)出交變磁場能量（感應(yīng)定律）。本章將首先介紹非接觸式射頻卡系統(tǒng)的工作原理和工作流程，然后再對非接觸式射頻卡的內(nèi)部電路和部件進行選擇和設(shè)計。 13 AT89 系列單片機的特點： 第一 、 AT89 系列 采用的是 MCS51 的核心，十分容易為廣大用戶所接 受，所以更容易推廣； 第二、 AT89 系列單片機 內(nèi)部基本保持了 80C31 的硬件 I/O 功能 ；第三、 AT89 系列單片機 的 Flash 存貯器技術(shù)，可重復(fù)擦 /寫 1000 次以上， 可反復(fù)使用 ； 第四、 AT89 系列單片機 更適合小批量系統(tǒng)的應(yīng)用，容易實現(xiàn)軟件的升級。但 80C31 片內(nèi)并無程序存儲器，需外接ROM。 AT89 系列的引腳排列、定義與 MCS51 完全一致，可以直接替換。雖然 PIC 在這方面已不能與新型的 TI－ MSP430 相比，但在大多數(shù)應(yīng)用場合還是能滿足需要的 。PIC 在推出一款新型號的同時推出相應(yīng)的仿真芯片，所有的開發(fā)系統(tǒng)由專用的仿真芯片支持，實時性非常好。 PIC 的高檔型號，如 PIC16C74（尚不是最高檔型號）有 40 個引腳，其內(nèi)部資源為 ROM 共 4K、 192 字節(jié) RAM、 8 路 A/D、 3 個 8 位定時器、 2 個 CCP 模塊、三個串行口、 1個并行口、 11 個中斷源、 33 個 I/O 腳 ；第二、 精簡指令使其執(zhí)行效率大為提高。比如，一個摩托車的點火器需要一個 I/O 較少、 RAM 及程序存儲空間不大、可靠性較高的小型單片機，若采用 40 腳且功能強大的單片機，投資大不說，使用起來也不方便。它的指令速度比同類單片機的提高五倍左右，程序存儲器可節(jié)約一半。 本系統(tǒng)采用電腦顯示器，它的讀寫操作，屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的，顯示清晰， 它直接由數(shù)據(jù)線與主機相連接 。 根據(jù)頻率范圍，使用不同的方法將天線線圈連接到讀寫器發(fā)送器的輸出端，通過功率匹配將天線線圈直接連接到功率輸出級，或通過同軸電纜來饋送到天線線圈 。作為通信協(xié)議使用的是各不相同的、 常常是自定義的協(xié)議?；谛阅苌系脑颍瑢?ASIC的訪問是通過微處理器總線 (面向寄存器的 )實現(xiàn)的。傳送到射頻卡中去的數(shù)據(jù)通過發(fā)送器分支，而來自射頻卡的數(shù)據(jù)通過接收器 (即讀寫器 )分支來接收。所有 RFID系統(tǒng)的讀寫器均可簡化為三大基本功能模塊： 由收發(fā)系統(tǒng)組成的高頻接口、控制系統(tǒng)以及和外界其它設(shè)備通信用的各種標(biāo)準(zhǔn)接口，如 USB接口、 RS232接口、 RS485接口、與 Inter連接的網(wǎng)口以及與打印機相連的并口等。對于一個非接觸式數(shù)據(jù)載體的讀寫操作，一般是嚴(yán)格按照“主 從”原則來進行數(shù)據(jù)交換，這意味著讀寫器和射頻卡的所有動作均應(yīng)有通信協(xié)議或軟件來控制。 射頻讀寫器系統(tǒng)的設(shè)計 讀寫器終端在射頻卡系統(tǒng)中起著橋梁紐帶的作用。非接觸式卡完全密封的形式及無接觸的工作方式， 使之不受外界不良因素的影響，從而使用壽命完全接近芯片的自然壽命，因而卡本身的使用頻率和期限以及操作的便利性都大大的高于接觸式卡。 綜合以上比較，本設(shè)計由于是對商品信息記錄的所以最后采用無源射頻卡。無源射頻卡在讀寫器的響應(yīng)范圍之外是處于無源狀態(tài)，沒有自己的供電電源（電池），只是在讀寫器的響應(yīng)范圍之內(nèi)，這類射頻卡才會從讀寫器的射頻場中獲取能量供數(shù)字電路部分使用 。在睡眠狀態(tài)有源射頻卡的功耗一般很小，因此一個拇指大小的鈕扣電池可以保持很長的工作時間。 方案一：有源射頻卡系統(tǒng)。