【正文】 幀命令類型（ 1Byte）：表示所用信號幀的識別標志，即信號幀分類中的各類型信號的標志字節(jié)。 ：當 PC 寫數據時 MCU 向 PC 報告數據已正確接收的信號。 在 PC 寫數據時，遵循“寫命令－等回應－報告”，即 PC 下達一寫命令（此時所要寫的數據含于此命令中），等待 MCU 發(fā)來的已正確接收的回應信號，并向應用程序報告此命令執(zhí)行完畢。程序設計除了要讓蜂鳴器能夠發(fā)出聲音之外還要讓蜂鳴器能夠連續(xù)發(fā)出不同音長及音調的聲音，使蜂鳴器能夠基于不同功能發(fā)出不同的報警信號。 PiccRead 函數主要代碼及相 關注釋見附錄。 讀取卡片 前面幾個步驟完成后，說明卡是本系統(tǒng)的卡，安全檢查全部通過， Mifarel 卡可以正常讀寫了。經 一步后才真正選中了一張要操作的卡，以后的操作都是對這張卡進行的。防沖突指令只是獲得一張 Mifarel 卡的序列號，并沒有真正選中這張卡中應由下一步 Select 指令完成。 防沖突 防沖突就是從多張卡中選出一張卡柬操作，又叫防碰撞、防重疊。 Reques ta11，在天線范圍內所有符合條件的卡，無論是處于 IDLE 狀態(tài)還是HALT 狀態(tài)的卡，都會響應。 發(fā)送詢問指令 根據非接觸式 IC 卡的功能組成及工作原理可知， Mifarel 卡是一種以被動方 式工作的卡，剛進入射頻區(qū)的卡上電進入 IDLE 狀態(tài)，它通過吸收感應區(qū)內的磁 場能量來工作，不會首先發(fā)出信號，讀卡設備必須不斷地發(fā)出請求信號，符合 條件 的卡才會響應。微控制器 MCU 通過對內部寄存器的寫和讀，可以預置和讀出系 統(tǒng)運行狀況。 寄存器設定初始值 MFRC500 芯片的內部寄存器按頁分配，并通過相應尋址方法獲得地址。為了保證對卡片操作的合法性，在對卡片進行操作之前必須在卡片和讀卡器之間進行認證操作。 如果有 Mifare 卡片存在，這一操作將分別與每一張 Mifare 卡片進行通信，讀取 MIFARE 卡片上的卡片類型號 TAGTYPE 兩個字節(jié) ，由 MFRC500 傳遞給 MCU，進行識別處理。 C2 電容值的大小嚴重影響讀卡器的性能，也就是影響讀卡器的讀寫距離。本論文設計的讀卡器中，天線采用 65mm 54mm，圈數為方形天線 [26]。天線一般設計為三圈，可以設計為圓形或者方形天線。選擇的品質因數過高，會導致帶寬縮小，從而明顯地減弱應答器接收到的調制邊帶。蜂鳴器驅動電路 [18]如圖 所示： 圖 蜂鳴器驅動電路 4． 4 非接觸式 IC 卡讀卡器天線設計 電感藕合式射頻識別系統(tǒng)的讀寫器天線用于產生 磁通量，而磁通量用于向非接觸式 IC 卡提供電源并在讀卡器與非接觸式 Ic 卡之間傳輸信息。 232 的電路連接如圖4． 4[28][29]所示： 圖 4． 4 232 的電路連接圖 電源供應電路設計 穩(wěn)壓芯片的選取 本讀卡器內所有芯片的工作電壓均為 5V，讀卡器采用外接電源供電， 220V市電經變壓器降壓，再經穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓成 5V 后供應讀卡器內芯片。 232 是 XIM公司生產的專用串行接口芯片，包括 2 路接收器和驅動器，我們只用其中一路發(fā)器。 AT89C51 的引腳 AT89C51 引腳配置圖如圖 [14]所示。 MOTOROLA 公司的仿真器支持匯編語言編譯器及 C 編譯器，但其價格也非常昂貴。 非接觸式 IC 卡讀卡器結構框圖 非接觸式 IC 卡讀卡器硬件電路包括以下幾個部分：微控制器、 MIFARE 讀寫芯片、天線匹配電路、天線、 RS232 通信電路、復位電路、電源電路、 LED 狀態(tài)顯示和蜂鳴器驅動電路等，分布于兩塊電路板上，即控制電路板和天線電路板。 4 射頻模塊連接電路圖 MF RC500 的低電檢測與復位引腳 RSTPD 和產生中斷信號引腳 IRQ 分別與AT89C51 的 P3． 2 與 P3． 3 口相連，并通過 TXl、 TX2 連接有源天線，通過合適的濾波與匹配電路連接到 RX 引腳，如圖 3． 7 所示： 圖 3． 7 射頻模塊連接電路圖 第四章 非接觸式 IC 卡讀卡器硬件電路設計 引言 目前新型智能儀器儀表多以單片機為核心。第 5 位 CRC8 為 0 表示 CRC． 16 校驗，為 1 表示 CRC． 8 校驗。第 0 位 COLLERR檢測位沖突。第 5 位 ACESSERR 為 0 將指示開始 EEPROM 的相關操作，為 1 表示不能讀寫EEPROM。第 0 位 FLuSHFIFO置 1 將清除 FIFO 的讀寫指針，此時 FIFOLENGTH 長度 變?yōu)?0。第 3 位置 1將使加 密單元工作，即與卡的所有數據通訊將加密。第 O 位 LOALERTIEN 為 LOALERTIRQ 請求位，不能由用戶置 l 或清 0，須通過 SETIEN 來置 1 或清零。第 3 位 RXlEN 為接收中斷請求位，不能由用戶置 1 或清 0，除非通過 SETIEN 來置 1 或清零。 FIFO 長度寄存器 RegFIFOLength ：字節(jié)地址 04H，最高位沒有用，低 6 位用于表示當前 FIFO 已接收到的字節(jié)長度。當 RXWAIT 寄存器時間超時則置位， RXWAIT 這個寄存器經常需要改寫，目的是在發(fā)送命令后，等待一段時間再去讀錯誤標志位，以驗證是否命令執(zhí)行正確；“ 110”表示激活接收 ，接收開始；“ 111”為正在接收數據。 FIFO 數據寄存器 RegFifoData ： 64 字節(jié)先進先出緩沖器，字節(jié) 地址 02H。 命令寄存器 RegCommand ：字節(jié)地址 01H。這種情況下， MFOUT 提供內部產生的 NPAUSE 信號而 MFIN 連接到外部輸入的 OMP 信號。它可以處理管腳 MFIN 和 MFOUT 處的 Mifare 核心模塊的基帶信號 NPAUSE 和 KOMP，管腳說明如表 3． 7 所示： 名稱 類型 功能 MFIN 帶施密特觸發(fā)器的輸入 MIFARE 接口輸入 MFOUT 輸出 MIFARE 輸出 表 MIFARE 接口引腳 模擬電路可通過 Mifare 接口獨立使用。 ⑤復位管腳 復位管腳禁止了內部電流源和時鐘并使 MF RC500與微控制器總線接口脫開。它對振蕩器、模擬解調器和解碼器電路供電。天線收到的信號經過天線匹配電路送到 RX 腳。方便的并接口可直接連接到任何 8 位微處理器，這樣給讀卡器終端的設計提供了極大的靈活性。內部的發(fā)送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅動操作距離的天線 可達 100mm 。下面對本論文中用到 MFRC 500 讀寫模塊進行詳細介紹 [11]。下面將對密碼 A，密碼 B，存取控制與數據區(qū)的關系加以說明：存取控制的結構如表 [7]所示： 位： 7 6 5 4 3 2 1 0 C2X3_b C2X2_b C2X1_b C2X0_b C1X3_b C1X2_b C1X1_b C1X0_b C1X3 C1X2 C1X1 C1X0 C3X3_b C3X2_b C3X1_b C3X0_b C3X3 C3X2 C3X1 C3X0 C2X3 C2X2 C2X1 C2X0 BX7 BX6 BX5 BX4 BX3 BX2 BX1 BX0 表 存儲控制的結構 _b 表示取反，如 C2X3_b 即 C2X3 取反； X 表示扇區(qū)， C 表示控制位； B 表示備用位。一個扇區(qū)共有 16 Byte 4 64 Byte。分為 16 個扇區(qū)。 EEPROM INTERFACE/EEPROM MEMORY EEPROM 存儲器及其接口電路：該單元主要用于存儲數據。 RAM 中的數據在卡片失掉電源后（卡片離開讀卡器天線的有效工作范圍內）將被清除。 Controlamp。讀卡器將能對剛剛認證通過的卡片上的這個扇區(qū)可以進入下一步的操作卡片中的其他扇區(qū)由于有其各自的密碼，因此不能對其進行進一步的操作。整個卡片可以設計成“一卡通”形式來應用。 Authenticationamp。以使卡片真正地被選中。被選中的卡片將直接與讀卡器進行數據交換，未被選擇的卡片處于等待狀態(tài)，隨時準備與讀卡器進行通信。如果不進行第一步的 ATR 工作，讀卡器對卡片的其他操作（ Read/Write 等）將不會進行 [9]。 RF 射頻接口電路 在 RF 射頻接口電路中，主要包括有波形轉換模 塊。 卡片上還內建有增值 /減值的專項的數學運算電路，非常適合公交 /地鐵等行業(yè)的檢票 /收費系統(tǒng)。 MIFARE 1 IC 智能 射頻 卡上具有先進的數據通信加密并雙向驗證密碼系統(tǒng)；且具有防重疊功能：能在同一時間處理重疊在卡片讀卡器天線的有效工作距離內的多張重疊的卡片。 卡片上無源（無任何電池），工作時的電源能量由卡片讀卡器天線發(fā)送無線電載波信號耦合到卡片上天線而產生電能，一般可達 2V 以上，供卡片上 IC 工作。 MIFARE 1 非接觸式 IC 卡 MIFARE 1 非接觸式 IC 卡特點 MIFARE 1 IC 卡的核心是 Philips 公司的 MIFARE 1 IC S50（ 01， 02， 03，04）系列微模塊（微晶片）。 LEGIC 采用同一時間內只能讀寫一張卡的防沖撞模式。 LEGIC 采用授權讀寫控制方式 ,即讀寫設備必須先獲得“設備授權卡”的授權后才能讀寫本系統(tǒng)的 IC 卡 ,而卡的初始化又必須經過上級授權卡的授權 ,并且只可以在專用的授權設上進行。 非接觸式 IC 卡技術 目前國際上具有代表性的兩大非接觸式 IC 卡技術是 LEGIC 技術和 MIFARE技術。本文將對這些技術進行詳細的闡述。 接口層 接口層負責射頻識別 IC 卡和管理主機之間的信息交換和傳輸，其功能通常由非接觸式 IC 卡讀卡器或 IC 卡應用終端具體實現。 系統(tǒng)管理層 系統(tǒng)管理層一般設于 IC 卡發(fā)放、管理部門。與傳統(tǒng)的條碼或磁條識別技術相比，射頻識別技術具有非接觸、作用距離遠、精度高、信息的收集和處理快捷靈活及較好的的應用環(huán)境適應性等一系列的優(yōu)點，在工業(yè)自動化、商品控制、交通運輸控管等眾多領域得到廣泛的發(fā)展。 本論文的任務 非接觸式 IC 卡代表了 IC 卡發(fā)展的方向，同接觸式 IC 卡相比其獨有的優(yōu)點 使其能夠在絕大多數場合代替接觸式 IC 卡的使用，而在非接觸式 IC 卡應用系統(tǒng)中非接觸式 IC 卡讀卡器是關鍵設備。 接觸式 IC 卡的國際標準 ISO/IEC7816 是 ISO/IEC（國際標準化組織 /國際電子技術委員會）推出的接觸式 IC 卡遵循的主要國際標準，包括 10 個部分，對 IC 卡的物理特性、卡上觸點尺寸與位置、電信號與傳輸協(xié)議、行業(yè)間交換命令、數據元以及 IC 卡注冊管理辦法等作出了詳細的規(guī)定 [5]。 遠距離 由于遠距離卡在使用速度和方便性上都超過了近距離卡，使其成為非接觸式IC 卡發(fā)展的必然趨勢。這一方面體現在使用更加復雜的加密方式令破譯更加困難，另一方面體現在提高卡內微處理器的速度及增加 RAM 的容量使得加密過程更加短暫，以便節(jié)省用戶時間。將來用戶攜帶的一張 IC 卡內可以有多個分區(qū)，用作電子錢包、電子車票 、身份證和護照等電子個人身份識別、電子醫(yī)療檔案、工作證、保險證以及電話付費等許多領域，這必將促使卡內存儲器的容量向更大的方向發(fā)展。 卡用芯片的物理安全技術－通過設置高 /低電壓檢測器、低頻時鐘探測器、熔絲、存儲器物理保護層、存儲器邏輯保護、金屬化結構等措施防止對芯片存儲器和其他邏輯電路的分析，并防止再測試功能。 低功耗技術 對于卡內有電池和無電池的非接觸式 IC 卡來說降低芯片功耗提高卡片壽命和保證一定的工作距離都非常重要。 按照卡內芯片的供電方式可分為： 有源卡－卡內帶電池； 無源卡－卡內為設備，工作時由讀寫設備通過無線方式供電。 高安全性 非接觸式 IC 卡的序列號是唯一的，制造商在產品出廠前將此序列號固化于卡內芯片中，不可再更改，使用時非接觸式 IC 卡于讀卡器要進行三次相互認證，而且通訊過程中所有的數據都加密，卡內各個扇區(qū)都有自己的操作密碼和訪問條件。 高可靠性 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生的各種故障，同時無需擔心由于觸點損壞或脫落而導致卡片失效，提高了應用的可靠性及設備和卡的壽命。操作時，卡可以放在錢包、衣服口袋或公文包中無需拿出，大大提高了使用速度。 按照應用領域來分， IC 卡分為金融卡和非金融卡，金融卡又有信用卡和現金卡等。它對提高現代化管理水平和人民的生活質量，推動整個社會信息化 進程具有重要作用。在全球智能卡蓬勃發(fā)展之際，中國于 1993 年提出了“金卡工程”。 IC 卡從硬件和軟件等幾個方面實施其安全策略，可以控制卡內不同區(qū)域的存取 特性。它將一個集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中，封裝成卡的形式，其外形與覆蓋磁條的磁卡相似。讀卡器的硬件設計包括電源供應電路、蜂 鳴器驅動電路、 RS232 通信電路、 MCU 的連接、MFRC500 接口電路和讀卡器天線這幾部分的設計 ,MFRC500 接口電路的設計分為MFRC500 與 MCU 接口電路設計、與電源接口電路設計和與天線射頻接口電路設計三個部分。由于非接觸式 IC 卡具有操作快捷、抗干擾性強、工作距離遠、安全性高、便于“一卡多用”等特點，在自動收費、身份識別和電子錢包等領域具有接觸式 IC