【正文】 程的提升和大量使用，售價降價空間很大。 射頻卡的結構 MIFARE 射頻卡的核心是 Philips 公司推出的一種射頻／雙界面卡技術的MIFARE 1 IC S50 系列微晶片，它確定了卡片的特性以及卡片讀寫器的諸多性能，目前占據世界射頻卡市場 80％的份額。讀寫器向 MF1卡發(fā)出一組固定頻率 1356MHZ 的電磁波，卡片內有一個 LC 串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同，在電磁波的激勵下， LC 諧振電路產生共振，從而使諧振電容內有了電荷，在這個電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到模塊存儲電容內儲存，當所積累的電荷達到 2V 以上時，此電容可作為電源向模塊電路提供工作電壓，將卡內數據發(fā)射出去或接收讀寫器的數據。 L1 為讀寫器 PCD發(fā)送天線， L2 是射頻卡 PICC 的天線，其耦合系數（ L L2 為兩個線圈的自感系數， M 為互感系數 圖 21 耦合回路等效電 MIFARE 射頻卡由天線和 ASC（專用集成電路組成，天線是只有幾組繞線的線圈，卡上的 ASC 由一個高速波特率 106kbit／ s 的 RF 接口，一個控制單元和一個8K 位 EEPROM 組成。 2..2 MIFARE 卡的組成及存儲結構 在整個卡片包含了兩個大的部分， RF 射頻接口電路和數字電路部分。 圖 22 Mifare 芯卡結構 數字電路部分模塊防沖撞功能 Select Application 模塊選卡功能 Auth entjation amp。 3 存儲結構 MF1 卡 分為 16 個扇區(qū)，每區(qū)有 4 塊 塊 0～塊 3 ，共 64 塊，按塊號編址為 0～63。其他各扇區(qū)的塊 0，塊 1，塊 2 為數據塊，用于存貯用戶數據；塊3 為各扇區(qū)控制塊，用于存放密碼 A，存取控制條件設置，密碼 B。表 2存儲結構表扇區(qū) 0 塊 0 數據塊 0 塊 1 數據塊 1 塊 2 數據塊 2 塊 3 密碼 A 存儲控制 密碼 B 控制塊 3 扇區(qū) 1 塊 0 數據塊 4 塊 1 數據塊 5 塊 2 數據塊 6 塊 3 密碼 A 存儲控制 密碼 B 控制塊 7 扇區(qū) 15 ?? ?? 0 扇區(qū)的塊即絕對地址 0 塊它用于存放廠商代碼，己經固化，不可更改。扇區(qū)的塊 3 為控制塊，包括密碼 A、存取控制、密碼 B。在存取控制中每個塊都有相應的三個控制位，控制位在每個扇區(qū)的塊 3中，其如表 2所示。在存取控制中，每個塊都有三個控制位相對應，用以決定某數據塊或控制塊的讀寫條件，定義為： CXxy”，見表所示。例如 C1x2 即為 x 扇區(qū)內塊 2 的第 1 控制位，此類推。三個控制位在存取控制字節(jié) 6～ 9 字節(jié) 中的權限如下 陰影區(qū)的存取控制為廠商初始值；字節(jié) 9 為備用字節(jié)，默認值為 69 表控制位定義塊 0 C1x0 C2x0 C3x0 用戶數據塊， 0 區(qū) 0 塊除外 塊 1 C1x1 C2x1 C3x1 用戶數據塊 塊 2 C1x2 C2x2 C3x2 用戶數據塊 塊 3 C1x3 C2x3 C3x3 密 匙 存取 控制 塊 表數據塊的存取控制權限 x 0～ 15 扇區(qū)； y 塊 0，塊 1，塊 2 C1xy C2xy C3xy 讀寫加值減值，初始化 0 0 0 KeyA|B KeyA|B KeyA|B KeyA|B 0 1 0 KeyA|B Never Never Never 1 0 0 KeyA|B KeyB Never Never 1 0 0 KeyA|B KeyB KeyB KeyA|B 0 0 1 KeyA|B Never Never KeyA|B 0 1 1 KeyB KeyB Never Never 1 0 1 KeyB Never Never Never 1 1 1 Never Never Never Never MIFARE 特性容量為 8K 位 EEPOM；分為 16 個扇區(qū)，每個扇區(qū)為 4 塊，每塊16 個字節(jié)，以塊為存取單位每個扇區(qū)有獨立的一組密碼及訪問控制每張卡有唯一序列號，為 32 位具有防沖突機制，支持多卡操作無電源，自帶天線，內含加密控制邏輯和通訊邏輯電路工作溫度： 20～ 50；工作頻率 ；通信速率106KBPS；讀寫距離可達 10mm 與讀寫器以及卡天線尺寸有關 數據保存期為 10年，可改寫 10 萬次，讀不限次。目前在中國的市場上，非接觸式 IC 卡主要的廠商有：中國的華虹、復旦微電子、以及荷蘭 Philips、瑞士 LEGIC、法國意法半導體（ ST）、日本索尼等，其中基于 Philips 公司 MIFARE 芯片的產品在市場上占有絕對的優(yōu)勢。 MFCM 200 與 MFCM 500 是第一代 MIFARE讀寫器 模塊，現已停產 Philips 新推出的集成化單顆射頻基站芯片 RC 系列是 CM模塊系列的替代產品，且性能更穩(wěn)定、功耗更低、應用更靈活、價格更低廉。B 并行、 SPI 100mm MF RC530 可達 848Kbps 5V、 ISO/IEC 14443A 并行、 SPI 100mm MFRC500 106Kbps 5V ISO/IEC 14443A 并行 100mm MFCM 500 106 Kbps 5V ISO/IEC 14443A 并行 100mm MFCM 200 106 Kbps 5V ISO/IEC 14443A 并行 25mm 本方案選用 MFRC500射頻讀寫芯片來進行讀寫模塊的設計。 MFRC500內部結構 MFRC500 的內部 EEPROM 分為四個部分，分別用 于存放產品的信息，啟動寄存器初始化文件，寄存器初始化文件， Cryptol 密匙區(qū)。 MFRC500 內部有完善的中斷系統(tǒng)，其中包括內部定時器中斷、發(fā)送器中斷、 CRC 效驗中斷、E2PROM 中斷、接收器中斷、命令寄存器中斷、 FIFO 緩沖區(qū)的空和滿中斷等等，相關的中斷源都可以通過 IRQ 腳上的信號觸發(fā)微處理器產生中斷，這就使微處理器的軟件更為有效。微處理器可使用該時鐘管理與定時有關的任務。 Philips 公司的 MF RC500 是應用于 非接觸式通信中高集成讀卡 IC系列中的一員。 MF RC500 支持 ISO14443A所有的層，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近距離的天線（可達 100mm）；接收器部分提供一個堅 固而有效的解調和解碼電路，用于ISO14443兼容的應答器信號；數字部分處理 ISO14443A幀和錯誤檢測（奇偶 CRC）。方便的并行接口可直接連接到任何 8 位微處理器，給讀卡器 /終端的設計提供了極大的靈活性。 MF RC500 內部包括并行微控制器接口、雙向。 MF RC500 的外部接口包括數據總線、地址總線、控制總線 包含讀寫信號和中斷等 和電源等。它包含一個易用的雙向FIFO 緩沖區(qū)和一個可配置的中斷輸出 ,為連接各種 MCU 提供了很大的靈活性。數據處理部分執(zhí)行數據的并行―串行轉換。 MF RC500 以完全透明的模式進行操作．因而支持 IS014443A 的所有層。當與 Mifare Standard 和Mifare 通信時 ,使用高速 CRYPTOI 流密碼單元和一個可靠的非易失性密匙存儲器。這使得最大操作距離可達 100 mm，接收器可以檢測到并解碼非常弱的應答信號 MFRC500 是Philips 公司生產的高集成度 TYPE A 讀寫器芯片其主要性能如下 :●載波頻率為●集成了編碼調制和解調解碼的收發(fā)電路●天線驅動電路僅需很少的外圍元件有效距離可達 10cm●內部集成有并行接口控制電路可自動檢測外部微控制器 MCU 的接口類型●具有內部地址鎖存和 IRQ 線可以很方便地與 MCU 接口●集成有 64 字節(jié)的收發(fā) FIFO 緩存器●內部寄存器 ,命令集 ,加密算法可支持TYPE A 標準的各項功能同時支持 MIFARE 類卡的有關協(xié)議●數字模擬發(fā)送電路都有各自獨立的供電電源基于以上特點用 MF RC500 極易設計 TYPE A 型卡的讀寫器可廣泛用于非接觸式公共電話儀器儀表非接觸式手持終端等領域 MF RC500 為 32腳 SO 封裝需說明的是 :某些引腳 帶 *號 依據其所用 MCU 微控制器 的接口情況具有不同功能 MF RC500 的內部電路它由并行接口及控制電路密鑰存貯及加密算法 Cypto1 狀態(tài)機與寄存器數據處理電路模擬電路調制解調及輸出驅動電路等組成 MF RC500 寄存器設置 MF RC500 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 .內部寄存器共分 8 頁每頁有 8 個寄存器每頁的第一個寄存器稱為頁寄存器用于選擇該寄存器頁每個寄存器由 8 位組成其位特性有四種 :讀 /寫 r/w 只讀 r 僅寫 w 和動態(tài) dy 其中 dy 屬性位可由微控制器讀寫也可以在執(zhí)行實際命令后自動由內部狀態(tài)機改變位值微控制器 MCU 通過 對內部寄存器的寫和讀可以預置和讀出系統(tǒng)運行狀況寄存器在芯片復位狀態(tài)為其預置初始值了解內部寄存器的設置對于軟件編程至關重要并行接口 MFRC500 芯片可直接支持各種微控制器 MCU 也可直接和 PC 機的增強型并行接口 EPP 相連接每次上電 PON 或硬啟動 Reset 后芯片會復原其并行接口模式并檢測當前的 MCU 接口類型通常用檢測控制引腳邏輯電平的方法來識別 MCU 接口并利用固定引腳連接和初始化相結合的方法實現正確的接口 EEPROM 存貯器 MFRC500 的 EPROM 共有 32 塊每塊 16 字節(jié) .EPROM 存貯區(qū)分為四部 分 :第一部分為塊 0 屬性為只讀用于保存產品的有關信息 。第三部分從塊 3至塊 7用于存放寄存器初始化文件屬性為讀 /寫 。FIFOLength寄存器用于指示 FIFO緩沖器的字節(jié)存儲量寫時增量讀時減量 。對 FIFO 的訪問則可通過微控制器送出有效命令來實現中斷請求芯片的中斷請求有定時設置到發(fā)送請求接收請求一個命令執(zhí)行完 FIFO 滿 FIFO空等六種 0 頁寄存器 InterruptEn 的相應位讀 /寫屬性用于相應中斷請求使能設置 。 可在芯片內產生解調后由所得副載波調制信號要經放大濾波相關器判決電路進行副載波解調其中放大電路的增益可由寄存器 RxControl 的設置來控制串行信號開關串行信號開關用于橋接芯片數字電路和模擬電路兩部分兩部分電路的輸入 /輸出和外部應用所需的輸入 /輸出可以靈活組合這種組合 可借助 MFIN 和 MFOUT 引腳和相關寄存器來控制實現MFIN可輸入曼徹斯特碼帶副載波的曼徹斯特碼并由寄存器 RxControl2的設置選擇送至解碼器若輸入的是修正密勒碼則由寄存器 TxControl 設置選擇送至發(fā)送通道的調制器 MFOUT引腳上可輸出曼徹斯特碼帶副載波的曼徹斯特碼 NRZ碼修正密勒碼以及測試信號具體可通過寄存器 MFOUTSelect 的不同設置來選擇命令設置 MC RF500 的性能由內部狀態(tài)機保證狀態(tài)機可以完成命令功能寄存器 Command的相應位存貯 R 命令碼屬性為 dy 可用于啟動或停止命令執(zhí)行命令大多 可由寫入相應命令碼至 Command 寄存器實現其所需變量和數據主要由 FIFO 緩沖器交換認證與加密 Mifare 類產品中加密算法的實現被稱之為 CRYPT01 它是一種密鑰長度為 48bit 的流密碼要訪問一個 Mifare 類卡的數據首先要完成認證 Mifare 卡的認證采用三次認證的過程若需了解三次認證過程 ,請參閱參考文獻這個過程可由自動執(zhí)行 Authbent1 和 Authbent2 命令來實現 MFRC500 支持 ISO 14443A 所有的層，模擬電路部分內含射頻發(fā)送器和接收器。 MFRC500 的 8 位并行微控制器接口可自動檢測連接的接口類型，它包括一個雙向 FIFO 緩沖區(qū)和一個可設置的中斷輸出。數據處理部分則主要進行 ISO 14443A 幀的封裝和錯誤檢測（支持 CRC 校驗和奇偶校驗）。MFRC500 引腳說明 MFRC500 共有 32 個引腳可以分為以下幾類。 AVDD， AVSS（ 26 腳， 28 腳）模擬部分的單獨電源。天線引腳 TX1， TX2（ 5腳， 7 腳）：發(fā)送器引腳。RX（ 29 腳）：模擬天線輸入信號。 復位引腳 RSTPD（ 31 腳）：禁止內部電流源和時鐘，并使 MFR500 從微控制器總線接口脫開。如果 RSTPD 置位，則MFRC500 執(zhí)行上電時序。）晶振引腳 OSCIN， OSCOUT（ 1 腳， 32 腳）：晶振的輸入、輸出引腳。 接口 MFIN， MFOUT（ 3 腳， 4 腳）： MIFARE 接口輸入、輸出引腳。 A0～ A2（ 22 腳至 24 腳）：地址線輸入。輸入高電平有效。 NRD（ 11 腳）：讀信號線，輸入，低電平有效。 IRQ（ 2 腳）：中斷請求引腳，當有中斷事件發(fā)生時產生中斷信號。 芯片 主要特性及應用 該芯片的主要特性有： （ 1）高集成度模擬電路用于射頻卡應答信號的解調和解碼緩沖輸出驅動器使用最少數目的外部元件連接到天線支持 IS／ IEC 14443A支持 MIFARE雙界面卡和 MIFARE 典型協(xié)議支持波特率高達 424 kHz 的通信速率靈活的中斷處理可編程定時器近距離操作可達 100mm 帶低功耗的硬件復位軟件實現掉電模式并行微處理器接口帶有