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战狼2入围奥斯卡，吴京：让中国电影走向世界，有错吗
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屈原的故事的内容简介
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《屈原的故事》主内容简介：屈原(前340-前278)，名平，字原。楚辞的创立者和代表作者。屈原是我国古代伟大的浪漫主义、爱国主义诗人。他是楚国贵族。早年受楚怀王信任，为左徒。主张制定法纪，选用贤能，联齐抗秦。后受贵族排挤不被重用，被流放汗北、江南，最后自沉汨罗江。作品有《离骚》、《天问》、《九章》、《九歌》等。政治斗争中失利的屈原把一腔忠怨之情倾注于诗歌创作，从而获得了巨大的成功。屈原的诗歌连同他高尚的人格，早已化为人类历史夜空中的一颗明星，在无尽的暗夜中，永远温暖我们的心灵
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为什么我的电脑用鲁大师测完显卡鼠标就不能动了
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最近发现很多人都喜欢用软件测试本机的电脑性能不是软件测了多少分你的电脑就有多好电脑的好坏你自己清楚不过了，一分价钱一分货电脑每装一个软件就浪费一点资源（一间10平方的房子 住一个人就挺不舒服，你偏偏让它住10个人）==尽量不装不需要用的软件显卡不动了？显卡本来插在机箱里面就不会动鼠标不能动？把鼠标拔了 在插上然后重启下电脑，还是不行还个鼠标（鼠标是没有什么驱动要安装的，都是即插即用）
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基于单片机与RFID技术公交车刷卡系统.doc 30页
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物联网综合实践
基于单片机的RC522智能公交刷卡系统
物联网112班
2014年月 日
射频识别（Radiofrequency identification ，RFID）,又称电子标签（E-Tag），是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大，现已涉及到人们日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。因此，研究、设计和开发RFID系统具有十分重要的理论意义和实际意义。
论文系统地论述了射频识别系统和读卡器的理论分析，研究了射频识别系统中的许多关键技术，并提出了射频识别读卡器的设计方案。
本文首先分析了射频识别技术的基本原理、研究方向和应用情况。在充分研究了射频卡的基本原理、技术特点、国际相关标准后，进而提出了基于STC11F32单片机的射频读卡器系统设计的方法。设计采用MFRC522射频读写模块在STC11F32单片机的控制下实现对Mifare卡的读写访问操作。
硬件部分设计主要包括单片机控制电路设计，射频模块设计，天线电路设计，串行通信电路设计，声音提示及显示电路设计等，其中详细讨论了读卡器的软件设计方法。软件设计包括单片机处理程序，射频基站芯片RC522的基本操作、Mifare卡操作程序设计、声音提示及显示部分程序等。论文中系统地讨论了软件实现读卡器与Mifare卡之间通信所要求的请求应答、防冲撞、选卡片、认证、读写等功能模块的实现原理。
关键词：射频识别，读卡器，IC卡，STC11F32，MFRC522
Radio frequency identification (radio frequency identification, RFID), also known as electronic tags (e-Tag), is an RF signal automatic target recognition and access to relevant information technology. With the advances in technology, RFID applications widening, has been involved in all aspects of people's daily lives, and will become a basic technology of the future information society. Therefore, research, design and development of RFID systems has important theoretical and practical significance.
Discusses the theoretical analysis of radio frequency identification system and card reader to the paper system, many of the key technology of radio frequency identification system, and the design of radio frequency identification reader.
This paper firstly analyzes the basic principle of radio frequency identification technology, the research direction and application. In the full study of RF Card basic principle, technical characteristics, relevant international standards, and then put forward based on STC11F32 single chip RF card reader system design method. The design adopts MFRC522radio frequency read write module in STC11F32under the control of a
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单片机控制的射频读卡器系统(1)
……ｉ……ＬＥ ｃ…Ｈ ｓ………Ｔ…………ＨＩＮ＾Ｔｃ电占料技女管硕士学位论文ＭＡＳＴＥＲＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ论文题目――望Ｊ！女！趁堂９塑盟塑送．垃墅墨箕学科专业指导教师计算机系统结构 乇患仁教授作者姓名班学号塞９翌避！！！§！Ｑ迦！Ｑ！！摘要摘要射频识别（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＲＦＩＤ），又称电子标签（Ｅ―Ｔａｇ），是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。随着技术的进步， ＲＦＩＤ应用领域日益扩大，现已涉及到人们日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。因此，研究、设计和开发ＲＦＩＤ系统具有十分重要的理论意义和现实意义。 论文系统地论述了高频射频识别系统和阅读器的理论分析，研究了射频识别 系统中的许多关键技术，并提出了射频卡阅读器的设计方案。 本文首先分析了射频识别技术的基本原理、研究方向和应用情况。并针对目 前正在逐步得到更广泛应用的非接触式ＩＣ卡（射频卡）进行了专题研究，在充分 研究了射频卡的基本原理、技术特点、国际相关标准后，进而提出了基于Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２单片机和ＭＦ ＲＣ５００模组的Ｍｉｆａｒｅｌ卡射频读卡器系统的设计方法。设计采用ＭＦ ＲＣ５００射频读写模组在Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２单片机的控制下实现对Ｍｉｆａｒｅｌ卡的读／写访问 操作。 其次本文阐述了射频读卡器系统各部分电路的设计原理，包括了电源部分、Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２单片机部分，ＭＦ ＲＣ５００部分、高频电路（天线）部分。 然后讨论了软件实现读卡器与Ｍｉｆａｒｅｌ卡之间通信所要求的请求应答、防冲 突、选卡片、认证、读／写等功能模块的实现原理。最后介绍了设计中遗留的技术问题和解决方案。关键词：射频识别，读卡器、ＩＣ卡，Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２，ＭＦＲＣ５００ＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔ ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｒａｄｉｏ ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ），ｉｓａｌｓｏ ｃａｌｌｅｄ Ｅ―Ｔａｇ．Ｉｔ ｉｓａｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆＦｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｇｎａｌｔｏ ｉｄｅｎｔｉｆｙ ａｉｍｏｂｊｅｃｔａｎｄ ｇｅｔ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｄｏｍａｉｎ ｏｆ ＲＦＩＤ ｉｓｔｏ ｅｖｅｒｙａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ．Ａｓ ｔｈｅａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｏｆ ＲＦＩＤｅｘｐａｎｄｉｎｇ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄａｉｌｙ ｌｉｆｅ ａｎｄ ｗｉｌｌ ｂｅｃｏｍｅａａｆｆｅｃｔｅｄａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｐｅｏｐｌｅ’Ｓｂａｓｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｏｃｉｅｔｙ ｉｎ ｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｓｏ，ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ＲＦＩＤ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｔｉｖｅ ｉｎ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ ｐｒａｃｔｉｃｅ． Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄａｎａｌｙｓｉｓａｌｅａｂｏｕｔ ＲＦＩＤ ｓｙｓｔｅｍｏｎａｎｄ ｒｅａｄｅｒｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ，ａｎｄｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｆｆｏｒｔｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｔｈｅ ｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆ ＲＦＩＤ ｓｙｓｔｅｍ．Ａｔ ｆｉｒｓｔ，ｂａｓｉｃ ｔｈｅｏｒｉｅｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗａｙａｎｄｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＲＦＩＤｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎ ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｔｈｅｎｏｎ―ｃｏｎｔａｃｔＩＣｃａｒｄ（ＲＦ ＩＣ ｃａｒｄ）ｏｎｗｈｉｃｈ ｂｒｏａｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｓｔｅｐ ｂｙ ｓｔｅｐｒｅｃｅｎｔｌｙ．Ｂａｓｅｄｏｎｐｌｅｎｔｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｂａｓｉｃ ｔｈｅｏｒｉｅｓ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ＲＦ ＩＣ ｃａｒｄ，ａｎ ＩＣ ｃａｒｄ ｒｅａｄｅｒｏｎｄｅｓｉｇｎｄｅｓｉｇｎ ｗｒｉｔｅｍｏｄｅｌ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂａｓｅｄｕｓｅＰ８９Ｃ６ １ Ｘ２ ＭＣＵａｎｄ ＭＦＲＣ５００ ｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．ＴｈｅａｎｄＭＦＲＣ５００ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ Ｐ８９Ｃ６ １ Ｘ２ＭＣＵｒｅａｌｉｚｅｄ ｔｏ ｒｅａｄＩ强ＩＣｃａｒｄ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｅｘｐａｔｉａｔｅ ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆ ＲＦ ＩＣ ｃａｒｄ Ｒｅａｄｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ，ｉｎｖｏｌｖｅｓｐｏｗｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ ｄｅｓｉｇｎ，ＭＣＵ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ ｄｅｓｉｇｎ，ＭＦ ＲＣ５００ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙｄｅｓｉｇｎａｎｄ ＨＦｃｉｒｃｕｉｔｒｙ（ａｎｔｅｎｎａ）ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｒｅａｄｅｒｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅＳＲＦ ＩＣ ｃａｒｄａｎｄ ｔｈｅ Ｍｉｆａｒｅ ｌｃａｒｄ．Ｔｈｅｎ ｅｘｐａｔｉａｔｅ ｔｈｅ ＲＦ ＩＣ ｃａｒｄｒｅａｄｅｒｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ，ｉｎｖｏｌｖｅｓ Ｒｅｑｕｅｓｔ／Ａｎｓｗｅｒ，Ａｎｔｉ―ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ，Ｓｅｌｅｃｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔａｇ，Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ，Ｒｅａｄ ａｎｄ ＷｒｉｔｅＦｉｎａｌｌｙ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｕｎｒｅｓｏｌｖｅｄ ｑｕｅｓｔｉｏｎ ｒｅａｄｅｒ ｓｙｓｔｅｍ．ａｎｄｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ＲＦ ＩＣ ｃａｒｄＫｅｙｗｏｒｄｓ：ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ），Ｒｅａｄｅｒ，ＩＣ ｃａｒｄ，Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２，ＭＦ ＲＣ５００１１独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。签名：关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文一目期：堋年ｆＤ月Ｊ／日的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：．．毖日期：辨胴Ｊ／Ｅｌ第一章引言第一章引言１．１研究背景射频识另Ｕ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ），又称电子标签（Ｅ．Ｔａｇ），是自动识别技术的一种，即通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别并 获取相关信息（具有快速、准确、可靠的特点）。ＲＦＩＤ最早的应用可追溯到第二次世界大战中用于区分联军和纳粹飞机的“敌我辨识＂系统【ｌ】。２０世纪８０年代， 由于大规模集成电路技术的成熟，射频识别系统的体积大大缩小，使得射频识别 技术进入实用化的阶段，成为一种成熟的、广泛应用的自动识别技术。 Ａｕｔｏ＿ＩＤ中心提出了产品电子编码（ＥＰＣ）的概念，把类似于条形码编码的产品 电子编码（ＥＰＣ）存储在电子标签（Ｔａｇ）ｑｂ，电子标签贴在物体上，阅读器ｒ（Ｒｅａｄｅｒ）通 过电磁波从读出编码，通过这种方式可以识别物体【２１。电子标签贴在物品表面，阅 读器和标签之间通过电磁波进行通信，阅读器获取的ＥＰＣ编码传输到主机中，从而识别物品。当电子标签的成本很低时，可以取代条形码。 为了减小电子标签的成本，通常基于ＥＰＣ的电子标签没有电池，而是从阅读 器发送的电磁波中获取能量，电子标签没有发射电路，而是采用反射入射电磁波的方式把ＥＰＣ编码发送给阅读器。射频识别技术于条形码技术在物品识别的功能上有些类似，两种技术之间的差异在于以下几个方面：第一，成本。条形码技术的应用己经十分广泛，条形码能够印刷在物品表面，制作非常方便，成本极低，条 形码扫描仪的成本也很低：而基于ＥＰＣ的射频识别技术是近年来的新技术，应用才 刚刚开始，电子标签包括芯片和印刷天线两个部分，制作比较复杂，目前成本较 高，而射频识别阅读器的成本很高，因此，单从成本方面来讲，目前条形码占有 优势。第二，包含的信息。条形码能够包含的信息十分有限，而目前电子标签的 存储的数据为６４位，９６位，或者更多位，而且这些数据能够多次重复读写，因此 在包含的信息方面，射频识别技术占有优势。第三，自动化。条形码扫描仪必须 正对条形码才能阅读中间不能有不透光的阻挡，而电子标签和阅读器之间只要中 间的阻挡物能够被电磁波穿透就可以读取；另外，条形码阅读器在某段时间内只能 读一个标签，而阅读器在某段时间内能够同时读取多个标签的信息，因此在自动 化方面，射频识别技术占有优势。第四，稳定性。当条形码变脏，弯曲以后，很电子科技大学硕士学位论文有可能不能阅读，而在这些方面，射频识别技术的工作更稳定。从以上的分析可 以看出，射频识别技术解决成本问题以后，能够在很大程度上取代条形码。１．２射频识别技术的原理阅读器（Ｒｅａｄｅｒ）通过天线发送一定频率的射频信号，当标签（Ｔａｇ）进入磁场时产 生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息，被阅读器读取于并解码后送 至电脑主机进行有关处理。 典型的无源ＲＦＩＤ系统由无源ＲＦＩＤ标签、天线、ＲＦＩＤ读卡器组成，如图１．１所示。’’。。。’天线｛／’ 、， ，ＲＳ２３２等接口．．．．――――――――――――――――◆删圈图１－１无源ＲＦＩＤ系统的硬件组成【３】最基本的ＲＦＩＤ系统由ＲＦＩＤ标签（Ｔａｇ）、阅读ｉ器ｉ：（Ｒｅａｄｅｒ）、应用支撑软件三部 分组成。１．２．１电子标签（Ｔａｇ）电子标签由芯片与天线（Ａｎｔｅｎｎａ）组成，每个标签具有唯一的电子编码。标 签附着在物体上以标识目标对象。受无线电射频信号照射时，能反射回携带有数字字母编码信息的无线电射频信号，供阅读器处理识别。ＲＦＩＤ标签依据发送射频 信号的方式不同，分为主动式（Ａｃｔｉｖｅ）和被动式（Ｐａｓｓｉｖｅ）两种。 主动式标签主动向阅读器发送射频信号，通常由内置电池供电，又称为有源 标签；被动式标签不带电池，又称为无源标签，其发射电波及内部处理器运行所 需能量均来自阅读器产生的电磁波。被动式标签在接收到阅读器发出的电磁波信 号后，将部分电磁能量转化为供自己工作的能量。 表１．１是主动和被动两种标签的特性比较。其中主动式标签通常具有更远的通 信距离，其价格相对较高，主要应用于贵重物品远距离检测等应用领域。被动式２第一章引言标签具有价格便宜的优势，但其工作距离、存储容量等受到能量来源的限制。表１．１主动式标签与被动式标签对比 主动标签（Ａｃｔｉｖｅ） 能量来源 工作距离 信号强度要求 平均价格 工作寿命 自身电池供电，可持续供电 可达１００ｍ 低．一被动标签（Ｐａｓｓｉｖｅ）通过电磁感应获取 可达３￣５ｍ，通常２０～４０ｃｍ 高 低 长局２―４年１．标签芯片 标签内的芯片随应用的不同有所差异，会被配置成不同的形式。芯片主要控制标签的操作频率、数据传输率、信号调制、加密解密、数据的读写机制等。芯 片得到工作所需要的能量后，会将存储区的数据加密，并以调制信号的方式经过 天线传输给阅读器，或者将阅读器发送过来的信号解调并解密成更新的数据写入芯片内。 ２．天线电子标签的天线用来感应阅读器所发射出来的射频能量，完成数据的更新，此外天线还以射频信号的方式回传给阅读器标签内的数据信息。标签天线的大小 和电力是影响系统的阅读距离的主要因素之一。 标签天线电路是根据系统的载波频率使用ＬＣ谐振电路或者电双极天线所制 成的。当ＬＣ谐振电路的谐振频率小雨１００ＭＨｚ时，阅读器和标签之间的通信以电 磁感应方式进行，这时的天线称为磁偶极子天线。当ＬＣ谐振电路的谐振频率大于１００ＭＨｚ时，阅读器和标签之间的通信以电磁传播的方式进行，所需要的ＬＣ的值 因为太小而无法以实际的电容和电感元件组成。当频率增大时，波长会变得比较 短。此时可以使用一种简单的导体组成的信号波长的一半或者更小的天线来满足系统需要，这时的天线称为电双极天线。电双极天线由电磁场产生标签电流，流经充电电容产生电压供给芯片。１４１ ＲＦＩＤ标签根据应用场合、形状、工作频率和工作距离等因素的不同采用不同 类型的天线。一个ＲＦＩＤ标签通常包含一个或多个天线。标签的天线制作工艺有线 圈工艺、蚀刻工艺、印刷工艺等方法。 １）线圈工艺要求天线线圈要逐个绝缘，因此生产费时，成本较高，不利于大量生产，但通信距离相对较长；２）蚀刻工艺是在附着铝箔或铜箔的胶片上进行蚀刻形成的天线。可形成器件 卷，用高速贴片机组装，适合于大量生产，价格相对较低，是目前主流工电子科技大学硕士学位论文艺：３）印刷工艺是通过使用导电油墨（如银糊）的丝网印刷法形成天线的工艺， 有望生产最廉价的ＲＦＩＤ电子标签。但目前此类天线的电子标签在频率特 性和导电稳定性方面还存在问题； 为了保护标签芯片与天线，同时也便于使用者的使用方便，根据不同的应用 需求，可以将标签封装成各种不同的大小和形状，包括射频卡、智能标签、玻璃 管标签、钥匙挂扣标签、腕带标签、钉子标签、耐热标签、金属标签等。 ＲＦＩＤ标签和阅读器工作时所使用的频率称为ＲＦＩＤ工作频率。目前ＲＦＩＤ使 用的频率跨越低频（ＬＦ）、高频（ＨＦ）、超高频（ＵＨＦ）、微波等多个频段。ＲＦＩＤ 频率的选择影响信号传输的距离、速度等，同时还受到各国法律法规限制。３．标签的发展趋势未来标签可能有如下的发展趋势： １）无源系统是未来的主流趋势，如果有源系统的成本降低，其应用也会越来 越广泛； ２）性能更加优越。作用距离更远、读写性能更加完善、高度移动物品识别、 多标签快速读写、标签一致性更好、环境适应性更好、体积更小； ３）标签功能多元化，如带有蜂鸣器或传感器的标签等； ４）专用标签的研发与应用，如高温／高湿／磕碰等环境下使用的标签。【５】１．２．２阅读器（Ｒｅａｄｅｒ）阅读器有时也被称为查询器、通讯器或称为读出装置，的主要任务是控制射 频模块向标签发射读取信号，并接收标签的应答，对标签的对象标识信息进行解 码，将对象标识信息连带标签上其它相关信息传输到主机以供处理。 阅读器在ＲＦＩＤ系统中起到举足轻重的作用。阅读器的频率决定了ＲＦＩＤ系统 的工作频段；阅读器的功率直接影响ＲＦＩＤ的工作距离与阅读效果的好坏。 １．阅读器的作用 阅读器位于应用系统与标签之间，用于实现对标签中数据的读写功能。主要 完成以下功能： １）阅读器与标签之间的通信功能：目前技术条件下可实现阅读器和标签之间的双向通信；２）阅读器和计算机之间可以通过标准接口如ＲＳ２３２等进行通信，提供本阅４第一章引言读器的识别码、本阅读器读出标签的实时时间、读出的标签信息； ３１能够在阅读区内实现多标签同时识读，具备防冲撞功能； ４）能够校验读写过中的错误信息；。 ５）对于有源系统，阅读器能够识别标签电池的相关信息，如电量等。２．阅读器的基本构成阅读器的基本构成分为两个部分：硬件部分和软件部分。 软件部分负责对阅读器接收到的指令进行响应和对标签发出相应的动作指 令；与应用系统软件进行通信；执行防碰撞算法等。 硬件部分通常由两个基本功能模块组成，即控制系统和高频接口（接口器、 发送器）。控制系统也称为读写模块，其主要任务是： １）执行从应用系统软件发来的动作指令； ２）控制与射频电子标签的通信过程； ３１信号的编码与解码； ４１对阅读器和标签之间传送的数据进行加密和解密；５）进行阅读器和标签之间的身份验证。 高频接口也称为射频模块，其主要任务是：１）产生高频发射能量，激活射频电子标签并为其提供能量； ２１对发射信号进行调制，用于将数据传输给射频电子标签； ３）接收并解调来自射频电子标签的射频信号。 高频接口和控制器之间的接口将高频接口的状态以二进制的形式表示出来。１ 表示有高频信号，０表示没有高频信号。３．阅读器的形式根据应用不同，阅读器可以是手持式或固定式。当前阅读器成本较高，而且 大多只能在单一频率点工作。未来阅读器的价格将大幅降低，并且支持多个频率 点，能自动识别不同频率的标签信息。 ４．阅读器的发展趋势 根据目前的技术形态和未来的应用需求，阅读器的发展可能存在着如下的发 展趋势： １１阅读器模块化，甚至可以把不同协议集成在一个阅读器模块上，目前已经出现了这种多协议的阅读器；２１采用相位控制技术的职能多天线借口； ３）多种数据通信接口，适应不同的应用系统需求，接口之间可以转换。目前电子科技大学硕士学位论文市场上的产品，大多具有ＲＳ２３２／４８５、ＵＳＢ等单一接口方式，还可以提供 其它用户可选的接口方式，将来这些配置可能会是一种标准配置；４）阅读器小型化、便携化、嵌入化： ５）更多新技术的应用，如智能信道分配技术、扩频技术、码分多址技术等。１．２．３．应用支撑软件ＲＦＩＤ应用支撑软件除了标签和阅读器上运行的软件外，介于阅读器与企业应用之间的中间件是其中的一个重要组成部分。该中间件为企业应用提供一系列计 算功能，在电子产品编码（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰｒｏｄｕｃｔＣｏｄｅ，ＥＰＣ）规范中被称为Ｓａｖａｎｔ。其主要任务是对阅读器读取的标签数据进行过滤、汇集和计算，减少从阅读器传往企业应用的数据量。同时Ｓａｖａｎｔ还提供与其他ＲＦＩＤ支撑系统进行互操作的功 能。Ｓａｖａｎｔ定义了阅读器和应用两个接口。１．３ＲＦＩＤ的研究情况及应用情况ＲＦＩＤ是芯片技术、无线电技术和计算机技术的结合，因此ＲＦＩＤ体现了这些技术的优点，也必然要受到这些技术的制约。目前ＲＦＩＤ在应用中受到的限制主要 表现在以下几个方面：１）易受周围开放电磁环境的影响。２）在对电磁波传播有影响的物体上使用效果不理想，主要是在电子波无法穿 透过的物体和吸收电磁波的物体上使用效果不好，在某些情况下甚至完全 不能工作。３）识读效果受发射电波能量的限制。在实际应用中，ＲＦＩＤ标签识读的准确性并不能达到百分之百，单位时间内可识读的标签数量也是有限的。 ４）识读设备之间易产生相互影响。设备（如天线放置及天线方向）安装如不 合理，使用效果会受到严重影响，甚至完全失效。正是由于ＲＦＩＤ技术的不成熟，因此关于ＲＦＩＤ技术的研究如火如荼，如关于阅读器与标签、天线的研究：ＥＰＣ、ＥＰＣｇｌｏｂａｌ网络的研究，ＵＩＤ（Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ ＩＤ） 研究等等。 今年来，ＲＦＩＤ技术在国内外发展很快，被广泛应用于工业自动化、商业自动 化、交通运输控制管理、空间定位与追踪、系统安防等众多方面。６第一章引言 １．３．１ＲＦｌＤ的研究情况和标准化ＲＦＩＤ研究和标准化主要的推动国家和地区有美国、日本、欧洲、和中国等。为推进ＲＦＩＤ的研究和标准化工作而建立了ＥＰＣｇｌｏｂａｌ和Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ 际团体。同时ＩＳｏ／ＩＥＣ也在不断的推进ＲＦＩＤ的标准化工作。１．３．１．１ＩＤＣｅｎｔｅｒ等国ＥＰＣｇｏＩｂａＩ网络的研究情况和ＥＰＣ标准１．ＥＰＣ概要 电子产品编码ＥＰＣ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰｒｏｄｕｃｔＣｏｄｅ）是在作为编码ＩＤ的条码内容（厂家编码＋商品分类编码）的基础上增加顺序编号形成的码制，可实现对个体商品的 管理。根据关于ＥＰＣ标准化的提案（（ＥＰＣ ＴａｇＤａｔａ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｖｅｒｓｉｏｎ １．１ ＲＥＶ．１．２６》（２００４年９月１９日），ＥＰＣ支持各行业以下的码制：ＧＤＩ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）不 限定特定对象的一般Ｄ体系；ＧＴＩＮ（ＥＡＮ．ＵＣＣＧｌｏｂａｌ Ｔｒａｄｅ ＩｔｅｍＮｕｍｂｅｒ）使用条码等编码的世界通用商品ＩＤ体系；ＳＳＣＣ（ＥＡＭ．ＵＣＣ ＳｅｒｉａｌＳｈｉｐｐｉｎｇ ＣｏｎｔａｉｎｅｒＣｏｄｅ）识别集装箱、货运托盘的ＩＤ体系；ＧＬＮ（ＥＡＮ．ＵＣＣ识别场所的ＩＤ体系；ＧＲＡＩ（ＥＡＮ．ＵＣＣＧｌｏｂａｌ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｎｕｍｂｅｒ）ＧＩｏｂａｌ Ｒｅｔｕｒｎａｂｌｅ ＡｓｓｅｔＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）识别运货托盘和通用包装箱等在企业之间循环使用资产的ＩＤ体系。ＧＩＡＩ（ＥＡＮ．ＵＣＣＧｌｏｂａｌ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ＡｓｓｅｔＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）标准化的企业内部资产管理体系。１６１ＥＰＣ的编码体系基本由以下四部分构成，即编码头码段（Ｈｅａｄｅｒ）、行业管理 码段（ＤｏｍａｉｎＭａｎａｇｅｒ）、商品分类码段（ＯｂｊｅｃｔＣｌａｓｓ）和顺序编号码段（Ｓｅｒｉａｌ Ｎｕｍｂｅｒ）。如图１．２所示。码体系图１．２ＥＰＣ的基本构成２．ＥＰＣｇｌｏｂａｌ的组织和标准化ＥＰＣｇｌｏｂａｌ（ＥＰＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｃｏｄｅ）是ＲＦＩＤ的国际性标准化团体，是为在全球提供ＲＦＩＤ应用服务而开展研究和推进标准化的非营利性组织。包括了中电子科技大学硕七学位论文国复旦大学在内的７所国际大学，分为商务活动组（ＢＡＧ，Ｂｕｓｉｎｅｓｓ ＡＧ）和技术活动组（ＴＡＧ，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＡＧ）正在开展ＲＦＩＤ的前瞻性研究工作。ＢＡＧ编制用于一般消费品流通的需求规范和特殊情况（医药物资流通、军事 物品识别、特殊法律要求）的需求规范；根据ＢＡＧ提出的需求进行软件技术标准 化（在阅读器以上的网络层各组成部分的接口规范）和硬件技术标准化（Ｉ讧ＩＤ电 子标签与阅读器间通信协议的规范）。 研究目标是利用写有ＥＰＣ的ＲＦＩＤ电子标签和阅读器提供全球供货连的体系。 跟踪商品从出厂到回收利用的全部生命周期。并随时可以从Ｗｅｂ应用层终端获取 商品信息并加以利用。ＥＰＣｇｌｏｂａｌ网络只读取ＲＦＩＤ电子标签的ＩＤ（ＥＰＣ），而与 ＩＤ相关联的所有信息均由网络的服务器进行管理。可以实现比条码更有效的商品 流通管理。在产品的整个生命周期，ＥＰＣ代码成为产品的唯一标识，以此ＥＰＣ编 码为索引能实时的在ＥＰＣ网络上查询和更新产品相关信息，也能以它为线索，在 各个流通环节对产品进行定位追踪。在运输、销售、使用、回收等任何环节，当 某个阅读器在其读取范围内监测到标签的存在就会将标签所含ＥＰＣ数据传往与 其相连的服务器，最终获取产品的特定信息，进行必要的处理后，触发后端企业应用做更深层次的计算，同时服务器对本次阅读器读取进行记录和修改相应数据。不但可以提高商品的批发、检验等流通过程的管理效率，还能够通过自动读 取商品信息实现商品防盗、仓库实时管理等诸多功能。还可以通过网络向生产厂 家的ＥＰＣ信息服务器进行咨询，掌握资源的循环利用情况，以逐步解决环境问题。 ＥＰＣ西ｏｂａｌ应用将产生大量ＲＦＩＤ数据。以１００个阅读器规模的ＩｕＤ系统为 例，每个阅读器每秒进行１０次遍历，整个系统每天产生的ＲＦＩＤ数据可达１０００Ｇ 规模。如何对ＲＦＩＤ数据进行采集、过滤、分析、存储和提取也是当前ＲＦＩＤ研究的热点之，一。１．３．１．２ ＵｂｉｑｕｉｔｏｕｓＩＤ的研究情况２００３年在日本成立了Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ ＩＤ中心，研究开发用于自动识别“物品＂和 “场所”的核心技术，以及开展以Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ ＩＤ技术为基础的系统应用。Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ ＩＤ中心还研究用于识别“物品’’和“场所＂的码制（ｕｃｏｄｅ）的标准化和编码配置。在信息无处不在的社会中，所有的“物品＂和场所都会被赋予写有被称为“Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ编码”（ｕｃｏｄｅ）即ＩＤ的ＲＦＩＤ电子标签（Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ电子标签－－－－ｕｃｏｄｅ电子标签），进而“人＂也都将持有ｕｃｏｄｅ电子标签。系统根据这些ｕｃｏｄｅ电子标第～章引言签读取的ｕｃｏｄｅ，可以通过网络向人们提供各种服务。为了识别现实世界中的“物 品＂和“场所”出现了１２８ｂｉｔ的ｕｃｏｄｅ编码（根据需要可以以１２８ｂｉｔ为单位扩张）。ＵＣ（ＵｂｉｑｕｉｔｏｕｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｏｒ）是在Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ处理环境与人之间进行通信的终端，能够实现在“任何时间＂、“任何地点”、从“任何网络或终端＂获取信息的目的。ＵＣ具有ＰＤＡ型、ＵＣ．Ｐｈｏｎｅ型和称为ＵＣ的手表型等不同形式。１．３．１．３ ｌ ＳＯ／ＩＥＣ的动态ＩＳＯ／ＩＥＣ正在实施ＲＦＩＤ电子标签与阅读器之间无线通信协议的标准化工作。 主要ＲＦＩＤ电子标签的标准及特征如表１．２所示。表１－２ＩＳＯ／ＩＥＣ的标准化 标准 ＩＳｏ／正Ｃ１８０００―２频段 １３５ｋＨｚ以下特征 第２部分规定了１３５１ｄ－Ｉｚ一下频段的Ａ、Ｂ两种类型。由于 是以无源标签为前提，因此通信距离为几十厘米左右。 第３部分规定了１３．５６ＭＨｚ频段，以无源标签为前提，信用 卡大小的电子标签通信距离为几十厘米左右。该标准讨论ＩＳＯ／ｍＣ１８０００．３１３．５６ＭＨｚ了两种模式：模式ｌ以ＩＣ卡的标准ＩＳＯ／ＩＥＣｌ５６３９为基础： 模式２通信速率为４２４ｋｂｉｔ／ｓ，在高速识别等要求快速处理 场合十分有效。 第４部分规定了２．４５ＧＨｚ频段，讨论了两种模式：模式ｌ 采用了ＦＩ－ＩＳＳ方式，由于是以无源标签为前提，其通信距ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００－４ ２．４５ＧＨｚ离为ｌＯｏｍ－ｌｍ左右；模式２同样采用了ＦＨＳＳ方式，但由 于是以内装电池为前提，其通信距离可达ｌＯｍ左右。 该频段在ＩＴＵ（国际电信联盟）规定的第三区（亚洲／大洋 洲地区）没有被指定为ＩＳＭ（ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＩＳＯ／ＩＥＣＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ８６０～９６０ＭＨｚ１８０００．６Ｍｅｄｉｃａｌ）波段，在日本移动电话是该频段的主要业务，但将９５２～ ９５４ＭＨｚ开放用于较大功率ＲＦＩＤ电子标签。ＩＳＯ／ＩＥＣ １ ３．５６ＭＨｚ １５６９３是非接触型ＩＣ卡的近距离（１肚７０ｃｍ）国际标准。与ＩＳＯ／ＩＥＣｌ４４４３标准的非接触型ＩＣ卡相比存储容量较小，但 通信距离较大。 是非接触型ＩＣ卡的微距离（几毫米～几十厘米）国际标准。 与ＩＳＯ／ＩＥＣｌ５６９３标准的非接触型ＩＣ卡相比较存储容量较ＩＳＯ／ＩＥＣ１３．５６ＭＨｚ１４４４３大，通信速率也较快。共有Ａ、Ｂ两个类型：类型Ａ用于． 公用电话ＩＣ卡等用途；类型Ｂ用于公民基本信息卡和其它 卡。另外ＦｅｌｉＣａ不符合本标准，但通常将其称为类型Ｃ。１．３．１．４非接触型Ｉ Ｃ卡概要及其动态非接触型ＩＣ卡是ＲＦＩＤ电子标签的一种类型，主要用于付账结算，具有较高 的安全性。Ｉｃ卡型ＲＦＩＤ电子标签可以按照通信距离分为以下几种类型：ＩＣ卡与９电子科技大学硕士学位论文阅读器通过物理接触进行通信的“接触型＂；通信距离在２ｍｍ以内的“微距型”； 通信距离在１０ｃｍ左右的“接近型＂；通信距离在７０ｃｍ以内的“近距型＂；通信距 离在７０ｃｍ以上的“远距型＂等。除接触型的ＩＣ卡以外，都称为“非接触型Ｉｃ卡＂，如图１．３所示。目前，使用最为普及的是接近型ＩＣ卡。接触型非接触型 图１．３ ＩＣ卡的分类其中“接近型”非接触ＩＣ卡又可以细分为Ａ类（ＴｙｐｅＡ）、Ｂ类（Ｔｙｐｅ Ｂ） 和Ｃ类（Ｔｙｐｅ Ｃ）３种类型，由ＩＳＯ／ＩＥＣｌ４４４３实现标准化的只有Ａ、Ｂ两种类型， Ｃ类又称为ＦｅｌｉＣａ型，是一种特殊规格。Ａ类用于飞利浦公司的Ｍｉｆａｒｅ ＩＣ卡，在 欧美得到了广泛应用，在中国应用也逐渐增多。由摩托罗拉公司所倡导的Ｂ类用 于居民户籍管理卡。１．３．２ ＲＦ ＩＤ系统的应用情况９０年代中期用该技术生产的装置被开始应用在英国、法国、加拿大、澳大利亚、芬兰及捷克等国的公共交通系统上。随着其应用范围的不断扩大，再加上应用装置的增加，与ＲＦＩＤ相关的行业得到了长足的发展。１０第一章引言目前ＲＦＩＤ典型应用包括：在物流领域用于仓库管理、生产线自动化、日用品销售；在交通运输领域用于集装箱与包裹管理、公交收费、高速公路收费与停 车收费；在农牧渔业用于羊群、鱼类、水果等的管理以及宠物、野生动物跟踪； 在医疗行业用于药品生产、病人看护、医疗垃圾跟踪；在制造业用于零部件与库存的可视化管理；ＲＦＩＤ还可以应用于图书与文档管理、门禁管理、定位与物体跟踪、环境感知和支票防伪等多种应用领域。１．３．２．１ ＲＦＩＤ在国外的应用情况射频识别技术在国外发展非常迅速，射频识别产品种类繁多。在北美、欧洲、 大洋洲、亚太地区，射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通 运输控制管理等众多领域：汽车、火车等交通监控；高速公路自动收费系统；停车场管理系统；物品管理；流水线生产自动化；安全出入检查；仓储管理；动物 管理：车辆防盗等。 ２００３年３月，Ｇａｒｔｎｅｒ在“Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ＩＴＸＰＯ ２００３”上预测，ＲＦＩＤ（Ｅ．Ｔａｇｓ）技术属于最近２～５年（２００５－－－２００８年）将逐渐开始大规模应用的技术。根据ＡＲＣ 顾问集团的预测，到２００８年ＲＦＩＤ仅在全球供应链领域的市场需求将达到４０亿美 元目前，ＲＦＩＤ已成为ＩＴ业界的研究热点，被视为ＩＴ业的下一个“金矿’’。各大软硬件厂商，包括ｍＭ、Ｍｏｔｏｒｏｌａ、Ｐｈｉｌｉｐｓ、ＴＩ、Ｍｉｃｒｏｓｏｔｌ、Ｏｒａｃｌｅ、Ｓｕｎ、ＢＥＡ、 ＳＡＰ等在内的各家企业都对ＲＦＩＤ技术及其应用表现出了浓厚的兴趣，相继投入大量研发经费，推出了各自的软件或硬件产品及系统应用解决方案。在应用领域， 以Ｗａｌ―Ｍａｒｔ、ＵＰＳ、Ｇｉｌｌｅｔｔｅ等为代表的大批企业已经开始准备采用ＲＦＩＤ技术对 业务系统进行改造，以提高企业的工作效率并为客户提供各种增值服务。 纵观当前全球ＲＦＩＤ技术的开发应用情况，美国在其国防部和沃尔玛等大型连锁企业积极推动下，不论在ＲＦＩＤ标准的建立、相关软硬件技术的开发、各种独立应用，还是物流应用均走在世界的前列。美国很多政府部门和商业机构都使用了 ＲＦＩＤ系统。２００５年１０月沃尔玛已将在美国应用ＲＦＩＤ系统的连锁店扩大到了６００ 家，配送中心１２个。通过使用ＲＦＩＤ系统，沃尔玛不仅减少了商品的流通损耗， 还是先了供应链的透明化、库存管理的合理化。吉列（Ｇｉｌｌｅｔｔｅ）在美国销售的女 性用剃刀都贴有ＲＦＩＤ电子标签。因为这种商品体积小、价格高，在零售商店容易 失窃。米其林（Ｍｉｃｈｅｌｉｎ）也在汽车轮胎侧面设置了ＲＦＩＤ电子标签，可以通过ＲＦＩＤ 标签内部的信息快速识别轮胎的技术参数和使用车型等１２种相关信息。美国食品 及药物管理局（ＦＤＡ）希望通过ＲＦＩＤ标签来确保处方药品的合法性。在这套系统电子科技大学硕士学位论文中，每种药品流动都会带有具有唯一序列号的只读ＲＦＩＤ标签。供应商可以在流通 过程追踪其走向，同时在顾客购买确认时，能准确判断该种药物是否来自合法的 供应商以及是否由合法零售商销售。尽管ＦＤＡ认为很难在如此巨大而复杂的处方 药品供应链中实现这套系统，但ＦＤＡ会不断投资，并计划在２００８初步实现该系 统。美国国防部也采用了ＲＦＩＤ电子标签系统提高重要军事物资在运输过程中的可 监控性，取得了良好的效果。 在产业方面，ＴＩ、Ｉｎｔｅｌ等美国集成电路厂商目前都在ＲＦＩＤ领域投入巨资进行 芯片开发。Ｓｙｍｂｏｌ等已经研发出同时可以阅读条形码和ＲＦＩＤ的扫描器，ＩＢＭ、 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ等也在积极开发相应的软件及系统来支持ＲＦＩＤ的应用。欧洲的英国和 德国的零售企业也已经开展了ＲＦＩＤ系统的试验，很多欧洲企业都在积极进行ＲＦＩＤ 芯片、阅读器产品的开发。德国的麦德龙、法国的家乐福公司都使用了ＲＦＩＤ电子标签系统。日本已在图书馆管理、工业制造等领域开始应用ＲＦＩＤ技术，政府制定Ｅ．Ｊａｐａｎ 和Ｕ．Ｊａｐａｎ计划，指导企业对ＲＦＩＤ在物流领域的应用进行开发、测试和应用试验， 鼓励企业尝试ＲＦＩＤ在开放系统中的应用。新加坡在９２年通过在濒临灭绝的鱼体 内注入ＲＦＩＤ标签来进行珍惜吴忠的个体管理，防止其走私。９８年开发使用了ＲＦＩＤ 电子标签的图书管理系统，在１千万册图书上装贴了ＲＦＩＤ电子标签，实现了世界 上最大规模的射频识别图书管理系统。韩国于２００４年开始实施了使用ＵＨＦ频段 ＲＦＩＤ电子标签的试验。包括对进口澳大利亚牛肉的追溯试验、在济州机场至金普 国际机场航线上防止托运行李运输差错的试验，以及军队在武器弹药管理方面的试验。【７】１．３．２．２ＲＦＩＤ在中国的应用情况与发达国家相比，中国在ＲＦＩＤ技术和应用上还只是处于发展初期，特别是超 高频ＵＨＦ应用方面基础薄弱、应用分散和缺乏规模优势，没有掌握芯片设计制造、 天线设计、封装技术及装备等关键核心技术，相关标准规范不完整。同时，我国 射频识别技术又拥有广阔的发展前景和巨大的市场潜力。相对与条码技术而言， 射频识别技术的发展和应用的推广将是我国自动识别行业的一场技术革命。 ＲＦＩＤ技术在中国的应用可以归结为以下１０个领域：小额支付、动物管理、 铁路管理、车辆管理、人员管理、传统制造业的改造、矿井井下人员定位、证照 管理、市政应用、物流领域应用。 目前我国实际应用的领域主要应用是射频卡的应用。ＲＦＩＤ卡有可靠性高、稳１２第一章引言定性好、智能防伪、防冲撞等技术特点。ＩＣ卡与阅读器之间无机械接触，避免了 由于接触读写而产生的各种故障。非接触式卡表面无裸露的芯片，无须担心芯片 脱落、静电击穿、弯曲、损坏等问题，既便于卡片的印刷，又提高了卡片使用的 可靠性。操作方便、快捷由于使用射频通讯技术和防冲撞技术，阅读器在１０ｃｍ 范围内就可以对卡片进行读写，没有插拔卡的动作，且可以对多张卡同时操作。 非接触卡使用时没有方向性，卡片可以任意方向掠过阅读器表面，读写时间不大 于０．１秒，大大提高了识别的速度。ｉｓ］ 作为全球的制造业基地，中国将是未来全球最大的ＲＦＩＤ应用市场。这对于 国内的科研机构和企业将是一次难得的机遇。目前，我国在ＲＦＩＤ芯片、ＲＦＩＤ系 统安全等核心技术方面的研究几乎还是空白，在ＲＦＩＤ应用方面也还处于起步阶 段。未来在政府推动、企业参与的环境下，在庞大市场空间的吸引下，在中国会有越来越多的企业和研究机构参与ＲＦＩＤ技术的研发和应用，会有更多的企业利 用ＲＦＩＤ技术进行企业信息化改造。中国将不仅主导ＲＦＩＤ技术的应用市场，也 应该成为ＲＦＩＤ技术的全球研发中心。 值得注意的是，ＲＦＩＤ不仅仅受到全球ＩＴ行业和制造业的普遍关注，而当前一些具备前瞻视野的通信设备制造商和电信运营商己着手研究如何将ＲＦＩＤ技术与现有或未来的通信系统相结合，开发新的业务和应用，进一步丰富电信业务的种类及功能，推动电信行业的健康可持续发展。ＲＦＩＤ将构建虚拟世界与物理世界的桥梁。可以预见，在不久的将来，ＲＦＩＤ技 术不仅会在各行各业被广泛采用，最终ＲＦＩＤ技术将会与普适计算技术相融合，对人类社会产生深远影响。１．３．３射频识别技术面临的机遇与挑战１．隐私随着ＲＦＩＤ逐渐广泛使用，它越来越得到人们的关注。很多社会人士、技术 人员以及支持保护个人隐私者等都开始对ＲＦＩＤ的使用提出置疑。保护隐私支持者 们认为，很多企业在使用ＲＦＩＤ标签追踪商品流向的同时，也在无意中泄漏了顾客 隐私。很多涉及保密的组织也开始关注这个问题，因为在购买物品时他们的身份 已经与物品链接，一旦再次通过某些商场或中心时，自己的身份就有可能被嵌入 在服装或随身物品上的ＲＦＩＤ）标签泄漏。 像ＲＦＩＤ标签这种基于无线传输技术的产品存在一个与生俱来的缺点，那就是电子科技大学硕士学位论文它通过不可见的无线信道进行信息交换，因此很难判断标签在什么时候向外发送 信息。如果很多商品上都贴有ＲＦＩＤ标签，从商店的角度来说，管理商品很方便， 不管是分类还是快速收费或防止盗窃都很容易。但一旦商品出售后，若附在上面 的ＲＦＩＤ标签没有去掉，买主的身份就很容易被泄漏。还有可能带来更多危害，如 行窃者可以通过ＲＦＩＤ阅读器得到贴附标签的物品的价值，从而判断买主的经济条 件，为作案带来便利。 为了解决上述问题，ＥＰＣｇｌｏｂａｌ提出了一个方案，采用“ｋｉｌｌ ｓｗｉｔｃｈｅｓ”技术，可 以在贴有ＲＦＩＤ标签的物品完成交易后，通过激活开关，将标签置入死锁状态，那 么标签就不再向外发送信号。同样，ＲＳＡ公司也开发了一种阻塞器标签（ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｔａｇ），它利用了ＥＰＣｇｌｏｂａｌ提出的防碰撞协议。这种标签采用的是一种混淆信息的 技术，将所有可能被阅读器接收到信息的ＲＦＩＤ标签一次提供给阅读器。因为阅读 器一次只能与一个标签交换数据，当多个标签同时回应阅读器的查询时，阅读器 就只能侦测到一次冲突。此后阅读器会试图与每个标签单独通信，询问标签的每 个ｂｉｔ位，这时Ｂｌｏｃｋ标签也会同时发送一个０ｂｉｔ和一个ｌｂｉｔ回答询问，这样阅读器就无法得到正确数据。实际上，很多因为ＲＦＩＤ标签所涉及到的隐私问题都是可以解决的。由于现有 ＲＦＩＤ识别技术的限制，标签的识别距离还十分有限，要做到在远离某人视距范围 的汽车或大楼中通过阅读器来读取某人的标签信息基本上是不可能的。并且，微 弱射频信号在障碍的阻挡下也会使阅读器无法识别，因此，ＲＦＩＤ技术应该是安全 的。但在有些情况下，如在通过门禁系统或付费系统时，用户的个人信息及相关 信息都有可能泄漏。随着天线技术和ＩＣ技术的发展，远距离识别终会成为现实， 建立一种能有效保护隐私的机制是必不可少的。 ２．ＲＦＩＤ电子标签系统的成本 在标签领域，条码技术己非常成熟并得到广泛应用，现在几乎所有产品都贴 有条码。由于受存储空间限制，条码通常只能标识产品类型。ＲＦＩＤ标签与条码相 比，具有读取速度快、存储空间大、工作距离远、穿透性强、外形多样、工作环 境适应性强和可重复使用等多种优势。读取速度快：可在瞬间完成对成百上千件 物品标识信息的读取，从而提高工作效率；存储空间大：可以实现对单件物品的 全过程管理与跟踪，克服条码只能对某类物品进行管理的局限；工作距离远：可 以实现对物品的远距离管理；穿透能力强：可以实现透过纸张、木材、塑料和金 属等包装材料获取物品信息；标签根据应用场合的不同可以做成条状、卡状、环 状和钮扣状等多种形状；短距离内不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境。不过，与１４第一章引言条码几分钱甚至几厘钱的成本相比，ＲＦＩＤ标签的成本目前还较高。 ３．缺乏统一的标准 目前制约ＲＦＩＤ发展的原因之一就是缺乏统一的标准。多个组织在各自研发自 己的ＲＦＩＤ相关标准，但并没有完全取得一致。各国的ＲＦＩＤ电子标签所使用的频 段也不相同，不同国家调谐的ＲＦＩＤ电子标签在其他国家就不能充分发挥其频率特 性。这在一定程度上降低了企业采用ＲＦＩＤ系统的积极性。４．安全性问题安全性是另一个倍受使用者关注的问题。例如，一些公司采用ＲＦＩＤ技术对货 物的供应链进行管理，但它并不希望其他竞争对手能通过货物上的标签追踪到货 物的行踪及货物种类。同样，一些带有与用户金融信息有关的设备如果使用了ＲＦＩＤ标签，那么与用户帐户相关的信息也应该得到保护。为此，研究人员提出了一些加密算法，用于标签对阅读器实现身份认证，只 对通过身份认证的阅读器传送信息。在认证过程中，标签需要记录通过认证的阅 读器的ＩＤ号，阅读器也应以广播的形式向标签发送ＩＤ号。为了保证自身ＩＤ号不被其他攻击者截获，阅读器与标签之间必须实现加密传送。一旦标签对阅读器的认证没有通过，标签将拒绝传送所存储的信息。但是，这种带密钥的认证策略同 样会受到中间人扮演攻击、重放攻击等方式的攻击。 其它无线技术类似，ＲＦＩＤ系统安全威胁不是来自于截取ＲＦＩＤ标签并偷窃电子产品代码信息的黑客，而是来自于信息从ＲＦＩＤ传送到网络时被中途截取。对于没有使用带内置协议如安全壳及安全槽层的设备来确保其ＲＦＩＤ网络安全无忧的公司来说，存在着安全风险。作为一种存在很久的技术，ＲＦＩＤ拥有广阔的市场前景。尽管面对很多挑战， 不管是来自技术上还是观念上的，ＲＦＩＤ以其与生具有的优点得到了越来越多企业和用户的支持。在未来ＲＦＩＤ一定有着更广泛的应用。【９】ｆｌｏ】１．４本文的选题、研究内容和意义近年来，ＲＦＩＤ技术已经在社会众多领域开始应用。对改善人民生活质量，提 高企业经济效益，加强公共安全以及提高社会信息化水平产生了重要影响。根据 预测ＲＦＩＤ技术将在未来２至５年逐渐开始大规模应用。《中国ＲＦＩＤ技术政策白 皮书》提出了中国在ＲＦＩＤ技术方面的发展战略，预计在２０１２年基本形成中国ＲＦＩＤ 标准体系，使ＲＦＩＤ应用进入成熟期。电子科技大学硕＋学位论文基于ＲＦＩＤ技术如火如荼的发展热潮，本文选则了ＲＦＩＤ技术为研究方向，根 据本文作者本人发展方向、知识掌握情况，选择了ＲＦＩＤ技术中位于底层的ＲＦＩＤ 标签的读写控制系统为研究目标。确定了研究题目为《单片机控制的射频读卡器 系统》。本文主要跟踪研究了ＲＦＩＤ系统的基本原理、国际国内研究现状、ＲＦＩＤ系统 在国内外的应用情况以及ＲＦＩＤ系统面临的挑战，并着眼于实际应用，研究开发单片机控制的射频读卡器系统，其中主要有硬件系统和驱动软件两部分。硬件系统研究内容为设计ＭＣＵ和阅读器芯片ＭＦ ＲＣ５００之间的连接和控制方式；阅读器芯片和天线之间的连接控制方式；整个读卡器系统和上位ＰＣ之间的通 信接口的设计开发。软件部分主要内容是对ＲＦＩＤ标签的读写驱动程序的设计开 发。 因此，通过对ＲＦＩＤ系统的研究和开发可以参与到ＲＦＩＤ的应用中去。具有很 强的实用价值和现实意义。１６第二章单片机控制的射频读卡器便什系统设计原理第二章单片机控制的射频读卡器硬件系统设计原理２．１总体开发方案设计硬件系统总体方案是使用单片机（ＭＣＵ）控制标签读写控制芯片（高频接口 电路控制芯片），通过标签读写控制芯片和其附带的天线系统，对标签（非接触式 ＩＣ卡）进行读写操作。这样就涉及到必须首先确定ＲＦＩＤ系统的工作频率；选择 相应的电子标签和标签读写芯片；并选择合适的单片机芯片；合理设计读卡器系 统和上位机之间的通信接口电路。把以上确定的芯片和模块总通过设计构成一个 完整的射频卡读卡器系统，下文对以上内容逐一作了阐述。２．１．１ ＲＦ ＩＤ系统工作频率的选择对一个ＲＦＩＤ系统来说，它的频段概念是指阅读器通过天线发送、接收并识读 的标签信号频率范围。从应用概念来说，射频标签的工作频率也就是射频识别系统的工作频率，直接决定系统应用的各方面特性。２．１．１．１ＲＦｌＤ系统工作频段与应用范围通常阅读器发送时所使用的频率被称为ＲＦＩＤ系统的工作频率。基本上划分为：低频（ＬＦ，３０～３００ＫＨｚ）、高频（ＨＦ，３－３０ＭＨＺ）、超高频（ＵＨＦ，３００￣９６８ＭＨＺ）和微波（ＵＷＦ，２．４５―５．８ＧＨＺ）。 低频系统一般指其工作频率在１００－００ｋＨｚ，典型的工作频率有：１２５ＫＨｚ、１３ ４．２ＫＨｚ；高频系统一般指其工作频率在ＩＯ，－－１５ＭＨＺ，典型的工作频率１３．５６ＭＨＺ，超高频工作频率在８６０～９６０ＭＨＺ，常见的工作频率有８６９．５ＭＨＺ、９１ ５．３ＭＨＺ．其他一些微波射频识别系统工作在２．４５ＧＨＺ的微波段。 低频ＲＦＩＤ技术一直用于近距离的门禁管理。由于其信噪比较低，其识读距离 受到很大限制，低频系统防冲撞性能差，多标签同时读慢，性能也容易受其他电 磁环境影响。１３．５６ＭＨＺ高频ＲＦＩＤ产品可以部分地解决这些问题，１３．５６ＭＨＺ高 频ＲＦＩＤ速度快、可以实现多标签同时识读，形式多样，价格合理。但是１３．５６Ｍ ＨＺ高频ＲＦＩＤ产品对可导媒介（如液体、高湿和碳介质等）穿透性很差，由于其频１７电子科技大学硕士学位论文率特性，识读距离短。８６０～９６０ＭＨＺ的ＲＦＩＤ产品常常被推荐应用在供应链管理 上，超高频产品识读距离长，能够实现高速识读和多标签同时识读。但超高频对 于如金属等可导媒介完全不能穿透。为了解决ＲＦＩＤ系统工作频率所造成的对特定 物品（高湿）识别效果的局限性，可以将低频和高频两个频率集成到一枚芯片上。【ｌＩ】２．１．１．２影响选择工作频率的因素对于公路收费系统来说，一般都是驾驶人员持卡在公路出口计费，而且由公 路管理人员辅助刷卡计费，因此阅读距离不需要长距离，只需１０ｃｍ以内即可满足 要求，１３．５６ＭＨｚ系统工作频率可以满足读写距离的要求。 １３．５６ＭＨｚ高频ＲＦＩＤ读写速度比低频ＲＦＩＤ系统快，形式多样，价格和技术 实现难度比超高频和微波低，读写距离可以满足项目要求。国内１３．５６ＭＨｚ频率Ｒ ＦＩＤ复合国家无线电管理规范，而且技术相对较成熟，应用较多，由于本文设计的 ＩＵＩＤ系统主要是用于公路收费系统，从读写距离要求、系统价格、技术成熟程度 和技术实现难度等方面考虑，选用了１３．５６ＭＨｚ的工作频率作为本ＲＦＩＤ系统的工作频率。２．１．２电子标签的选择在１３．５６ＭＨｚ频率下工作的ＲＦＩＤ系统的电子标签通常以非接触式ＩＣ卡（即 射频卡的一种）类型居多，非接触式ＩＣ卡技术成熟、成本低廉，因此本题目确定 选用非接触式ＩＣ卡类型的电子标签。非接触式ＩＣ卡按照作用距离分类，目前有 三种不同标准可供非接触式ＩＣ卡使用，见表２．１。表２．１非接触式ＩＣ卡标准 国际标准ＩＳＯ １０５３６ ＩＳＯ １４４４３ ＩＳｏ １５６９３卡类型 紧耦合 近耦合 疏耦合作用距离Ｏ～１ｃｎｌ ０～１０ｃｍＯ～ｌｍ其中，紧耦合ＩＣ生产成本高，而且与ＩＣ卡相比优点很少（为了工作，必须 将紧耦合ＩＣ卡插入阅读器内或者固定在支架上），所以，这种紧耦合系统从来没 有在市场上销售，因此不在我们考虑之内。疏耦合虽然作用距离较远，可以达到１ ｍ，但相对近耦合ＩＣ卡其技术实现难度大、投资高。近耦合ＩＣ卡应用较多，技术 成熟，又Ｐｈｉｌｉｐｓ、Ｓｉｅｍｅｎｓ、Ｍｏｔｏｒｏｌａ、ＮＥＣ等多家国际大公司推出的产品。因此第二章单片机控制的射频读卡器硬件系统设计原理综合考虑，选择符合ＩＳＯ １４４４３标准的近耦合非接触式Ｉｃ卡作为阅读器对应的电 子标签。 而符合ＩＳＯ １４４４３标准的非接触式ＩＣ卡又分为支持ＩＳＯ １４４４３Ａ类和ＩＳＯ１４４４３Ｂ类，由Ｐｈｉｌｉｐｓ、Ｓｉｅｍｅｎｓ、和Ｈｉｔａｃｈｉ为代表的ＩＳ０１４４４３Ａ产品即是Ｍｉｆａｒｅ 卡：而Ｍｏｔｏｒｏｌａ、ＮＥＣ为代表生产的则是ＩＳＯ １４４４３Ｂ的产品，国内以Ｍｉｆａｒｅ卡 居多。因此，这里我们选择了Ｐｈｉｌｉｐｓ公司生产的Ｍｉｆａｒｅ卡作为本系统的电子标签。Ｍｉｆａｒｅ卡又分为Ｍｉｆａｒｅｌ卡、Ｍｉｆａｒｅ Ｌｉｇｈｔ卡、Ｍｉｆａｒｅ Ｕｌｔｒａｌｉｇｈｔ卡和ＭｉｆａｒｅＰｒｏＸ卡。其中Ｍｉｆａｒｅｌ卡是Ｍｉｆａｒｅ标准卡，包括１Ｋ．Ｂ（８ｂｉｔ）ＥＥＰＲＯＭ的￥５０和４ＫＢ（３２ｂｉｔ）ＥＥＰＲＯＭ的￥７０，由于成本问题，常用的Ｍｉｆａｒｅｌ卡都是￥５０。ＭｉｆａｒｅＬｉｇｈｔ卡是一种小容量卡，存储容量只有４８Ｂ，其中数据区为２４Ｂ，适用于一卡一用。Ｍｉｆａｒｅ Ｕｌｔｒａｌｉｇｈｔ卡是Ｍｉｆａｒｅ系列的一种５１２位精简应用模式卡，一般用于交通单程票证。Ｍｉｆａｒｅ ＰｒｏＸ卡是一中复合的ＣＰＵ卡，内部集成了一个Ｔｒｉｐｌｅ．ＤＥＳ协同处理器和专门面向ＲＳＡ或ＥＣ等公共秘要算法所设计的嵌入式３２位Ｆａｍｅ Ｘ编密协处理器。安全性好，但价格高。综合考虑这几种Ｍｉｆａｒｅ卡的性能、价格使用普及度等因素，选择Ｍｉｆａｒｅｌ卡作为本系统的电子标签类型。２．１．３高频接口电路控制芯片的选择符合ＩＳ０１４４４３ＴｙｐｅＡ卡片读写设备核心ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｅｄ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ＩｎｔｅｇｒａｔＣｉｒｃｕｉｔ特定用途集成电路芯片），以及由此组成的核心保密模块ＭＣＭ（Ｍｉｆａｒｅｍｏｄｕｌｅ）的主要代表有：ＲＣｌ５０、ＲＣｌ７０、ＲＣ５００等，以及ＭＣＭ２００、ＭＣＣｏｒｅＭ５００等。其中，ＭｉｆａｒｅＲＣ５００（ＭＦ ＲＣ５００）适用于各种基于ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４４３Ａ标准并且要求低成本、小尺寸、高性能以及单电源的非接触式通信的应用场合，使用广 泛。因此把Ｍｉｆａｒｅ卡对应的高频接口电路控制芯片确定为Ｍｉｆａｒｅ ＲＣ５００（ＭＦＣ５００）。Ｒ２．１．４阅读器控制芯片的选择由于非接触式ＩＣ卡选用的是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的Ｍｉｆａｒｅｌ卡，高频接口电路选用的是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＭＦＲＣ ５００芯片（８位芯片），对应的控制芯片因该是８位的单片 机芯片。１９电子科技大学硕士学位论文可以用于阅读器控制芯片的８位单片机芯片很多，与高频接口电路同为Ｐｈｉｌｉｐｓ公司生产的Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２单片机应用较广、性能出色、价格合理。因此采用了Ｐ８ ９Ｃ６１Ｘ２单片机芯片作为阅读器的控制芯片。Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２单片机采用高性能的静态８０Ｃ５１设计以先进的ＣＭＯＳ工艺制造并包含１０２４Ｂ的Ｆｌａｓｈ程序存储器可通过并行编程或在系统编程（ＩＳＰ） 的方法进行编程支持６时钟和１２时钟模式。性能稳定、存储器容量满足要求。２．１．５读卡器和上位机通信接口方式的选择在读卡器和上位机通信的接口方式上可以采用ＲＳ２３２串口、ＵＳＢ、ＲＪ４５网络接口等接口方式，其中采用串口方式实现起来最简单，而且造价低，功能完全满 足要求，因此选择了ＲＳ２３２串口通信方式作为整个系统和上位机之间的通信接口。２．２ ＭＦＲＣ５００工作特性ＭＦ ＲＣ５００是应用于１３．５６ＭＨｚ非接触式通信中高集成读卡ＩＣ系列中的一员。该读卡Ｉｃ系列利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在１３．５６ＭＨｚ下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。ＭＦ ＲＣ５００支持ＩＳ０１４４４３Ａ所有的层。内部 的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的天线（可达１００ｍ ｍ）。接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于ＩＳ０１４４４３Ａ兼容的 应答器信号。数字部分处理ＩＳ０１４４４３Ａ帧和错误检测（奇偶＆ＣＲＣ）。此外，它还支持快速ＣＲＹＰＴ０１加密算法用于验证Ｍｉｆａｒｅ系列产品。方便的并行接口可直接连接到任何８位微处理器，这样给读卡器／终端的设计提供了极大的灵活性。ＭＦ ＲＣ５００芯片管脚排列逻辑图如图２．１所示。第二章单片机控制的射频读卡器硬件系统设计原理船：’｛‘一““ｏ‘ＭＦ ＲＣ５００…‰★，？，。？“，＼一 一ｊ一冲砌懈侧 ｗ～ 一哪－≥●磊● ● ＿黼｜兰耻ｍ一 黼雕孑嚣帅枞囊■ 旁？ 舞，＋～删聊一删一髭懈ｉ：。ｊ气哥，≥７冀一号巧一７秽ｊ，：巧碍》鬟×图２．１ ＭＦＲＣＳ００管脚排列图该器件为３２脚ＳＯ封装。器件使用了３个独立的电源以实现在ＥＭＣ特性和 信号解耦方面达到最佳性能。ＭＦ ＲＣ５００具有出色的ＲＦ性能并且模拟和数字部分可适应不同的操作电压。ＭＦ ＲＣ５００芯片主要引脚功能和用法如下。１．天线表２－２非接触式天线管脚 名称ＴＸｌ，ＴＸ２类型 输出缓冲 模拟 输入模拟功能 天线驱动器 参考电压 天线输入信号ＷＭＩＤＲＸ为了驱动天线，ＭＦ ＲＣＳ００通过ＴＸｌ和ＴＸ２提供１３．５６ＭＨｚ的能量载波。根 据寄存器的设定对发送数据进行调制得到发送的信号。 卡采用ＲＦ场的负载调制进行响应。天线拾取的信号经过天线匹配电路送到Ｒｘ脚。ＭＦ ＲＣ５００内部接收器对信号进行检测和解调并根据寄存器的设定进行处理。然后数据发送到并行接口由微控制器进行读取。 ２．驱动部分电源和模拟电源ＭＦ ＲＣ５００对驱动部分使用单独电源供电。２ｌ电子科技大学硕士学位论文 表２－３驱动部分电源管脚名称ＴＶＤＤ ＴＧＮＤ类型 电源 电源功能 发送器电源电压 发送器电源地为了实现最佳性能，ＭＦ ＲＣ５００的模拟部分也使用单独电源。它对振荡器、 模拟解调器和解码器电路供电。表２―４模拟部分电源管脚 名称卢ⅣＤＤ ＡＧＮＤ类型电源 电源功能模拟部分电源电压 模拟部分电源地３．数字电源 ＭＦ ＲＣ５００数字部分使用单独电源。表２－５数字电源管脚 名称ＤＶＤＤ ＤＧＮＤ类型 电源 电源功能 数字部分电源电压 数字部分电源地４．辅助管脚 可选择内部信号驱动该管脚。它作为设计和测试之用。５．复位管脚 复位管脚禁止了内部电流源和时钟并使ＭＦ ＲＣ５００从微控制器总线接口脱开。如果ＲＳＴ释放，ＭＦ ＲＣ５００执行上电时序。６．振荡器表２－６振荡器管脚 名称ＸＩＮ ×ＯＵＴ类型Ｉ功能振荡器缓冲输入 振荡器缓冲输出Ｏ１３．５６ＭＨｚ晶振通过快速片内缓冲区连接到ＸＩＮ和ＸＯＵＴ。如果器件采用外部时钟，可从ＸＩＮ输入。 ７．Ｍｉｆａｒｅ接口 ＭＦ ＲＣ５００支持Ｍｉｆａｒｅ有源天线的概念。它可以处理管脚ＭＦＩＮ和ＭＦＯＵＴ处的Ｍｉｆａｒｅ核心模块的基带信号ＮＰＡＵＳＥ和ＫＯＭＰ。第二章单片机控制的射频读卡器硬件系统设计原理 表２―７ＭｉｆａｒｅＩ／Ｏ管脚 名称ＭＦＩＮ ＭＦＯＵＴ类型带施密特触发器的输入 输出功能Ｍｉｆａｒｅ接口输入 Ｍ．ｆａｒｅ接口输出Ｍｉｆａｒｅ接口可采用下列方式与ＭＦ ＲＣ５００的模拟或数字部分单独通信： １）模拟电路可通过Ｍｉｆａｒｅ接口独立使用。这种情况下，ＭＦＩＮ连接到外部产生的ＮＰＡＵＳＥ信号。ＭＦＯＵＴ提供ＫＯＭＰ信号２）数字电路可通过Ｍｉｆａｒｅ接口驱动外部信号电路。这种情况下，ＭＦＯＵＴ提 供内部产生的ＮＰＡＵＳＥ信号而ＭＦＩＮ连接到外部输入的ＫＯＭＰ信号 ８．并行接口表２－８并行接口管脚 名称Ｄ０…Ｄ７ Ａ０…Ａ７类型 带施密特触发器的Ｉ，Ｏ 带施密特触发器的Ｉ／ｏ 带施密特触发器的ｌ／ｏ 带施密特触发器的Ｉ／Ｏ 带施密特触发器的Ｉ／Ｏ 带施密特触发器的Ｉ／Ｏ 输出功能 双向数据总线 地址线 写禁止／只读 读禁止／数据选通禁止 片选禁止 地址锁存使能 中断请求ＮＷＲ，ＲＮＷＮＲＤ，ＮＤＳ ＮＣＳＡＬＥｌＲＱＭＦ ＲＣ５００支持不同的微控制器接口。一个智能的自动检测逻辑可以自动适应系统总线的并行接口。使用信号ＮＣＳ选择芯片。要使用独立的地址和数据总线 与微控制器相连，必须将ＡＬＥ脚连接到ＤＶＤＤ。若使用复用的地址和数据总线与 微控制器接口，必须将ＡＬＥ脚连接到微控制器的ＡＬＥ信号。若要使用ＲＮＷ和ＮＤＳ（取代ＮＷＲ和ＮＲＤ）与微控制器相连，微控制器的ＲＮＷ必须连接到管脚ＮＷＲ，而ＮＤＳ必须连接到ＮＲＤ。２．２ Ｍ ｉ ｆａｒｅ１卡的功能组成１．Ｍｉｆａｒｅ １卡的电器特性１）容量为８Ｋ位Ｅ２ ＰＲＯＭ。 ２）分为１６个扇区每个扇区为４块每块１６个字节，以块为存取单位。 ３）每个扇区有独立的一组密码及访问控制。 ４）每张卡有唯一序列号为３２位。 ５）具有防冲突机制支持多卡操作。电子科技大学硕士学位论文６）无电源自带天线内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路。 ７）工作温度－－２０．５０＂Ｃ。８）工作频率１ ３．５６ＭＨｚ。 ９）通信速率１ ０６ｋｂｐｓ。ｌ Ｏ）读写距离可达１ ０ｍｍ与阅读器以及卡天线尺寸有关。１１）数据保存期为１０年可改写１０万次读不限次。…１ ２．存储结构Ｍｉｆａｒｅ ｌ卡的存储结构对于读写Ｍｉｆａｒｅ １卡十分重要，只有掌握了解了Ｍｉｆａｒｅｌ卡的存储结构，才能够对Ｍｉｆａｒｅ ｌ卡进行数据的读写操作。其存储结构如下。Ｍｉｆａｒｅ １卡分为１６个扇区每区有４块（块Ｏ～块３）共“块。按块号编址为ｏ￣６３。第０扇区的块０（即绝对地址块Ｏ）用于存放芯片商、卡商相关代码，已经固化不可更改。其他各扇区的块０、块ｌ、块２、为数据块，用于存贮用户数据。块３为各扇区控制块，用于存放密码Ａ、存取控制条件设置密码Ｂ。各区控制块 结构相同。表２－９各区控制块３结构 字节号 控制值 说明Ｏ １ ２ ３ ４ ５ ＦＦ ＦＦ ＦＦ ＦＦ ＦＦ ＦＦ ６ ７ ８９ ＦＦ ０７ ８０ ６９ １０ １１ １２ １３ １４ １５ ＦＦ ＦＦ ＦＦ ＦＦ ＦＦ ＦＦ密码Ａ（０－５字节）存取控ｆＮ（６～９字节）密码Ｂ（１０～１５字节）３．存储器的控制属性每个扇区的用户密码和存取控制条件都是独立设置的，可以根据实际需要设 定各自的密码及存取控制。在存取控制中每个块都有三个控制位相对应用，以决 定某数据块或控制块的读写条件定，义为“ＣＸｘｙ”，见表２．１０所示。其中“ＣＸ’’ 代表每块控制位号（Ｃ１～Ｃ３），“ｘ＂代表某块所属扇区号（Ｏ～ｉｓ），“Ｙ”代表该扇区内 某块号。例如Ｃｌｘ２即为ｘ扇区内块２的第１控制位，余此类推。控制位的设置存放在存取控制字节中，见表２．１１所示。表２一１０控制位ＣＸｘｙ定义 块０ 块０ 块０ 块０Ｃ１ｘ０ Ｃ１ｘｌ Ｃ１ｘ２ Ｃ１ｘ３ Ｃ１ｘ０ Ｃ１ｘｌ Ｃ１ｘ２ Ｃ１ｘ３ Ｃ１ｘ０ Ｃ１ｘｌ Ｃ１ｘ２ Ｃ１ｘ３用户数据块（Ｏ区０块除外） 用户数据块 用户数据块 用户数据块第二章单片机控制的射频读卡器硬件系统设计原理表２．１１控制位ＣＸｘｙ在存取控制字节中的位置（“／”表示取反）武字节６ 字节７ 字节８ 字节９ 所属块＼岔ｂｉｔ７ｂｎｌ５ｂｉｔ５ｂ．１４ｂｉｔ３ｂ屹ｂｉｔｌｂｉｔ０等＼．Ｃ２ｘ３／ Ｃ１ｘ３ Ｃ３ｘ３ Ｃ２ｘ２， Ｃ１ｘ２ Ｃ３×２ Ｃ２ｘｌ｜ Ｃ１ｘｌ Ｃ３ｘｌ Ｃ２ｘ０／ Ｃ１ｘ０ Ｃ３ｘ０ Ｃ１ｘ３／ Ｃ１ｘ２， Ｃ３ｘ２／ Ｃ２ｘ２ Ｃ１ｘｌ／ Ｃ３ｘｌｌ Ｃ：２ｘｌ Ｃ１ｘ０／ Ｃ３ｘ０／ Ｃ２ｘ０Ｃ３ｘ３／ Ｃ２ｘ３ＢＸ７ＢＸ６Ｂ）（５ＢＸ４ＢＸ３ＢＸ２ＢＸｌＢＸＯ块３控 制位块２控 制位块ｌ控 制位块０控 制位块３控 制位块２控 制位块ｌ控 制位块０控 制位各扇区数据块啦块２的三个控制位以正反两种形式存在于块３的存取控制字 节中。它决定了该块的访问权限（例如进行减值及初始化值操作必须验证ＫＥＹＡ，进行加值操作必须验证ＫＥＹ Ｂ等等）三个控制位在存取控制字节（６￣９字节）中的权限如表２．１２所示（阴影区的存取控制为厂商初始值；字节９为备用字节，默认值为５９。Ｋｅｙ ＡＩ Ｂ表示密码Ａ或密码Ｂ，Ｎｅｖｅｒ表示没有条件实现）。表２―１２数据块的存取控制权限（ｘ＝０―１５扇区；ｙ＝块０、块１、块２）Ｃｌｘｙ Ｃ２ｘｙ Ｃ３ｘｙＯ ０ Ｏ ０ ｌ １ ｌ ｌ ０ ０ ｌ ｌ Ｏ ０ ｌ ｌ Ｏ ｌ ０ １ Ｏ ｌ Ｏ ｌ读ＫｅｙＡｌＢ ＫｅｙＡｌＢ ＫｅｙＡＩＢ ＫｅｙＡｌＢ ＫｅｙＡｌＢＫｅｙ Ｂ Ｋｃｙ Ｂ Ｎｅｖｅｒ写 ＫｃｙＡｌＢＮｅｖ睨 Ｋｅｙ Ｂ Ｋｅｙ Ｂ Ｎｅｖｅｒ Ｋｅｙ Ｂ Ｎｅｖｅｒ Ｎｅｖｅｒ加值ＫｅｙＡＩＢＮｅｖｅｒ Ｎｅｖ盯 Ｋｅｙ Ｂ减值、初始化ＫｅｙＡＩＢ Ｎｅｖｅｒ ＮｅｖｅｒＫｅｙＡｌＢ ＫｃｙＡＩＢＮｅｖｅｒ Ｎｅｖｃｒ ＮｅｖｅｒＫｅｙＡＩＢＮｅｖｅｒ Ｎｅｖｅｒ Ｎｅｖｅｒ例如某区块的３个存取控制位Ｃｌｘｙ、Ｃ２ｘｙ、Ｃ３ｘｙ＝０００时（厂商预设的初始 值，见阴影区），验证密码Ａ或密码Ｂ正确后可读出／可写入／可加值／减值及初始化 操作。该初始值主要供制卡和发卡商检测芯片功能使用，确认所有读写／）ＪＨ密功能 均正常，后再依据使用需要和参照表２．１３、表２．１４设置新的存取控制权限值，进 行用户数据操作和修改新的用户密码。电子科技大学硕士学位论文 表２－１３块３中厂商初始存取控制值（“／”表示需要取反）ｂｉｔ号 ｂ．ｔ７１，ｂｉｔ６１，ｂｉｔ５１，０ｂ．ｔ４１， ０Ｏｂｉｔ３１， ０， ０ｂ屹１， 铷Ｏｂｉｔｌ１， 铋 ０ｂＩｔ０ １，Ｑｌ０字节６ 字节７ 字节８００１ ｃＸｘ３０ＯＣｘｘ２ＣＸｘｌｃＸｘＯＣＸ】【３Ｃ：Ｘｘ２ＣＸｘｌＣＸｘＯ表２－１４ Ｍｉｆａｒｅ卡的８种控制位设置值所对应的存取控制权限表 控制位设置Ｃｌｘ３ Ｏ Ｏ Ｏ ０ ｌ ｌ ｌ １ Ｃ２ｘ３ Ｏ Ｏ ｌ １ Ｏ ０ １ １ Ｃ３ｘ３ ０ １ ０ １ Ｏ ｌ ０ １密码Ａ权限 读Ｎｅｖｅｒ Ｎｅｖｅｒ Ｎｅｖｅｒ Ｎｅｖｅｒ ＮｅｖｅｒＮｅｖｅｒ存取控制权限 读ＫｅｙＡＫｅｙＡ密码Ｂ权限 读ＫｅｙＡ Ｋ呵ＡＮｅｖｅｒ Ｎｅｖｅｒ写ＫｅｙＡ写Ｎｅｖｅｒ Ｎｅｖｅｒ ＮｅｖｅｒＮｅｖｅｒ写ＫｅｙＡＮｅｖｅｒＫｅｙ ＢＮｅｖｅｒＫｅｖ ＢＫｅｙＡＩＢ ＫｅｙＡＩＢ ＫｅｙＡ ＫｅｙＡｌＢ ＫｅｙＡｌＢ ＫｅｙＡｌＢＮｅｖｅｒＮｅｖｅｒＫｅｙＡＫｃｙＡＫｃｙＡＫ叫ＡＫｅｙ ＢＫｅｙＢＫｅｙＢＮｅｖｅｒ Ｎｅｖｅｒ ＮｅｖｅｒＮｅｖｅｒ ＮｅｖｅｒＮｅｖｅｒＫｅｙ ＢＮｅｖｅｒ ＮｅｖｅｒＮｅｖｅｒ Ｃ２３Ｎｅｖｅｒ例如，当块３的存取控制位Ｃ１３ 藏），Ｃ３３＝１００时，表示密码Ａ：不可读（隐验证ＫＥＹＢ正确后密码Ａ可写（或更改）；存取控制：验证ＫＥＹＡ或ＫＥＹＢ 密码Ｂ：不可读验证ＫＥＹＢ正确后可写。‘１２１正确后可读不可写（写保护）。２．３读卡器硬件系统设计原理在本节中主要阐述本读卡器系统的硬件设计原理，包括读卡器电源部分设计、 单片机与ＭＦ ＲＣ５００芯片的连线设计、高频电路和天线的设计、读卡器与上位机的通信接口设计。其主要原理是通过Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２控制读写ＭＦ ＲＣ５００中的寄存器，从而利用ＭＦ ＲＣ５００实现对Ｍｉｆａｒｅｌ卡的读写操作。硬件电路设计采用Ｐｒｏｔｅｌ９９ ＳＥ画电路原理图（ＳＣＨ）和印刷电路板（ＰＣＢ ｏ整体电路逻辑图如图２－１所示。 本节将对各部分设计逐一进行阐述。２６第二章单片机控制的射频读卡器硬件系统设计原理图２－１电路整体逻辑图２．３．１电源部分设计项目要求采用＋１２Ｖ直流输入电源，而Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２单片机和ＭＦ ＲＣ５００要求使用的电源是＋５ｖ，所以必须把＋１２ｖ的直流电转变为＋５Ｖ。电源部分采用了２个集成稳压器７８０８和７８０５串联构成系统的电源部分，提供＋５Ｖ直流电源。 集成稳压器７８０８和集成稳压器７８０５分别是输出电压为＋８Ｖ和＋５Ｖ的集成稳压器，其共有三个引脚，１脚为输入端，２脚为接地端，３脚为输出端。７８０８和７８０５Ｉ作时本身也是需要一定的电压的，其芯片手册上写明其典型值是２Ｖ（输出ｌＡ的时候），所以其输入电压（就是１脚的电压）至少要比输出电压高２Ｖ，对于７８０５来说则是７Ｖ，建议最好达到８Ｖ以上，对７８０８来说１２Ｖ刚好满足要求。 因此，外部１２Ｖ直流电输入集成稳压器７８０８（满足比７８０８输出电压高２Ｖ以上的要求，同时又不过高，不会导致芯片过热），集成稳压器７８０８的＋８Ｖ输出电 压刚好作为集成稳压器７８０５的输入电压。 为了提高输入／输出电压的稳定性，分别在７８０８的输入端和７８０５的输出端挂 接了２个电容Ｅ１（１００ｕ口２５Ｖ）和Ｅ２（１０ｕ口２５Ｖ）。电路图如图２．２所示。２７电子科技大学硕士学位论文王：上■．二～Ｉｙ～！、；ｊ～’｛ｌ：｜；，：｝！：ｉ：：ｊ（＋５ｖ０ＵＴＰｔｒｒ３；，ｌＪＣ６ ７８０８！：｝ｌ； ｛：： 【Ｃ７ ｛７８０５：；３Ｉｉ ：；；砸Ｓｉ｛！ｉｊＰ０’矿 ＥＲ’．．；１｛｝｝Ｉ，， Ｖｍ～金（，Ｖ０ｌ耳Ｖ缸ＶＯＵｔ’３旦‘，－－＿二Ｅｌ ＝ｒｌ― 一１００ｕＦ ，２５Ｖ。‘ 一匕ｖＥ２，－ ＝：ｃ２－－１０ｕＦ／ ：５功００ｎＦ１００ｎＦ：ＣＮ“；ｊ：ｉ｝ｌ｛！’Ｌ～：ｌ：一一’～’ｌ！ｌ；！！：：ｌ！ ｛｛图２－２电源部分原理图２．３．２Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２与ＭＦＲＣ５００芯片的硬件连接设计这部分设计的目的是把Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２与ＭＦＲＣ５００芯片相关的地址线、数据线、控制线合理连接，从而通过Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２单片机芯片可以启动和复位ＭＦ ＲＣ５００芯 片，并且可以通过Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２单片机芯片把读写信息发送给ＭＦ ＲＣ５００，或者从ＭＦ ＲＣ５００中指定的寄存器中取得由ＭＦ ＲＣ５００从卡中读取到的数据。当然，Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２与ＭＦＲＣ５００芯片各自的电源和晶振等必要的引脚也要分别连接。 Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２单片机的引脚逻辑图和ＭＦ ＲＣ５００芯片的引脚分布图如图２．３和图２．４所示。【１２】２８第二章单片机控制的射频读卡器硬件系统设计原理地缓和数据魑线ｒ器督莰习寻地址总线图２－３ Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２单片机引脚逻辑图ＭＦＲＣ５００芯片需要连接的引脚主要有：ＡＬＥ、ＤＯ～Ｄ７、Ａ０￣Ａ２、ＤＶＤＤ、ＡＶＤＤ，ＲＤ，ＷＲ，ＣＳ，ＴＶＳＳ，ＴＸ２，ＲＸｌ，ＲＩＱ，ＲＳＴ／ＰＤ，ＭＦＯＵＴ、ＭＦＩＮ， 等。电子科技大学硕七学位论文图２－４ＭＦ ＲＣ５００芯片引脚分布图２．３．２．１晶体振荡电路 Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２和ＭＦ ＲＣ５００的晶体振荡电路的连接方法是固定的。从各自的技 术手册中可以得到连接电路图。实际的连接电路图如图２．５和图２－６所示。ＸＴｌ：ｌ厂：ｌ’―ｒ”下～２ｊｎ８４ＭＨ：ｌ－－（．７４；Ｉ【ｌ ；―工―Ｃ）：２２ｐＦＩ｝‘１＿．．一ＺＺｐＦ。ＩＣｌＲＳＴ 工０：＾ ２１、，前Ｕ１’＾ｔｔ＂个＾Ｔ＾丽３２”ＰＳＥＮ’２０图２．５ Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２晶体振荡电路连接方法３０第二章单片机控制的射频读卡器硬件系统设计原理ＸＴ２。ＩＩ＂ｌＩ。ｔＬＩ Ｉ 一Ｌ ｌ皇３．５６ＭＨｚ…｛ｉ；Ｉ Ｉ ； 二 Ｔ ；‘一｛｛＝＝鲤ｔｌＬｌ㈡Ｆ暮车书１』一 ｌ¨ ｝）ＰＦ ｌ：■擘！曼二”ｒ。｜｛ｌＣ２’ｌ＾ｃ’，’ｔＬｌｌ＇，、一，’＾ｔＴ’ｆ．３２图２－６ ＭＦ ＲＣ５００的晶体振荡电路连接方法２．３．２．２复位电路Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２的复位电路图如图２－６所示，当复位按键被按下时，会在ＲＳＴ引脚处产生符合Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２需要的按键脉冲。而ＭＦ ＲＣ５００的复位是受单片机Ｐ８９Ｃ６ １Ｘ２控制的（Ｐ２．７引脚控制，见图２．７）。ＶＣＣ箦。ＲＳＴ１０Ｉ ―ｏｏ‘；ＩＩ ＩｊＫ２ｉ１几ｋ一～已二 １ｉ－ｌ｛ｌ手／∥弋，。４ …‘ｔ一≮…”ｒ丁ＶＣＣ｝。虿二沁／ＲＥＳ盱。３图２．７ Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２的复位电路图２．３．２．３ Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２与ＭＦＲＣ５００芯片的硬件连接设计Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２与ＭＦＲＣ５００芯片的硬件连接设计电路图采用了网络表的表示方 法，具体连接电路如图２．８和图２－９所示。电子科技大学硕士学位论文 ＩｅＩ―ｉ一？｛一：Ｒ５Ｔ’１０：，、 ２１：ｕ ＶＣＣ ～ＡＤＯ ＡＤｌ ＡＤ２ ＡＤ３ ＡＤ４ ＡＤ５ＡＤ６；；…｛～；！：…ＰＳＥＮ ＸＴＡＬ２ ３２ ｕ；２０ｊｊＲＳＴ ＸＴＡＬｌ ＥＡ，ＶＰＰ Ｐ０．０『ＡＤ０ Ｐ０．１，ＡＤｌ Ｐ０．２，ＡＤ２ Ｐ０．３『ＡＤ３ＰＳＥＮ ＡＬＥ ＲＤ，：苟，、；４３；ｕ；雹！４１ ：４Ｄ：；１９ ＲＤ＿ｆＰ３．７肜ＭＰ３＋ ： １９ ＷＲ用３．６贮ＭＰ２＋Ｔ１ＪｆＰ３＿５贮ＭＰＩ＋ Ｔ０伊３ ４Ｊ｜ｃＭＰＲ－ＩＨＴｌ＿『Ｐ３．３ ＩＮＴ０＿『Ｐ３．２ ＴＸＤＪｆＰ３．１ ＲＸＤ＿ＩＰ３．０ Ｐ２．７，Ａ１５ Ｐ２．６，Ａ１４ Ｐ２．５『Ａ１３ ｕ；１７ ；１６ ．‘１５ＡＵ独ＲｏＧ．；３３ＷＲ姗ＲＣＳ００ ＩＲ。ＴＴＬ ＴＸ ＴＴＬ；３９。 鸳：３７： ３６ ２ ３；４Ｐ０．抛Ｄ４Ｐ０．５『ＡＤ５：１４。‘１３ １１ＡＤ７Ｐ０．６艟Ｄ６Ｐ０．７『ＡＤ７ｆⅨ；’Ｔ２＿ＩｌＰｌ．０ｌ｜｜｜ｃＭＰＯ＋ Ｔ２ＥＸＪＰｌ．１ＣＭＰ０－Ｐ１．２厄ＣＩ３ｉ｛ ；３０ ＲＣ５００ ＰＤ ，２９ ２８ ‘２７ ，２６ ：２５ ２４ ３４ ：２３ Ａ１２ Ａｌｌ：Ａ１０ＲＣＳ００ ＣＳ。５ ｊ６：ＷＤＯＧ：７８ ＲＳ４８５ ｏ。阳Ｐ１．３虻ＭＰ０贮ＥＸ０ Ｐ１．４ｔＣＭＰｌ＿｜｜ｃＥＸｌ Ｐ１．５ＪｃＭＰ２＿ＩＩｃＥＸ２ Ｐ１．６ｌＩｃＭＰ３ｌＩｃＥＸ３Ｐ１．７ｌ｜｜ｃＥＸ４ ＮＣ ＮＣＰ２．啪ｋ１２Ｐ２．３『Ａ１１ Ｐ２，２，Ａ１０ Ｐ２．１，Ａ９ Ｐ２．０，Ａ８ ＮＣ ＮＣＡ９ Ａｇ１；ｉ２图２―８ Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２与ＭＦ ＲＣ５００的网络表图２．７中三类总线连接原理解释如下： 数据线：Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２的Ｐ１．０，－，Ｐ１．７作为数据线直接连接到ＭＦ ＲＣ５００的ＡＤＯ～ ＡＤ７上，用于传输数据。控制线：Ｐ３．７和Ｐ３．６引脚分别和ＭＦ ＲＣ５００的ＲＤ和ＷＲ相连，用于控制读 写ＭＦＲＣ５００中的寄存器。Ｐ３．５引脚连接了一个ＬＥＤ用于测试。Ｐ３．２引脚是Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２的外部中断０输入信号引脚，连接到ＭＦ ＲＣ５００的中断输出引脚ＩＲＱ上， 以实现ＭＦ ＲＣ５００向单片机申请中断。此读卡器和上位机的通信接口采用的是ＲＳ ２３２接口，在此Ｐ３．１和Ｐ３．０引脚分别连接到ＲＳ ２３２的Ｒ２０ＵＴ和Ｔ２ＩＮ引脚上， 作为整个读卡器系统和外部串行通信的接收和发送端。３２号脚ＰＳＥＮ，外部ＲＯＭ 访存允许信号，在本系统里没有使用外部ＲＯＭ，因此它只作为其第二功能编程允 许／禁止，低电平时向Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２中烧录程序代码。 地址线：ＲＣ５００内部具有６４个寄存器，在此可以把ＭＦ ＲＣ５００当作是Ｐ８９Ｃ ６１Ｘ２单片机的外部ＲＡＭ来进行操作，则只要保证ＭＦＲＣ５００选通的前提下（Ｎｃｓ＝ｏ），Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２单片机的外ＲＡＭ某（和连接方法有关）６４个单元的地址就对 应ＭＦ ＲＣ５００中６４个寄存器的地址。所以在此处只把Ｐ２．５和ＭＦ ＲＣ５００的ＮＣＳ 相连，这样实际ＭＦ ＲＣ５００寄存器的起始地址只需要保证Ｐ２．５＝０，单片机其余地３２第二章单片机控制的射频读卡器硬件系统设计原理址线没有要求，这样就存在地址重叠问题，其中ＲＡＭ最低的一个起始地址就是０ ０００Ｈ，与之对应ＭＦ ＲＣ５００的６４个寄存器地址范围是００００Ｈ，－。００３ＦＨ。Ｒ（》００ ＰＤＶＭＩＤ｛掣一～ ＿ ～一Ｆ二（争罂ＡＵ三０ ＡＤ０ＡＤｌＡＤ７ ＡＤ６ＡＤ２ＡＤ３２―３４５―６７一ｏ ９加一儿￡：一Ｂ―Ｍ巧一场一星－ 聊～陇｜窆｛坌帆ｍ｜耋加砚∞｝．Ｃ５００一 ～政｜室胍一 舵Ｍ加眦所Ⅸ∞ＭＡＤ５鸵一孔如一凹勰一卯拍一巧Ｍ一玛龙一扎加一坶蟾一＂ＡＤ４图２－９ ＭＦ ＲＣ５００与Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２的网络表图２．８中个别引脚（多数在图２．．７中己说明）连接原理解释如下： Ａ０、Ａ１、Ａ２是为了使ＭＦ ＲＣ５００兼容其它公司的不同类型单片机芯片而设计的相关引脚，与８０５１系列单片机相配合使用的时候，这３个引脚有固定接法，其中Ａ０、Ａ１接高电平，Ａ２接地。ＡＬＥ０可以直接连接到单片机的ＡＬＥ引脚，在实际设计中，ＭＦ ＲＣ５００的ＡＬＥ０连接到了跳线开关部分Ｋ１。 与电源部分相关的引脚，如６号引脚ＴＶＤＤ等，连接到ＭＦ ＲＣ５００电源电路 部分（详情见２．６．２．５）。 ２．３．２．４跳线开关设置为了能够对Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２的工作模式作出选择（正常模式／编程模式，Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２ 工作在编程模式的时候必须要求ＰＳＥＮ为低电平。）而设计了一个跳线开关Ｋ１。其 中顺便把Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２的地址锁存信号ＡＬＥ，和ＭＦ ＲＣ５００的地址锁存信号ＡＬＥ０ 也作在了Ｋ１中，正常工作时，只需要用跳线把ＡＬＥ和ＡＬＥ０相连即可；编程模式时只需要把ＰＳＥＮ和地相连即可。电路图如图２．１０所示。电子科技大学硕＋学位论文皓ｊ到｛盛卜；¨～卜”；ｒ争ｊ妇；ｉ ｉＬＥ ｒｒｒｉ；…；；Ｉ｝；；Ｉ ｌ；｝ｌ一一蛙Ｈ杖ｌ Ｈｒ一 ～宁‘ｐ∑；ｌ，一．Ｘ孵ｐＰ墅】 ＿＿一…审ｌ｛ＫＵ三０：ｌ＋２．３．２．５ ＭＦ～ｌＵｉ｝图２．１０ Ｋ１跳线开关电路图ＲＣ５００电源部分设计ＭＦ ＲＣ５００中和电源相关的引脚有ＴＶＤＤ、ＴＶＳＳ、ＡＶＤＤ、ＡＶＳＳ、ＤＶＤＤ、ＤＶＳＳ连接方法见图２．１１和图２．１２（连接方法固定，参考了ＭＦ ＲＣ５００技术手册）。 其各自含义见２．３节。ＡＶＣＣ ３ ４ ＴＸｌ ＴＸ２ ５ ６！Ｊ：ＩＲＱ ＭＦＩＮ ＭＦＯＵＴＸｌ ＴＶＤＤ ＴＸ２ ＴＶＳＳ ＮＣＳ＝；ｃ１２＝－－ｒ－－－Ｃ１３；；ｃ１４；ｉ４．７ｉ１Ｆ一｜．＿：７１ｒｌＦ…ＩＯＯｒＬＦ２ ９，、１ｉ；｛ＲＣＳ００ ＣＳ图２．１１ ＭＦ ＲＣ５００电源图１图２．１２ＭＦＲＣ５００电源图２第二章单片机控制的射频读卡器硬件系统设计原理２．３．３高频电路设计在高频电路的设计上，根据Ｒｅａｄｅｒ和天线之间的距离不同、工作距离的不同 要求，其电路设计的形式不同，其高频电路设计分析流程图如图２．１３所示。其中 流程图中５０欧姆式天线设计和直接匹配式天线设计的对比关系，见表２．１５。在本设计中，阅读器和天线之间距离在１～１．５ｃｍ之间，同时因为天线采用的 是ＭＦ ＲＣ５００匹配的制式天线，因此对应采用了直接匹配式天线电路。ＭＦＲＣ５００技术手册中的直接匹配式设计参考电路图如图２．１４所示，其中主要元件的参数如表２．１６中所示。表２．１５ ５０欧姆匹配式和直接匹配式天线设计对比表 ５０欧姆匹配式设计 概念Ｆｕｌｌ ｒａｎｇｅ Ｓｈｏｒｔ ｒａｎｇｅ直接匹配式设计ＭＦＲＣ５００－引脚连接方式相同 相同的电路和参数 相同的电路和参数 使用Ｔｘｌ和Ｔｘ２勺 臣ｏ ｃＢＥＭＣ―ＣｉｒｃｕｉｔＲｅｃｅｉｖｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔｏＩｍｐｅｄａｎｃｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ只使用Ｔｘｌ 短连线或直接连接 电路相同，但根据天线的尺 寸设置不同的参数 工作距离受天线尺寸和环 境的影响电缆５０欧姆同轴电缆 电路相同，但根据天线的尺 寸设置不同的参数 工作距离受天线尺寸和环 境的影响ｃ口天线匹配电路星旦ａ＜天线的绕线屏蔽情况根据环境情况进行相应的屏蔽电子科技大学硕士学位论文卅?――――；－――＿――－―――――＿―――――――啼――卜――――－――――――――――――――＿―●卜?ＲｅａｄｅｒＡｎｔｅｎｎａ协 。 比Ｕ 苫ｏ ｏ图２．１４直接匹配天线电路典型设计表２―１６直接匹配设计中滤波与接收主要元件参数表 元件ＬＯ参数２．２ｕＨ±１０％ ４７ｐＦ＿２％ ８２０Ｑ±５％２．７ｋ Ｑ±５％备注 电磁屏蔽功能的，例如ＴＤＫＡＣＬ３２２５Ｓ―ＴＮＰ０ ｍａｔｅｒｉａｌＣ０ Ｒｌ Ｒ２ Ｃ３ Ｃ４１５ｐＦ＿＋２％ ｌＯＯｎＦ±２％ＮＰ０ ｍａｔｅｒｉａｌＮＰ０ ｍａｔｅｒｉａｌ第二章单片机控制的射频读卡器硬件系统设计原理图２．１３高频电路分析设计流程图直接匹配电路关键是使最后的匹配电阻为７００ｆ２，通过调整天线上面的电感和 电阻，使其整体输出电阻等于７００欧姆即可。根据参考设计调整匹配电阻得到高 频部分电路设计图，如图２．１５所示。【１３】３７电子科技大学硕士学位论文图２―１５高频电路部分设计２．３．４读卡器与上位机通信接口电路设计ＭＡＸ２３２是一种双组驱动器／接收器，片内含有一个电容性电压发生器以便在 单５Ｖ电源供电时提供ＥＩＡ／ＴＩＡ一２３２－Ｅ电平。每个接收器将ＥＩＡ／ＴＩＡ一２３２一Ｅ电平输入转换为５Ｖ ＴＴＬ／ＣＭＯＳ电平。这些接收器具有１．３Ｖ的典型门限值及０．５Ｖ的典型迟滞，而且可以接收±３０Ｖ的输入。每个驱动器将ＴＴＬ／ＣＭＯＳ输入电平转换为ＥＩ Ａ／ＴＩＡ一２３２一Ｅ电平。ＭＡＸ２３２工作原理图如图２－１６所示。 在本系统中有１１，１２，１３，１４这四个引脚没有用到。其中１，３引脚，４，５ 引脚分别与两个电容相连，７和８引脚分别与计算机串口中的ＲｘＤ和ＴｘＤ两个引脚相连，而９和１０引脚分别与单片机Ｐ８９Ｃ６１Ｘ２ＢＡ中的ＴｘＤ和ＲｘＤ两个引脚相连，这样就可以实现单片机和ＰＣ机串行口之间进行通信。ＲＳ２３２串行通信接口电路设计原理如图２．１７所示。第二章单片机控制的射频读卡器便件系统设计原理图２．１６ ＭＡＸ２３２原理图ｌＣ４ｌ ２： ＴＴＬ］ ＶＣＣ隧９１１Ｒ１ ０ＵＴ Ｒ２０ＵＴ １玎呵 ２ＩＮ ＋Ｒ１ ＩＮ Ｒ２ＩＮ １ ＵＴ ２０ＵＴ ．’１３８ １４；Ｅｚ２}