非接觸式e5551讀寫器的開發(fā)

1、非接觸式e5551讀寫器的開發(fā)    摘要：介紹了非接觸式卡工作原理和與單片機的接口，給出了非接觸式卡讀寫器的硬件電路和讀卡、寫卡程序流程圖。 關(guān)鍵詞：非接觸式卡 射頻識別 讀寫器 RF射頻識別 技術(shù)是二十世紀(jì)九十年代興起的一項自動識別技術(shù)，它利用無線射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信。系統(tǒng)中卡片與讀寫器之間無須物理接觸即可完成識別，可實現(xiàn)多目標(biāo)識別和運動目標(biāo)識別，應(yīng)用范圍更加廣泛。根據(jù)工作頻率不同，系統(tǒng)可分為低頻、中頻、高頻系統(tǒng)。低頻系統(tǒng)一般工作在，中頻系統(tǒng)工作在，它們主要適用于短距離、低成本識別高頻系統(tǒng)工作在以及的微波段，適用于距離長、讀寫數(shù)據(jù)率高的場合。

2、本文介紹的 系統(tǒng)屬于低頻系統(tǒng)，工作頻率范圍為，最大識別距離約為。 非接觸式卡工作原理 系統(tǒng)組成如圖所示。其中通過通信遠(yuǎn)程操作讀寫器。讀寫器利用微控制器（）與卡進(jìn)行交互讀寫。通過卡內(nèi)線圈在特定交變磁場中耦合，獲得感應(yīng)電流，再通過整流得到直流加到卡內(nèi)電路，得到工作電壓和電流。通過讀寫器的線圈感應(yīng)卡產(chǎn)生的磁場來讀取發(fā)送的數(shù)據(jù)。 卡的存儲結(jié)構(gòu)卡內(nèi)置位。這些共分為塊，每塊位，其分布如圖所示。其中存儲卡的參數(shù)設(shè)置信息；在口令加密功能啟動時存放卡的讀寫控制密碼，當(dāng)加密功能沒有使用時存放用戶數(shù)據(jù)；其它六個存儲塊存放各種數(shù)據(jù)。 卡工作參數(shù)的設(shè)定用于設(shè)置卡的各種操作特性，如同步信號、數(shù)據(jù)流格式、數(shù)據(jù)流長度、加密、

3、口令喚醒和停止發(fā)射的啟用關(guān)閉等。（）位率（）設(shè)定：位率可設(shè)置為、，由第、位確定。其中指載波頻率 。（）調(diào)制方式設(shè)定：調(diào)制方式由兩部分組成。第一部分為二進(jìn)制編碼方式，有直接編碼、曼切斯特編碼和雙相位編碼三種方式，由第、位確定；第二部分為頻率調(diào)制方式，有相位鍵控、頻率鍵控和直接編碼三種方式，由第、位確定。（）口令加密設(shè)定：由第位決定。該位置啟動口令加密功能，在啟動口令加密功能前應(yīng)該事先在寫入密碼。啟動口令加密功能后，用戶對卡中數(shù)據(jù)進(jìn)行修改均要求提供密碼驗證，密碼正確時修改有效，否則修改無效。圖3 e5551芯片上電后線圈兩端的電壓（）請求應(yīng)答（ ）設(shè)定：由第位決定。該位置啟動功能，這時卡進(jìn)入射頻區(qū)

4、后不主動發(fā)射數(shù)據(jù)，由基站給卡發(fā)射喚醒命令后再發(fā)射數(shù)據(jù)。該功能要求首先啟動口令加密功能，即基站喚醒卡必須在喚醒命令序列中向卡發(fā)射口令密碼，卡檢測到合法喚醒命令時才恢復(fù)發(fā)射數(shù)據(jù)。（）同步信號設(shè)定：卡可以使用兩種不同的同步信號 和 。 在每個數(shù)據(jù)循環(huán)開始時出現(xiàn)； 在每個數(shù)據(jù)開始時出現(xiàn)。兩種同步信號分別由第、位確定，它們既可以獨立使用也可以結(jié)合使用。（）發(fā)射最大數(shù)據(jù)塊數(shù)設(shè)定（）：由第、位確定。當(dāng)設(shè)置為時，卡只發(fā)射的數(shù)據(jù)給基站；當(dāng)設(shè)置為時卡只發(fā)射的數(shù)據(jù)給基站；當(dāng)設(shè)置為時，卡發(fā)射和 的數(shù)據(jù)給基站，余者依次類推。在啟動口令加密功能后的值應(yīng)小于，這樣將不發(fā)射的數(shù)據(jù)。 卡的讀寫 卡的讀讀卡是指通過進(jìn)行讀卡。在卡

5、內(nèi)部，有個與芯片相連的線圈，該線圈是芯片供電與讀卡器的雙向通信接口?？ň褪抢迷摼€圈產(chǎn)生具有阻尼特性的載頻信號向讀卡器發(fā)送數(shù)據(jù)。具體工作原理如圖所示。當(dāng)卡接近讀卡器時，由讀卡器振蕩電路產(chǎn)生的磁場感應(yīng)卡內(nèi)的調(diào)諧電路產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流經(jīng)過芯片內(nèi)的整流器和過壓保護(hù)電路得到芯片的直流工作電壓，形成上電復(fù)位，對應(yīng)圖中的第一段；接著讀取芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)，即圖中的第二段；約后，卡按照設(shè)定的工作模式發(fā)送數(shù)據(jù)，首先從的第一位開始，直到所設(shè)定的最大塊的最后一位。 卡的寫寫卡指通過進(jìn)行寫卡。讀卡器通過對卡內(nèi)流過線圈的電流間隔性中斷實現(xiàn)寫卡，用電流流過卡內(nèi)線圈的持續(xù)時間實現(xiàn)對和的編碼。詳細(xì)過程如圖所示?？ㄗx完數(shù)據(jù)后進(jìn)入

6、默認(rèn)的讀卡操作，如圖左半部分。若檢測到起始電流中斷，則卡觸發(fā)寫卡操作，即圖的右半部分。電流中斷持續(xù)時間一般為，但為了便于可靠地檢測起始電流中斷，起始電流中斷一般大于。一般地，電流持續(xù)個磁場脈沖周期編碼為，電流持續(xù)個磁場脈沖周期編碼為。當(dāng)電流持續(xù)了個磁場脈沖周期后仍未檢測到電流中斷，卡自動退出寫卡模式。如果前面寫卡數(shù)據(jù)正確就開始將數(shù)據(jù)編程寫入芯片的，否則進(jìn)行讀卡操作。圖5 讀寫器硬件接口電路 讀寫器 硬件接口是與卡配套的一種近距離非接觸式讀寫基站芯片，它所產(chǎn)生的載波頻率為，工作電壓為或，適用于曼徹斯特編碼或雙相位編碼，與微控制器有兼容接口。配上小量外圍元件構(gòu)成的讀卡器電路如圖所示。圖中用電阻、電

7、容組成選頻電路，去掉高頻及低頻，讓頻率通過，與內(nèi)部電路共同構(gòu)成解調(diào)電路；用天線與內(nèi)部驅(qū)動電路形成電磁場發(fā)射電路，傳輸能量；用個二極管形成反饋電路穩(wěn)定頻率；用電阻及調(diào)節(jié)發(fā)射頻率；通過二極管進(jìn)行信號整形。 軟件編程本文以曼徹斯特編碼、為例介紹軟件編程。采用曼徹斯特編碼調(diào)制的數(shù)據(jù)，位數(shù)據(jù)對應(yīng)著電平上跳，位數(shù)據(jù)對應(yīng)著電平下跳。設(shè)，位傳送速率，則每傳送一位數(shù)據(jù)的時間（位傳送周期）為：32/125kHz圖6 讀卡流程圖page_break在一串?dāng)?shù)據(jù)序列中，兩個相鄰位數(shù)據(jù)傳送跳變時間間隔為。若相鄰位數(shù)據(jù)極性相同，則在該兩次數(shù)據(jù)傳送電平跳變之間，有一次非數(shù)據(jù)傳送的電平空跳。程序開始時先等待一個高電平同步信號，然后按上述編碼規(guī)則逐個檢測電平變化并記錄對應(yīng)時間或，。如前一數(shù)據(jù)為的情況下，測得高電平時間為，對應(yīng)下降沿?zé)o效，應(yīng)接著測下一上升沿并得；若測得高電平時間為，對應(yīng)下降沿有效并得。如前一數(shù)據(jù)為的情況下，測得低電平時間為，對應(yīng)上升沿?zé)o效，應(yīng)接著測下一下降沿并得；若測得低電平時間為，對應(yīng)上升沿有效并得。據(jù)此即可以串行方式讀出卡內(nèi)的數(shù)據(jù)。讀卡程序流程圖如圖所示。寫卡時，寫，持續(xù)，然后持續(xù)；寫，持續(xù)，然后持續(xù)。寫卡程序流程圖