物聯(lián)網(wǎng)M5公交系統(tǒng)設計

1、項目三：項目三：RFRF卡公交收費系統(tǒng)設計卡公交收費系統(tǒng)設計主講：徐雪慧主講：徐雪慧學習目標學習目標|本項目的工作任務是掌握本項目的工作任務是掌握13.56MHz的物聯(lián)網(wǎng)可讀的物聯(lián)網(wǎng)可讀寫射頻卡的特點，了解其應用，以設計公交收費寫射頻卡的特點，了解其應用，以設計公交收費應用系統(tǒng)為例掌握其相關(guān)應用系統(tǒng)設計的方法。應用系統(tǒng)為例掌握其相關(guān)應用系統(tǒng)設計的方法。2022-7-52知識要點知識要點|理論知識要點理論知識要點u13.56MHz物聯(lián)網(wǎng)可讀寫射頻卡的特點。物聯(lián)網(wǎng)可讀寫射頻卡的特點。u13.56MHz物聯(lián)網(wǎng)可讀寫射頻卡應用系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及工物聯(lián)網(wǎng)可讀寫射頻卡應用系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及工作原理。作原理。|技能

2、訓練要點技能訓練要點u能進行能進行13.56MHz物聯(lián)網(wǎng)可讀寫射頻卡應用系統(tǒng)硬件設物聯(lián)網(wǎng)可讀寫射頻卡應用系統(tǒng)硬件設計。計。u能操作能操作13.56MHz物聯(lián)網(wǎng)可讀寫射頻卡應用系統(tǒng)軟件。物聯(lián)網(wǎng)可讀寫射頻卡應用系統(tǒng)軟件。2022-7-533.1 任務導入：什么是公交收費系統(tǒng)任務導入：什么是公交收費系統(tǒng)|以非接觸式射頻卡為基礎的城市公共交通自動收以非接觸式射頻卡為基礎的城市公共交通自動收費（費（Automation Fare Collection，AFC，自動收，自動收費）系統(tǒng)正是用先進的電子支付取代原始的人工費）系統(tǒng)正是用先進的電子支付取代原始的人工售票或投幣，提高運營效率，改善服務質(zhì)量的一售票或

3、投幣，提高運營效率，改善服務質(zhì)量的一種有效手段。種有效手段。2022-7-543.1.1公交收費系統(tǒng)組成公交收費系統(tǒng)組成2022-7-553.1.2 公交收費系統(tǒng)設計目標公交收費系統(tǒng)設計目標|公交收費系統(tǒng)是通過公交收費系統(tǒng)是通過RFID技術(shù)，驗證公交卡（射技術(shù)，驗證公交卡（射頻卡）的合法性，進行公共交通售票、收費；對頻卡）的合法性，進行公共交通售票、收費；對公交卡信息進行管理；同時記錄公交卡余額。實公交卡信息進行管理；同時記錄公交卡余額。實現(xiàn)自動、安全、高效率的射頻卡自動收費目標?，F(xiàn)自動、安全、高效率的射頻卡自動收費目標。2022-7-563.1.3 公交收費系統(tǒng)功能需求公交收費系統(tǒng)功能需求

4、| 市場應用公交系統(tǒng)具體的功能需求如下：市場應用公交系統(tǒng)具體的功能需求如下：u 卡片使用模式：可采用非接觸式射頻卡?？ㄆ褂媚Ｊ剑嚎刹捎梅墙佑|式射頻卡。u 刷卡扣除交通費用功能：用戶乘坐交通工具時需刷卡，閱讀器讀取信息刷卡扣除交通費用功能：用戶乘坐交通工具時需刷卡，閱讀器讀取信息后，判斷該卡是否合法，余額是否足夠，如合法且余額足夠則發(fā)出收費后，判斷該卡是否合法，余額是否足夠，如合法且余額足夠則發(fā)出收費指令，不合法則發(fā)出報警，同時記錄刷卡事件。指令，不合法則發(fā)出報警，同時記錄刷卡事件。u 充值功能：當公交卡余額不足時可進行充值。充值功能：當公交卡余額不足時可進行充值。u 掛失功能：當公交卡丟失時

5、，可進行公交卡補卡、掛失、解掛等工作。掛失功能：當公交卡丟失時，可進行公交卡補卡、掛失、解掛等工作。u 查詢功能：實現(xiàn)乘客查詢功能：實現(xiàn)乘客IC卡消費記錄及余額查詢?？ㄏM記錄及余額查詢。u 報警功能：如發(fā)生控制器異常、非法卡、余額不足、閱讀器或者控制器報警功能：如發(fā)生控制器異常、非法卡、余額不足、閱讀器或者控制器被破壞等事件時則系統(tǒng)將發(fā)出報警信號、并記錄事件；被破壞等事件時則系統(tǒng)將發(fā)出報警信號、并記錄事件；u 局域網(wǎng)互聯(lián)功能：公交收費閱讀器可通過局域網(wǎng)與管理系統(tǒng)互聯(lián)，共同局域網(wǎng)互聯(lián)功能：公交收費閱讀器可通過局域網(wǎng)與管理系統(tǒng)互聯(lián)，共同完成對公交卡的監(jiān)控和管理。上位機管理系統(tǒng)可對閱讀器進行參數(shù)的

6、設完成對公交卡的監(jiān)控和管理。上位機管理系統(tǒng)可對閱讀器進行參數(shù)的設置和初始化，并對閱讀器的記錄進行收集管理，可增加、刪除、更新用置和初始化，并對閱讀器的記錄進行收集管理，可增加、刪除、更新用戶信息，充值、余額管理等。戶信息，充值、余額管理等。u 記錄存儲功能：系統(tǒng)可將公交收費運行產(chǎn)生的所有用戶刷卡事件、報警記錄存儲功能：系統(tǒng)可將公交收費運行產(chǎn)生的所有用戶刷卡事件、報警時間等記錄、備份，便于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和費用結(jié)算。時間等記錄、備份，便于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和費用結(jié)算。2022-7-57實訓平臺實現(xiàn)公交收費完成的功能實訓平臺實現(xiàn)公交收費完成的功能| 卡片使用模式：采用卡片使用模式：采用13.56MHz非接觸式射

7、頻卡；非接觸式射頻卡；| 刷卡收費功能：用戶刷卡時，閱讀器讀取信息后，判斷該刷卡收費功能：用戶刷卡時，閱讀器讀取信息后，判斷該卡是否合法，余額是否足夠，如合法則發(fā)出收費指令，不卡是否合法，余額是否足夠，如合法則發(fā)出收費指令，不合法則發(fā)出報警，同時記錄用戶刷卡事件。合法則發(fā)出報警，同時記錄用戶刷卡事件。| 充值功能：當公交卡余額不足時可進行充值。充值功能：當公交卡余額不足時可進行充值。| 查詢功能：實現(xiàn)乘客查詢功能：實現(xiàn)乘客IC卡消費記錄及余額查詢?？ㄏM記錄及余額查詢。| 報警功能：如發(fā)生控制器異常、非法卡、余額不足、閱讀報警功能：如發(fā)生控制器異常、非法卡、余額不足、閱讀器或者控制器被破壞等事

8、件時則系統(tǒng)將發(fā)出報警信號、并器或者控制器被破壞等事件時則系統(tǒng)將發(fā)出報警信號、并記錄事件；記錄事件；| 記錄存儲功能：系統(tǒng)可將公交收費運行產(chǎn)生的所有用戶刷記錄存儲功能：系統(tǒng)可將公交收費運行產(chǎn)生的所有用戶刷卡事件、報警時間等記錄、備份，便于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和費用卡事件、報警時間等記錄、備份，便于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和費用結(jié)算。結(jié)算。2022-7-583.2 13.56MHz物聯(lián)網(wǎng)射頻卡物聯(lián)網(wǎng)射頻卡|13.56MHz射頻卡主要有美國射頻卡主要有美國ST微電微電SR176卡、卡、Philips MIFARE 1 S50卡、卡、 MIFARE 1 S70卡卡 、MIFARE UtraLight卡、復旦微電子卡、復旦微電

9、子FM11RF32卡卡等。它們都是可讀寫型射頻卡，均采用等。它們都是可讀寫型射頻卡，均采用13.56MHz的典型工作頻率。的典型工作頻率。|本課程使用本課程使用MIFARE 1 S50卡作為公交收費系統(tǒng)卡作為公交收費系統(tǒng)公交卡。公交卡。2022-7-593.2.1 MIFARE 1射頻卡簡介射頻卡簡介| MIFARE 1射頻卡的核心是射頻卡的核心是philips公司的公司的MIFARE 1 IC S50系列微晶片。系列微晶片。| MIFARE 1射頻卡采用先進的芯片制造工藝制作，內(nèi)建有射頻卡采用先進的芯片制造工藝制作，內(nèi)建有高速的高速的CMOS EEPROM，MCU等?？ㄆ铣说?。卡片上除了

10、IC微晶片微晶片及一副高效率天線外，無任何其它元件。及一副高效率天線外，無任何其它元件。卡片上沒有電源卡片上沒有電源，工作時的電源能量由卡片閱讀器天線發(fā)送無線電載波信號工作時的電源能量由卡片閱讀器天線發(fā)送無線電載波信號耦合到卡片上天線上而產(chǎn)生電能，一般可達耦合到卡片上天線上而產(chǎn)生電能，一般可達2V以上以上，供，供卡片上卡片上IC工作。工作。工作頻率是工作頻率是13.56MHz。2022-7-510MIFARE 1射頻卡接口標準射頻卡接口標準| MIFARE 1射頻卡所具有的獨射頻卡所具有的獨特的特的MIFARE RF非接觸式接非接觸式接口標準已被制定為國際標準口標準已被制定為國際標準ISO/I

11、EC14443 TYPEA標準標準。| 該芯片的通信層該芯片的通信層MIFARE RF 接口遵從接口遵從ISO/IEC 14443A 標標準的第準的第2部分和第部分和第3部分部分，保，保密層密層(security layer)使用經(jīng)區(qū)使用經(jīng)區(qū)域驗證的域驗證的CRYPTO1流密碼流密碼(field-proven CRYPTO1 stream cipher)，使典型，使典型MIFARE系列芯片的數(shù)據(jù)交系列芯片的數(shù)據(jù)交換得到保密。換得到保密。 2022-7-511BOOKP85-9212 ISO/IEC 14443|現(xiàn)階段現(xiàn)階段ISO/IEC 14443主要有兩個體系并存：主要有兩個體系并存：ISO

12、/IEC 14443-TYPEA和和ISO/IEC 14443-TYPEB。uTYPE A TYPE A以以Philips公司為代表公司為代表，包括，包括Siemens、Hitachi、Gemplus、G&D和和Schlumberger等公司，并已推出包括存儲器等公司，并已推出包括存儲器卡、邏輯加密卡、卡、邏輯加密卡、CPU卡和組合卡在內(nèi)的各種產(chǎn)品；卡和組合卡在內(nèi)的各種產(chǎn)品；uTYPE B TYPE B以以ST(意法半導體意法半導體)、Motorola、韓國、韓國Samsung和日本的和日本的NEC等公司為代表等公司為代表。也有其他大公司力圖再建議其他類別，如。也有其他大公司力圖再建議

13、其他類別，如日本日本Sony公司的公司的Felica卡、以色列的卡、以色列的OTI卡、瑞士的卡、瑞士的Legic卡等?？ǖ?。 Type B是一個開放式的非接觸式智能卡標準是一個開放式的非接觸式智能卡標準 13代表代表Type A非接觸射頻卡芯片非接觸射頻卡芯片| 代表代表Type A非接觸智能卡芯片主要有：非接觸智能卡芯片主要有：u Mifare_Light (MF1 IC L10系列系列)uMIFARE1 (S50系列、內(nèi)置系列、內(nèi)置ASIC)u Mifare2 (即：即：Mifare Pro) u （MF2 ICD8x系列系列 接觸接觸/非接觸雙接口系列、內(nèi)置兼容非接觸雙接口系列、內(nèi)置兼容

14、Intel18051的微處理控制器的微處理控制器MCU）等。）等。| 相應的相應的Type A卡片讀寫設備核心卡片讀寫設備核心ASIC芯片，以及由此組成的核心保芯片，以及由此組成的核心保密模塊密模塊MCM（Mifare_Core_module）的主要代表有：）的主要代表有：RC150、RC170、RC500等，以及等，以及MCM200、MCM500等。等。| 所以，總體來說，所以，總體來說，Type A技術(shù)的確是一個非常優(yōu)秀的非接觸技術(shù)，設技術(shù)的確是一個非常優(yōu)秀的非接觸技術(shù)，設計簡單扼要，應用項目的開發(fā)周期可以很短，同時又能起到足夠的保計簡單扼要，應用項目的開發(fā)周期可以很短，同時又能起到足夠的

15、保密作用，可以適用于非常多的應用場合。密作用，可以適用于非常多的應用場合。|容量為容量為8K位位EEPROM|分為分為16個扇區(qū)個扇區(qū)，每個扇區(qū)為，每個扇區(qū)為4塊，每塊塊，每塊16個字節(jié)個字節(jié),以以塊為存取單位塊為存取單位|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，為每張卡有唯一序列號，為32位位|具有防沖突機制，支持多卡操作具有防沖突機制，支持多卡操作|無電源無電源，自帶天線，內(nèi)含加密控制邏輯和通訊邏，自帶天線，內(nèi)含加密控制邏輯和通訊邏輯電路輯電路|工作溫度：工作溫度：-2050|工作頻率：工作頻率：13.56MHZ|通信速率：通信速率：106

16、KBPS|讀寫距離：讀寫距離：10mm以內(nèi)（與讀寫器有關(guān)）以內(nèi)（與讀寫器有關(guān)）|數(shù)據(jù)保存期為數(shù)據(jù)保存期為10年，可改寫年，可改寫10萬次，讀不限次萬次，讀不限次MIFARE1卡主要特性卡主要特性153.2.2 MIFARE 1射頻卡的功能組成射頻卡的功能組成 波形轉(zhuǎn)換正弦波方波CLOCKDATAModu / DeModu調(diào)制 / 解調(diào)整流POR上電復位電壓調(diào)節(jié)能量RF Interface射頻接口電路ATRAntiCollisionSelectApplicationAuthentication&Access ControlControl&Arithm.UnitRAMROMCryp

17、to Unit存儲區(qū)接口存儲區(qū)EEPROMDigital Section數(shù)字電路部分MIFARE 1卡片內(nèi)部結(jié)構(gòu)卡片天線163.2.3 MIFARE 1卡片的存儲結(jié)構(gòu)卡片的存儲結(jié)構(gòu)|MIFARE 1卡片的存儲容量為卡片的存儲容量為10248 b字長字長(即即1 KB)，采用，采用EEPROM作為存儲介質(zhì)，作為存儲介質(zhì)，整個結(jié)構(gòu)劃整個結(jié)構(gòu)劃分為分為16個扇區(qū)，編為扇區(qū)個扇區(qū)，編為扇區(qū)015。每個扇區(qū)有。每個扇區(qū)有4個個塊塊(block)，分別為塊，分別為塊0、塊、塊1、塊、塊2和塊和塊3。每個塊每個塊有有16個字節(jié)個字節(jié)。一個扇區(qū)共有。一個扇區(qū)共有 16 B4 = 64 B。 17塊0(廠商標志

18、)塊1塊2塊3塊0塊1塊2塊3(密碼A存取控制密碼B)扇區(qū)0扇區(qū)1塊0塊1塊2塊3(密碼A存取控制密碼B)扇區(qū)15MIFARE 1卡片的存儲卡片的存儲結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖MIFARE 1卡的存儲結(jié)構(gòu)卡的存儲結(jié)構(gòu)M1卡分為卡分為16扇區(qū)扇區(qū)每扇區(qū)分為每扇區(qū)分為4塊塊,每塊每塊16字字節(jié)節(jié);扇區(qū)前扇區(qū)前3塊為數(shù)據(jù)塊塊為數(shù)據(jù)塊,用于用于存貯數(shù)據(jù)存貯數(shù)據(jù);最后最后1塊為控制塊塊為控制塊,存放密存放密碼碼A、存取控制、密碼、存取控制、密碼B0區(qū)區(qū)0塊用于存放廠商代碼塊用于存放廠商代碼,已經(jīng)固化已經(jīng)固化,不可修改不可修改IC卡的讀寫以塊為單位卡的讀寫以塊為單位19存儲區(qū)存儲內(nèi)容存儲區(qū)存儲內(nèi)容| 第第0區(qū)（區(qū)（se

19、ctor0）u 第第0分組（分組（block0）：制造商代碼）：制造商代碼 第第03字節(jié)：序列號字節(jié)：序列號 第第4字節(jié)：序列號的校驗字節(jié)字節(jié)：序列號的校驗字節(jié) 第第5字節(jié)：卡片容量字節(jié)：卡片容量 第第6、7字節(jié)：卡片類型字節(jié)：卡片類型| 所有區(qū)所有區(qū)u 第第0分組（分組（block0）：）：DATA（第（第0區(qū)除外）區(qū)除外）u 第第1分組（分組（block1）：）：DATAu 第第2分組（分組（block2）：）：DATAu 第第3分組（分組（block3）本區(qū)的訪問密鑰和訪問條件）本區(qū)的訪問密鑰和訪問條件| 說明：說明：每個區(qū)都有自己的應用密鑰和訪問條件，名區(qū)每個區(qū)都有自己的應用密鑰和訪問

20、條件，名區(qū)之間互不干擾，進行多種應用之間互不干擾，進行多種應用。20第第3分組（分組（block3）控制塊結(jié)構(gòu)控制塊結(jié)構(gòu)密碼密碼A(6字節(jié)字節(jié))存取控制存取控制(4字節(jié)字節(jié))密碼密碼B(6字節(jié)字節(jié))控制屬性控制屬性 每個扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨立的，可以根據(jù)實際需要每個扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨立的，可以根據(jù)實際需要設定各自的密碼及存取控制。在存取控制中每個塊都有相應設定各自的密碼及存取控制。在存取控制中每個塊都有相應的三個控制位的三個控制位,定義如下：定義如下： bit 76543210字節(jié)字節(jié)6C23_bC22_bC21_bC20_bC13_bC12_bC11_bC10_b字節(jié)字節(jié)7C1

21、3C12C11C10C33_bC32_bC31_bC30_b字節(jié)字節(jié)8C33C32C31C30C23C22C21C20塊塊0：C10C20C30塊塊1：C11C21C31塊塊2：C12C22C32塊塊3：C13C23C33控制屬性控制屬性( (續(xù)續(xù)) ) 三個控制位以正和反兩種形式存在于存取控制字節(jié)中，決定三個控制位以正和反兩種形式存在于存取控制字節(jié)中，決定了該塊的訪問權(quán)限（如進行減值操作必須驗證了該塊的訪問權(quán)限（如進行減值操作必須驗證KEY A，進行加，進行加值操作必須驗證值操作必須驗證KEY B，等等）。三個控制位在存取控制字節(jié)，等等）。三個控制位在存取控制字節(jié)中的位置如下（字節(jié)中的位置如

22、下（字節(jié)9為備用字節(jié)，默認值為為備用字節(jié)，默認值為0 x69）：）： bit 76543210字節(jié)字節(jié)6C23_bC22_bC21_bC20_bC13_bC12_bC11_bC10_b字節(jié)字節(jié)7C13C12C11C10C33_bC32_bC31_bC30_b字節(jié)字節(jié)8C33C32C31C30C23C22C21C20（注：（注：_b表示取反）表示取反）其中，黑色區(qū)控制塊其中，黑色區(qū)控制塊3，藍色區(qū)控制塊，藍色區(qū)控制塊2，綠色區(qū)控制塊，綠色區(qū)控制塊1，紅色區(qū)控制塊，紅色區(qū)控制塊0。數(shù)據(jù)塊（塊數(shù)據(jù)塊（塊0、塊、塊1、塊、塊2）的存取控制如下：）的存取控制如下：控制位控制位(X=0.2) 訪訪 問問

23、條條 件件 （對塊（對塊0、1、2） C1XC2XC3XReadWriteIncrementDecrementtransferrestore000KeyA|BKeyA|B KeyA|BKeyA|B010KeyA|BNever NeverNever100KeyA|BKeyB NeverNever110KeyA|BKeyB KeyBKeyA|B001KeyA|BNever NeverKeyA|B011KeyBKeyB NeverNever101KeyBNever NeverNever111NeverNever NeverNever（KeyA|B表示密碼表示密碼A或密碼或密碼B，Never表示任何條

24、件下不能實現(xiàn)）表示任何條件下不能實現(xiàn)）3.2.4 MIFARE 1卡與閱讀器的通信卡與閱讀器的通信| MCU 通過對讀卡器芯片內(nèi)寄存器的讀寫來控通過對讀卡器芯片內(nèi)寄存器的讀寫來控制讀卡器芯片，制讀卡器芯片， 讀卡器芯片讀卡器芯片收到收到MCU 發(fā)來的發(fā)來的命令后，命令后， 按照非接觸式射頻卡協(xié)議格式，按照非接觸式射頻卡協(xié)議格式， 通通過天線及其匹配電路向附近發(fā)出一組固定頻率過天線及其匹配電路向附近發(fā)出一組固定頻率的調(diào)制信號的調(diào)制信號(13.56 MHz) 進行尋卡進行尋卡。| 若此范圍內(nèi)有卡片存在，若此范圍內(nèi)有卡片存在， 卡片內(nèi)部的卡片內(nèi)部的LC 諧振諧振電路電路( 諧振頻率與讀卡器發(fā)送的電磁

25、波頻率相諧振頻率與讀卡器發(fā)送的電磁波頻率相同同) 在電磁波的激勵下，在電磁波的激勵下， 產(chǎn)生共振，產(chǎn)生共振， 在卡片內(nèi)在卡片內(nèi)部電壓泵的作用下不斷為其另一端的電容充電部電壓泵的作用下不斷為其另一端的電容充電， 獲得能量，獲得能量， 當該電容電壓達到當該電容電壓達到2 V 時時，即可，即可作為電源為卡片的其他電路提供工作電壓。作為電源為卡片的其他電路提供工作電壓。2022-7-5251.閱讀器閱讀器發(fā)出尋卡發(fā)出尋卡信號信號2.射頻卡射頻卡獲取能量獲取能量MIFARE 1卡與閱讀器的通信卡與閱讀器的通信| 當有卡片處在讀卡器的有效工作范圍內(nèi)時，當有卡片處在讀卡器的有效工作范圍內(nèi)時，MCU 向向卡片

26、發(fā)出尋卡命令，卡片發(fā)出尋卡命令，卡片將回復卡片類型卡片將回復卡片類型，建立卡片，建立卡片與讀卡器的第一步聯(lián)系。與讀卡器的第一步聯(lián)系。| 若同時有若同時有多張卡片多張卡片在天線的工作范圍內(nèi)，讀卡器通過在天線的工作范圍內(nèi)，讀卡器通過啟動防沖撞機制啟動防沖撞機制，根據(jù)卡片序列號來選定一張卡片。，根據(jù)卡片序列號來選定一張卡片。| 被選中的卡片再與讀卡器進行被選中的卡片再與讀卡器進行密碼校驗密碼校驗, 確保讀卡器確保讀卡器對卡片有操作權(quán)限以及卡片的合法性，而未被選中的對卡片有操作權(quán)限以及卡片的合法性，而未被選中的則仍然處在閑置狀態(tài)，等待下一次尋卡命令。則仍然處在閑置狀態(tài)，等待下一次尋卡命令。| 密碼驗證

27、通過之后，就可以密碼驗證通過之后，就可以對卡片進行讀寫對卡片進行讀寫等應用操等應用操作。作。2022-7-5263.射頻卡射頻卡回復信息回復信息4.多張卡時多張卡時閱讀器動作閱讀器動作5.閱讀器與閱讀器與射頻卡進行射頻卡進行密碼檢驗密碼檢驗6.閱讀器讀閱讀器讀寫操作寫操作MIFARE卡的讀寫操作步驟卡的讀寫操作步驟 | 激活閱讀器模塊激活閱讀器模塊MCMMCM| MCM軟復位軟復位| 向向MCM下載密碼（下載密碼（LOAD KEY），校驗傳輸密碼正），校驗傳輸密碼正確后可向確后可向MCM的的KEY-RAM寫入用戶自己設定的密碼寫入用戶自己設定的密碼，以上操作與卡無關(guān)。，以上操作與卡無關(guān)。| 請

28、求應答（請求應答（ANSWER TO REQUEST）：尋卡）：尋卡 | 防沖突（防沖突（ANTICOLLISION）：選擇唯一一張卡）：選擇唯一一張卡 | 選擇標記（選擇標記（SELECT）：激活所選擇的卡）：激活所選擇的卡 | 認證認證 （AUTHENTICATION）：安全性）：安全性| 讀寫操作（讀、寫、加值、減值）：交換數(shù)據(jù)讀寫操作（讀、寫、加值、減值）：交換數(shù)據(jù) （READ/WRITE/INCREAMENT/DECREMENT）| 停止（停止（HALT）：置卡為停止模式，防止重復操作。）：置卡為停止模式，防止重復操作。SOR/LOADKEYREQUESTANTICOLLISIONR

29、EAD/WRITE/INC/DECHALTAUTHENTICATIONSELECT卡應答：卡應答：TAGTYPE（2B）卡應答：卡應答：SN（4B）+校驗碼（校驗碼（1B）卡應答：卡應答：SIZE（1B）卡應答：卡應答：AE位位從讀寫器到卡的信號的調(diào)制與編碼從讀寫器到卡的信號的調(diào)制與編碼|載波載波: :fc=13.56MHz|數(shù)據(jù)傳輸速率：數(shù)據(jù)傳輸速率：13.56MHz/128=106kbit/s（9.4s/bit）|調(diào)制方式：調(diào)制方式：TYPE ATYPE A用用100%ASK100%ASK， TYPE BTYPE B用用10%ASK10%ASK， |編碼方式：編碼方式：TYPE ATYPE

30、 A用改進的用改進的MILLERMILLER編碼編碼， TYPE TYPE B B用用NRZNRZ編碼編碼（不歸零制數(shù)位編碼）（不歸零制數(shù)位編碼） Mifare卡的信號調(diào)制方式卡的信號調(diào)制方式 Type AType A與與Type BType B調(diào)制程度的比較調(diào)制程度的比較 TYPE A：100%ASKTYPE B：10%ASK從卡到讀寫器的信號的調(diào)制與編碼從卡到讀寫器的信號的調(diào)制與編碼|載波載波: :fc=13.56MHzu副載波副載波: :fc/16 =847.5kHz 847.5kHz |數(shù)據(jù)傳輸速率：數(shù)據(jù)傳輸速率：106kbit/s|調(diào)制方式：調(diào)制方式：副載波調(diào)制副載波調(diào)制|編碼方式：

31、編碼方式：TYPE ATYPE A用用MANCHESTER-ASKMANCHESTER-ASK， TYPE BTYPE B用用BPSK-NRZBPSK-NRZ( (二進制相移鍵控數(shù)位編碼二進制相移鍵控數(shù)位編碼) )MifareMifare卡與讀寫器之間的信號卡與讀寫器之間的信號 3.3 13.56MHz射頻卡公交收費系統(tǒng)原理射頻卡公交收費系統(tǒng)原理2022-7-5333.3.1 13.56MHz射頻卡公交收費系統(tǒng)簡介射頻卡公交收費系統(tǒng)簡介MCUMIFARE卡卡讀寫模塊讀寫模塊EEPROM存儲器存儲器USB接口接口顯示顯示報警報警天線天線MIFARE卡卡公交系統(tǒng)硬件電路公交系統(tǒng)硬件電路2022-7

32、-53513.56MHZ RFID模塊模塊3.4.1 13.56MHz射頻卡公交收費系統(tǒng)閱讀器硬件設計射頻卡公交收費系統(tǒng)閱讀器硬件設計2022-7-537PCB天線天線閱讀器模塊閱讀器模塊集成閱讀器模塊集成閱讀器模塊閱讀器系統(tǒng)模塊閱讀器系統(tǒng)模塊| 該閱讀器系統(tǒng)模塊包括該閱讀器系統(tǒng)模塊包括MCU、閱讀器芯片、天線及其濾、閱讀器芯片、天線及其濾波匹配電路波匹配電路。| MCU 選用選用NXP公司公司LPC1114，閱讀器芯片采用閱讀器芯片采用MFRC522芯片芯片。| 該閱讀器模塊提供了板載天線和供電控制電路，并有電該閱讀器模塊提供了板載天線和供電控制電路，并有電源供電指示源供電指示LED等外圍支

33、持電路。用戶可以通過等外圍支持電路。用戶可以通過IF1接接口把此模塊接入自己的系統(tǒng)，從而為自己的系統(tǒng)實現(xiàn)口把此模塊接入自己的系統(tǒng)，從而為自己的系統(tǒng)實現(xiàn)RFID閱讀器功能。閱讀器功能。2022-7-538閱讀器系統(tǒng)模塊閱讀器系統(tǒng)模塊2022-7-5393.4.2 MFRC522簡介簡介| MFRC522采用采用3.3 V 統(tǒng)一供電，統(tǒng)一供電， 工作頻率為工作頻率為13.56 MHz， 兼容兼容ISO/IEC 14443A 及及MIFARE 模式，完模式，完全集成了在全集成了在13.56MHz 下所有類型的被動非接觸式通下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議。信方式和協(xié)議。| MFRC522 的內(nèi)

34、部發(fā)送器無需外部有源電路即可驅(qū)動的內(nèi)部發(fā)送器無需外部有源電路即可驅(qū)動讀寫天線實現(xiàn)與符合讀寫天線實現(xiàn)與符合ISO/IEC 14443A 或或MIFARE 標標準的卡片的通信。準的卡片的通信。2022-7-5401. MFRC522特性特性| 高度集成的模擬電路，解調(diào)和譯碼響應。高度集成的模擬電路，解調(diào)和譯碼響應。| 緩沖的輸出驅(qū)動器與天線的連接使用最少的外部元件。緩沖的輸出驅(qū)動器與天線的連接使用最少的外部元件。| MFRC522支持支持SPI、IIC、UART接口；接口；| 64字節(jié)發(fā)送和接收的字節(jié)發(fā)送和接收的FIFO緩存；緩存；| 4頁，每頁頁，每頁16個寄存器，共個寄存器，共64個寄存器；個

35、寄存器；| 具有硬件掉電、軟件掉電、發(fā)送掉電三種節(jié)電模式；具有硬件掉電、軟件掉電、發(fā)送掉電三種節(jié)電模式；| 支持支持 ISO/IEC 14443 TypeA和和 MIFARE通信協(xié)議；通信協(xié)議；| 閱讀器模式中與閱讀器模式中與ISO14443A/MIFARE的通信距離高達的通信距離高達50mm，取決于，取決于天線的長度和調(diào)諧。天線的長度和調(diào)諧。| 閱讀器模式下支持閱讀器模式下支持MIFARE Classic加密加密| 支持支持ISO14443 212kbit/s和和424kbit/s的更高傳輸速率的通信的更高傳輸速率的通信| 3.3V電源電壓電源電壓| 自由編程的自由編程的I/O管腳管腳202

36、2-7-5412. MFRC522功能結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)2022-7-542MFRC522組成電路組成電路| MFRC522 主要包括主要包括u 串行串行UART、SPI、IIC微控制器雙向接口微控制器雙向接口u FIFO緩沖區(qū)緩沖區(qū)u 寄存器組寄存器組u 模擬電路接口及天線接口模擬電路接口及天線接口| 模擬接口模擬接口用來處理模擬信號的調(diào)制和解調(diào)。用來處理模擬信號的調(diào)制和解調(diào)。| 非接觸式非接觸式UART用來處理與主機通信時的協(xié)議要求。用來處理與主機通信時的協(xié)議要求。| FIFO (先進先出先進先出)緩沖區(qū)緩沖區(qū)快速而方便地實現(xiàn)了主機和非接快速而方便地實現(xiàn)了主機和非接觸式觸式UART之間的數(shù)據(jù)傳輸

37、。之間的數(shù)據(jù)傳輸。| 串行串行UART、SPI、IIC三種不同三種不同主機接口主機接口功能可滿足不同功能可滿足不同用戶的要求。用戶的要求。u 本公交收費系統(tǒng)中閱讀器采用本公交收費系統(tǒng)中閱讀器采用IIC接口接口與微控制器與微控制器MCU進行通信進行通信。 2022-7-5433. MFRC522 芯片芯片引腳引腳設置設置2022-7-5444. MFRC522 與與MCU 接口實現(xiàn)接口實現(xiàn)| MFRC522 提供了提供了3 種接口模式：種接口模式： 高達高達10 Mb/s 的的SPI 、IIC 總線模式總線模式(快速模式下能達快速模式下能達400 kb/s ， 而高速模式下能而高速模式下能達達3

38、.4 Mb/s) 、最高達、最高達1228.8 kb/s 的的UART 模式。模式。| 每次上電或硬件重啟之后每次上電或硬件重啟之后MFRC522 復位其接口復位其接口, 并通過并通過檢測控制引腳上的電平信號來判別當前與主機的接口模式檢測控制引腳上的電平信號來判別當前與主機的接口模式， 這樣給讀寫設備的開發(fā)帶來了極大的可選擇性。與判這樣給讀寫設備的開發(fā)帶來了極大的可選擇性。與判別接口模式有關(guān)的兩個引腳為別接口模式有關(guān)的兩個引腳為IIC 和和EA： 當當IIC 引腳拉高引腳拉高時，時， 表示當前模式為表示當前模式為IIC 方式方式， 若若IIC 引腳為低電平時，引腳為低電平時， 再通過再通過EA

39、 引腳電平來區(qū)分，引腳電平來區(qū)分，EA 為高表示為高表示SPI 模式，模式， 為為低則表示低則表示UART 方式。方式。| 本項目設計中采用本項目設計中采用IIC總線模式總線模式。2022-7-5455. 13.56MHz公交射頻卡閱讀器外圍接口電路公交射頻卡閱讀器外圍接口電路2022-7-5466. I2C總線（總線（IIC總線）總線）|I2C總線（總線（InterIntegrated Circuit，IIC也是常也是常用寫法）是用寫法）是1980年代初由年代初由PHILIPS公司發(fā)明的一公司發(fā)明的一種雙向二進制同步串行總線，它是目前種雙向二進制同步串行總線，它是目前SOC控制控制外圍設備的

40、常用總線。外圍設備的常用總線。|I2C是一個廉價優(yōu)質(zhì)的總線適用于消費電子、通訊是一個廉價優(yōu)質(zhì)的總線適用于消費電子、通訊電子、工業(yè)電子等領域的低速器件。電子、工業(yè)電子等領域的低速器件。I2C總線的技術(shù)特征總線的技術(shù)特征1|兩條信號線和一條地線。兩條信號線和一條地線。u串行數(shù)據(jù)線串行數(shù)據(jù)線 (SDA，Serial Data)u串行時鐘線串行時鐘線 (SCL，Serial Clock)。 |使用集電極開路門以使用集電極開路門以“線與線與” （Wired-AND）方式與方式與IIC連接，而不是通常的三態(tài)門。連接，而不是通常的三態(tài)門。I2C總線的技術(shù)特征總線的技術(shù)特征2|每一個設備都有唯一的每一個設備都

41、有唯一的7位地址，一個位地址，一個I2C總線系總線系統(tǒng)中理論上可掛接統(tǒng)中理論上可掛接128個不同地址的設備。個不同地址的設備。|設備處于主從模式，主設備設備處于主從模式，主設備既可接受數(shù)據(jù)，也可既可接受數(shù)據(jù)，也可發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)。|可以有許多主機設備在一條總線上。含沖突檢測可以有許多主機設備在一條總線上。含沖突檢測和競爭功能，從而確保當多個主設備同時發(fā)送數(shù)和競爭功能，從而確保當多個主設備同時發(fā)送數(shù)據(jù)時不會造成數(shù)據(jù)沖突。據(jù)時不會造成數(shù)據(jù)沖突。|串行的串行的8位雙向數(shù)據(jù)傳送總線。位雙向數(shù)據(jù)傳送總線。u在標準模式下，數(shù)據(jù)傳輸速率為在標準模式下，數(shù)據(jù)傳輸速率為100Kbps；u在快模式下，數(shù)據(jù)傳輸速率為在快模式下，數(shù)據(jù)傳輸速率為400Kbps；u在高速模式下