非接觸式IC智能(射頻)卡及其讀寫設(shè)備內(nèi)核技術(shù)研究報告與應(yīng)用開發(fā)

1、ICICIC接觸式IC智能（射頻 卡及其讀寫設(shè)備內(nèi)核技術(shù)的研究與應(yīng)用開發(fā)、八刖言當今的信息技術(shù)又到了一個關(guān)鍵的十字路口。單獨的PC甚至局域網(wǎng)的時代已為“全球化網(wǎng)絡(luò)”時代所代替。互聯(lián)網(wǎng) INTERNET的產(chǎn)生和今天的飛速發(fā)展和廣泛滲透就是典范。IC集成電路）智能卡正在并已經(jīng)融入當今信息技術(shù)的主流。她以其高度的信息集 成，高度的安全性，正日漸其輝煌和燦爛。隨著金融行業(yè)的不斷發(fā)展，社會經(jīng)濟的日新月異，特別是公共交通行業(yè)，無線通信領(lǐng) 域，衛(wèi)生保健行業(yè)，封閉式場所管理，身份識別，電話通信，大樓保安系統(tǒng)等等，人們已 愈來愈多地開始接受和使用IC智能卡。特別是銀行服務(wù)系統(tǒng)，IC智能卡替代古老的磁卡而服務(wù)于大

2、眾已日漸成熟。并且“一卡通”，一卡多用，給我們的生活質(zhì)量帶來了很大的 提高。IC智能卡自動電表抄表系統(tǒng)，煤氣/自來水抄表系統(tǒng)，公交 /地鐵自動售票/檢票系統(tǒng)，移動通信手機中IC智能SIM卡等等，IC智能卡已愈來愈貼近我們的生活，成為我們 生活的一步分?！八⒖ā币殉蔀槿藗?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。近幾年來，隨著IC智能卡中的接觸式 CPU卡以及非接觸式IC智能射頻卡 內(nèi)建MCU， ASIC等）的高度安全保密性，使之在 IC智能卡領(lǐng)域中異軍突起，成為當今 IC智能卡中的 流行寵物，應(yīng)用前景十分廣闊。國外對IC卡的研究和應(yīng)用較早，特別是在美國，歐洲國家等。IC卡遍布社會各個方方面面。就象在美國，國

3、民消費總額的20%30%是由“刷卡”消費完成的，由此可見IC智能卡流行和使用的程度。盡管國外對IC卡已有多年的研究，但真正在IC智能卡中特別是 CPU卡類，非接觸式智能射頻卡 內(nèi)建MCU，ASIC等）方面的研究也僅有 12年的成熟期。因為他們也看到 了 CPU卡，特別是非接觸式IC智能射頻卡 內(nèi)建MCU，ASIC等）代表了整個“刷卡”領(lǐng) 域的發(fā)展方向，前景光明。我國對IC卡行業(yè)的發(fā)展始于 1993年左右，當時的中央領(lǐng)導特別是江澤民同志高度重視 卡行業(yè)，高瞻遠矚，指示要發(fā)展我國自己的IC卡事業(yè)，建立“金卡工程”。雖然至今也只有短短的6年左右時間，但已取得了不小的成就。已研制成功我國自主版權(quán)的較大

4、容量的 存儲卡，邏輯加密卡等，但是對于尖端的CPU卡及非接觸式IC智能射頻卡 內(nèi)建MCUASIC等）的制卡技術(shù)及其相應(yīng)的讀 /寫卡設(shè)備技術(shù)，仍處于落后狀態(tài)。這極大地制約了P HILI PS 公司歐洲一些較大例如法國的CMOS卡行業(yè)的發(fā)展，特別是在要求有極高安全性和保密性的金融行業(yè)中，制約了我國金卡工程 的實施和發(fā)展。為了加快IC卡行業(yè)的發(fā)展，特別是尖端的CPU卡及非接觸式IC智能射頻卡 內(nèi)建MCU，ASIC等）的推廣應(yīng)用，讓IC卡行業(yè)及其他行業(yè)的同行盡快掌握CPU卡及非接觸式IC智能射頻卡 內(nèi)建MCU，ASIC等）的核心技術(shù)及其讀寫設(shè)備的軟硬件技術(shù)及應(yīng)用設(shè)計，跟 上國外的IC卡研究和應(yīng)用步伐，

5、甚至走在其前面，在上海華東計算機研究所，上海計算機 協(xié)會等領(lǐng)導同志的關(guān)懷下，在上海華東磁記錄設(shè)備電子公司吳文總經(jīng)理的直接支持下，經(jīng) 過一段時間全身心投入的研發(fā)之后，筆者已基本上比較全面地掌握了PHILIPS公司的非接觸式IC智能射頻卡 內(nèi)建MCU，ASIC等）MIFARE 1卡S50系列）及其卡片讀寫設(shè)備核 心模塊MCMMifare Core Module ）的軟硬件技術(shù)。使我們發(fā)展，應(yīng)用，甚至超越P HILI PS公司的非接觸式IC智能射頻卡 內(nèi)建MCU，ASIC等）技術(shù)及其讀寫設(shè)備技術(shù)成為可能。當今世界上非接觸式IC智能射頻卡 內(nèi)建MCU，ASIC等）中的主流主要為 的MIFARE技術(shù)，已

6、經(jīng)被制定為國際標準：ISO/IECISO/IEC 1444314443 TYPETYPE A A標準。的IC卡片制造商以及IC卡片讀寫器制造商以及IC卡片軟件設(shè)計公司等GEMPLUS公司）大都以 MIFARE技術(shù)為標準，而發(fā)展和推進IC卡行業(yè)。通過閱讀本文，相信有一定IC卡經(jīng)驗，技術(shù)及具有一定的計算機軟/硬件技術(shù) 尤其是微處理單片機 MCU技術(shù)）的同行定能將本文消化之后而能設(shè)計出諸多應(yīng)用場合的產(chǎn)品，例 如，門禁控制系統(tǒng) Door Access System），高速公路不停車收費系統(tǒng)，停車場收費管理系 統(tǒng)，地鐵非接觸式 IC智能射頻卡的“刷卡”讀寫器，機關(guān)/企業(yè)內(nèi)部考勤管理系統(tǒng)，醫(yī)療保險管理系統(tǒng)

7、，公共交通收費管理系統(tǒng)，出租車收費管理系統(tǒng)，銀行服務(wù)“一卡通”等 等。第一章 MifareMifare 1 1非接觸式ICIC智能（射頻 卡.MifareMifare 1 1非接觸式ICIC智能射頻卡特點Mifare 1 IC 智能（射頻 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）。它確定了卡片的特性以及卡片讀寫器的諸多性能。Mifare 1 IC智能（射頻 卡采用先進的芯片制造工藝制作。內(nèi)建有高速的 EEPROM，MCU等?？ㄆ铣?IC微晶片及一副高效率天線外，無任何其他元件?？ㄆ蠠o源 無任何電池），工作時

8、的電源能量由卡片讀寫器天線發(fā)送無線電載波信號耦合 到卡片上天線而產(chǎn)生電能，一般可達2V以上，供卡片上IC工作。工作頻率13.56MHZ 。MifareMifare 1 1射頻卡所具有的獨特的MIFAREMIFARE RFRF射頻）非接觸式接口標準已被制定為國際標準：ISO/IECISO/IEC 1444314443 TYPETYPE A A 標準。射頻卡標準操作距離為100mm由MCM500作為讀寫器核心模塊）和 25 mm由MCM200作為讀寫器核心模塊）。與卡片讀寫器的通信速率高達106Kbit/s。MIFARE 卡片。2個扇區(qū)的寫操作 方波lRcklRckATRATRControlCon

9、trol & & Arithm.Arithm. UnUn ititModu./DeModu調(diào)制/解調(diào)AntiCollisionAntiCollisionMifare 1 IC智能（射頻 卡上具有先進的數(shù)據(jù)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寫器天線的有效工作距離內(nèi)的多張重疊的卡片。Mifare 1 IC智能（射頻卡與讀寫器通信使用握手式半雙工通信協(xié)議；卡片上有高速的 CRC協(xié)處理器，符合CCITT標準。卡片制造時具有唯一的卡片系列號，沒有重復的相同的兩張卡片上內(nèi)建8K 包括卡片的認證，6個扇區(qū)的讀768bit,2個扇區(qū)的認證）10萬次以上；數(shù)據(jù)保存期可達

10、10年以上，且卡片抗靜電保護能力如圖所示為MIFARE 1 S50非接觸式IC智能射頻卡的功能組成圖。MIFAREMIFARE 1 1 S50S50 CARDCARD ICICSelectSelect AppApp licationlication（P復位Cryp to Unit整個卡片包含了兩個部分，RF射頻接口電路和數(shù)字電路部分。 一） . . RFRF射頻接口電路在RF射頻接口電路中，主要包括有 波形轉(zhuǎn)換模塊。它可將卡片讀寫器上的13.56MHZ的無線電調(diào)制頻率接收，一方面送調(diào)制/ /解調(diào)模塊，另一方面進行波形轉(zhuǎn)換，將正弦波轉(zhuǎn)換 為方波，然后對其整流濾波，由 電壓調(diào)節(jié)模塊 對電壓進行進一

11、步的處理，包括穩(wěn)壓等，最 終輸出供給卡片上的各電路。007e0a42h。PORPOR模塊主要是對卡片上的各個電路進行P0WER-ON-RESET上電復位），使各電路同步啟動工作。二）。在數(shù)字電路部分模塊中：1.ATRATR 模塊：AnswerAnswer toto RequestRequest（請求之應(yīng)答“ 當一張 Mifare 1卡片處在卡片讀寫器的天線的工作范圍之內(nèi)時，程序員控制讀寫器向卡片發(fā)出 REQUEST all（或REQUEST std命令后，卡片的 ATR將啟動，將卡片 Block 0中 的卡片類型vTagType）號共2個字節(jié)傳送給讀寫器，建立卡片與讀寫器的第一步通信聯(lián) 絡(luò)。如

12、果不進行第一步的ATR工作，讀寫器對卡片的其他操作Read/Write等）將不會進行。卡片的類型TagType）號共2個字節(jié)，可能為：0004H2 2. AntiCollisionAntiCollision模塊：防止 卡片）重疊功能如果有多張 Mifare 1卡片處在卡片讀寫器的天線的工作范圍之內(nèi)時，An tiCollision模塊的防重疊功能將被啟動工作。在程序員控制下的卡片讀寫器將會首先與每一張卡片進行 通信，取得每一張卡片的系列號。由于Mifare 1卡片每一張都具有其唯一的系列號，決不會相同，因此卡片讀寫器根據(jù)卡片的序列號來識別，區(qū)分已選的卡片，卡片讀寫器中的 MCM中的AntiCol

13、lision 防重疊功能配合卡片上的防重疊功能模塊，由程序員來控制讀寫 器，根據(jù)卡片的序列號來選定一張卡片。被選中的卡片將直接與讀寫器進行數(shù)據(jù)交換，未 被選擇的卡片處于等待狀態(tài)，隨時準備與卡片讀寫器進行通信。AntiCollision模塊 防重疊功能）啟動工作時，卡片讀寫器將得到卡片的序列號SerialNumber。序列號Serial Number存儲在卡片的 Block 0中，共有5個字節(jié)，實際有用的為4個字節(jié)，另一個字節(jié)為序列號Serial Number的校驗字節(jié)，這在以后章節(jié)中詳細論述，包括對序列號 Serial Number的校驗方法等。序列號Serial Number中實際有用的4個

14、字節(jié)，可能為：3.3.SelectSelect ApplicationApplication模塊：主要用于卡片的選擇。當卡片與讀寫器完成了上述的二個步驟，程序員控制的讀寫器要想對卡片進行讀寫操 作，必須對卡片進行“ Select ”操作。以使卡片真正地被選中。被選中的卡片將卡片上存儲在Block 0中的卡片的容量“ Size”字節(jié)傳送給讀寫器。當讀寫器收到這一字節(jié)后，將明確可以對卡片進行深一步的操作了。例如，可以進行密碼驗證等 等。讀寫器收到的“ Size ”字節(jié)可能為：88h4.4.AuthenticationAuthentication & & AccessAccess ControlCo

15、ntrol模塊：認證及存取控制模塊在確認了上述的三個步驟，確認已經(jīng)選擇了一張卡片時，程序員對卡片進行讀寫操作 之前，必須對卡片上已經(jīng)設(shè)置的密碼進行認證，如果匹配，則允許進一步的Read/Write操作。Mifare 1卡片上有16個扇區(qū)，每個扇區(qū)都可分別設(shè)置各自的密碼，互不干涉。因此每 個扇區(qū)可獨立地應(yīng)用于一個應(yīng)用場合。整個卡片可以設(shè)計成“一卡通”形式來應(yīng)用。三遍認證：如圖所示為三遍認證的令牌原理框圖。A(C認證過程是這樣進行的：A）環(huán)：由Mifare 1卡片向讀寫器發(fā)送一個隨機數(shù)據(jù)RB ;B）環(huán)：由讀寫器收到 RB后向Mifare 1卡片發(fā)送一個令牌數(shù)據(jù) TOKEN AB，其中包 含了讀寫器

16、發(fā)出的一個隨機數(shù)據(jù)RA ；C）環(huán)：Mifare 1卡片收到 TOKEN AB后，對TOKEN AB的加密的部分進行解密， 并校驗第一次由A ）環(huán)中Mifare 1卡片發(fā)出去的隨機數(shù) RB是否與B） 環(huán)中接收到的 TOKEN AB中的RB相一致；D）環(huán)：如果C）環(huán)校驗是正確的，貝U Mifare 1卡片向讀寫器發(fā)送令牌 TOKEN BA給讀寫器；E）環(huán)：讀寫器收到令牌 TOKEN BA后，讀寫器將對令牌 TOKEN BA中的RB隨機 數(shù)）進行解密；并校驗第一次由B）環(huán)中讀寫器發(fā)出去的隨機數(shù)RA是否與D）環(huán)中接收到的 TOKEN BA中的RA相一致；如果上述的每一個環(huán)都為“真”，都能正確通過驗證，

17、則整個的認證過程將成功。讀寫器將 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READ/WRITE等操作）?？ㄆ械钠渌葏^(qū)由于有其各自的密碼，因此不能對其進行進一步的操作。如想對其他扇區(qū) 進行操作，必須完成上述的認證過程。認證過程中的任何一環(huán)出現(xiàn)差錯，整個認證將告失敗。必須從新開始。 如果事先不知卡片上的密碼，則由于密碼的變化可以極其復雜，因此靠猜測密碼而想打開卡 片上的一個扇區(qū)的可能性幾乎為零。這里提醒一下程序員和卡片的使用者，必須牢記卡片中的16個扇區(qū)的每一個密碼，否則，遺忘某一扇區(qū)的密碼，將使該扇區(qū)中的數(shù)據(jù)不能讀寫。沒有任何辦法可以挽救這種低級錯 誤。但是，卡片上的其他扇區(qū)可

18、以照樣使用。上述的敘述已經(jīng)可以充分地說明了Mifare 1卡片的高度安全性，保密性，及卡片的應(yīng)用場合多樣性，一卡多用 一卡通）。5.5.ControlControl & & ArithmeticArithmetic UnitUnit 控制及算術(shù)運算單元：這一單元是整個卡片的控制中心，是卡片的“頭腦”。它主要進行對整個卡片的各個單位進 行微操作控制，協(xié)調(diào)卡片的各個步驟；同時它還對各種收/發(fā)的數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算處理，遞增/遞減處理，CRC運算處理，等等。是卡片中內(nèi)建的中央微處理機MCU ）單元。6.6.RAM/ROMRAM/ROM 單元：RAM主要配合控制及算術(shù)運算單元，將運算的結(jié)果進行暫時存儲，如

19、果某些數(shù)據(jù)需要存儲到EEPROM，則由控制及算術(shù)運算單元取出送到EEPROM存儲器中；如果某些數(shù)據(jù)需要傳送給讀寫器，則由控制及算術(shù)運算單元取出，經(jīng)過RF射頻接口電路的處理，通過卡片上的天線傳送給卡片讀寫器。RAM中的數(shù)據(jù)在卡片失掉電源后 不帶ICIC微晶片的天線ICIC微晶片 整個卡片的自由振蕩頻率計算方法:F F res= =2 2 * * 3.14159263.1415926 * * ( ( LcoilLcoil * * (Ccoil(Ccoil + + CpackCpack +C+C icic + + C C mountmount 1 1 / / 2 2說明:Fres :卡片的振蕩頻率，

20、應(yīng)為13.56MHz6.07歐娒3.6 卩 H5pf般為 4圈2S S總必須 11200 mmS S總= =S S平均* * N N圈Rcoil :天線線圈的電阻，約Lcoil :天線線圈的電感，約Ccoil :天線線圈的電容，約Cp ack :天線線圈的圭寸裝后引入的電容，約5pfCic : IC微晶片的電容，約16pfCmount : IC微晶片的安裝后引入的電容，約幾個pf -幾十個pfLa :天線線圈與IC微晶片的接觸點aLb :天線線圈與IC微晶片的接觸點b其中，天線線圈的電感：LcoilLcoil = = 2 2 * * L L cmcm * * ( ( InIn ( ( L L

21、mmmm / / D D mmmm - 1.041.04 * * 屮L :天線線圈一圈的長度N :天線線圈圈數(shù)，D :天線線圈直徑或?qū)w的寬度P:由天線線圈的技術(shù)而定的 N的指數(shù)因子，如下表所示:p p值：天線線圈結(jié)構(gòu)：1.81.8環(huán)繞線圈1.71.7EtchedEtched（蝕刻 線圈1.51.5 1.71.7印刷電路板線圈上述天線線圈的電感的公式只能作為首次估測之用，實際的天線線圈的電感必須 通過儀器測量而定，但偏差不會很大。般天線線圈的電感：LcoilLcoil 4.24.2卩H,實際中推薦在3.6卩H左右為最優(yōu)。 天線線圈的品質(zhì)因數(shù)QcoilQcoil :co * * LcoilLco

22、il2 n fres 2 n * 13.56QcoilQcoil = =Rcoil RcoilRcoil一般天線線圈的品質(zhì)因數(shù)3030 QcoilQcoil 6060。實際中，品質(zhì)因數(shù) Qcoil在30后的增加量，對卡片的操作距離的增加無明顯幫 助；品質(zhì)因數(shù) Qcoil必須 60 ,以確保數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定，可靠，否則天線的有效工作距離 內(nèi)有死區(qū)，而不能可靠地進行數(shù)據(jù)通信。天線線圈的矩形面積S S總:2所以S S平均必須 11200 mm / N N圈一般，S S平均=2778=2778 mm（當卡片上的天線線圈的矩形面積的長X寬=40mm X 70 mm2 2 * * 3.14159263.141

23、5926 * * ( ( LcoilLcoil * * (Ccoil(Ccoil + + CpackCpack +C+C icic + + C C mountmount 1 1 / / 2 2時。+ +1515塊0 0廠商標志代碼）塊1 1塊2 2塊3VA3VA密碼+ +存取控制+B+B密碼）BlockBlock 0 0BlockBlock 1 1BlockBlock 2 2BlockBlock 3 3（A A密碼+ +存取控制+B+B密碼）。 。 。OOOOBlockBlock 0 0BlockBlock 1 1BlockBlock 2 2塊3VA3VA密碼+ +存取控制+B+B密碼）、實際

24、中，推薦 S S平均在33303330 mmmm左右。即，實際設(shè)計時，卡片上的天線線圈的矩形 面積的長和寬應(yīng)為：74mm和45mm，天線線圈的圈數(shù) N為4圈，則這樣制作出的卡 片將能保證通信的距離。四.MifareMifare 1 1卡片的存儲結(jié)構(gòu)Mifare 1卡片的存儲容量為8192 BIT X 1位字長 即1K X 8位字長），采用EEPROM作為存儲介質(zhì)，整個結(jié)構(gòu)劃分為16個扇區(qū)，編為扇區(qū) 0 15。每個扇區(qū)有 4個塊Block ），分別為塊0,塊1,塊2和塊3。每個塊有16個字節(jié)。一個扇區(qū)共有16 Byte X 4 =64 Byte。如下圖：每個扇區(qū)的塊3（即第四塊 包含了該扇區(qū)的密

25、碼 A（6個字節(jié) 、存取控制（4個字節(jié)、 密碼B（6個字節(jié) ，是一個特殊的塊。其余三個塊是一般的數(shù)據(jù)塊。但扇區(qū)0的塊0是特殊的，是廠商代碼，已固化，不可改寫。 其中：第04個字節(jié)為卡片的序列號，第5個字節(jié)為序列號的校驗碼；第6個字節(jié)為卡片的容量“ SIZE”字節(jié)；第7，8個字節(jié)為卡片的類型號字節(jié)，即Tagtype字節(jié)；其他字節(jié)由廠商另加定義。* *扇區(qū)1 1* * *密碼B,存取控制與數(shù)據(jù)區(qū)的關(guān)系加以說明:Mifare 1卡片的扇區(qū) 0中的塊 0 4 43 32 21 10 0C2X3_bC2X3_bC2X2_bC2X2_bC2X1_bC2X1_bC2X0_bC2X0_bC1X3_bC1X3_

26、bC1X2_bC1X2_bC1X1_bC1X1_bC1X0_bC1X0_bC1X3C1X3C1X2C1X2C1X1C1X1C1X0C1X0C3X3_bC3X3_bC3X2_bC3X2_bC3X1_bC3X1_bC3X0_bC3X0_bC3X3C3X3C3X2C3X2C3X1C3X1C3X0C3X0C2X3C2X3C2X2C2X2C2X1C2X1C2X0C2X0BX7BX7BX6BX6BX5BX5BX4BX4BX3BX3BX2BX2BX1BX1BX0BX0_b表示取反，如 C2X3_b即C2X3取反；X表示扇區(qū)號；丫表示第幾塊；C表示控制位；B 表示備用位；存取控制對塊 3 3的控制如下：（X=

27、0-15X=0-15密碼A A密碼A A1 1存取控制存取控制密碼B B密碼B BC1X3C1X3C2X3C2X3C3X3C3X3readreadWriteWritereadreadwritewritereadreadwritewrite0 00 00 0neverneverKEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|BneverneverKEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|B0 01 10 0neverneverNeverNeverKEYA|BKEYA|BneverneverKEYA|BKEYA|Bnevernever1 10 00 0neverneverKEYBKEYBKEYA

28、|BKEYA|BneverneverneverneverKEYBKEYB1 11 10 0neverneverNeverNeverKEYA|BKEYA|Bnevernevernevernevernevernever0 00 01 1neverneverKEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|B0 01 11 1neverneverKEYBKEYBKEYA|BKEYA|BKEYBKEYBneverneverKEYBKEYB1 10 01 1neverneverNeverNever| |KEYA|BKEYA|BKEYBK

29、EYBnevernevernevernever1 11 11 1neverneverNeverNever| | |KEYAKEYA| |B BneverneverneverneverneverneverKEYA|B表示密碼 A或密碼B ； never表示沒有條件實現(xiàn)。對數(shù)據(jù)塊的控制如下表：（X=0-15扇區(qū)、丫=每個扇區(qū)的0-2塊C1XYC1XYC2XYC2XYC3XYC3XYReadReadWriteWriteIncrementIncrementDecr,Transfer,restoreDecr,Transfer,restore0 00 00 0KEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|

30、BKEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|B0 01 10 0KEYA|BKEYA|Bnevernevernevernevernevernever1 10 00 0KEYA|BKEYA|BKEYBKEYBnevernevernevernever1 11 10 0KEYA|BKEYA|BKEYBKEYBKEYBKEYBKEYA|BKEYA|B0 00 01 1KEYA|BKEYA|BneverneverneverneverKEYA|BKEYA|B0 01 11 1KEYBKEYBKEYBKEYBnevernevernevernever1 10 01 1KEYBKEYBnevernevern

31、evernevernevernever1 11 11 1NeverNevernevernevernevernevernevernever塊 3 的初始化值為：a0,a1,a2,a3,a4,a5,ff,07,80,69,b0,b1,b2,b3,b4,b5a0,a1,a2,a3,a4,a5,ff,07,80,69,b0,b1,b2,b3,b4,b5 共 16 個字節(jié)，其中KEYA 是a0,a1,a2,a3,a4,a5，KEYB 是b0,b1,b2,b3,b4,b5，控 制存取 的四個字節(jié)為FfFf h h位：#7#76 65 54 43 32 21 10 007h07h1 11 11 11 11

32、11 11 11 10 00 00 00 00 01 11 11 11 10 00 00 00 00 00 00 00 01 11 10 01 10 00 01 180h80h69h69h0 xf,0 x07,0 x80,0 x69。存取控制位表示如下（請用戶去對照上表以確定初始化狀態(tài) :程序員可以根據(jù)自已應(yīng)用的具體情況，對不同的扇區(qū)可選用不用的存取控制，不同的 密碼，但應(yīng)注意其每一位的格式，以免誤用！數(shù)據(jù)塊有兩種應(yīng)用方法，一種是用作一般的數(shù)據(jù)保存用，直接讀寫。另一種用法是用作數(shù) 值塊，可以進行初始化值、加值、減值、讀值的運算。系統(tǒng)配用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的功 能。一）。MCM200模塊說明 A

33、 特性：1 .2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.MCMMCM內(nèi)核技術(shù)說明第二章 MCMMCM的硬件內(nèi)核電路一.MCM200/MCM500MCM200/MCM500 讀寫模塊說明Mifare Core Module是MCM的全稱，意為 Mifare核心模塊。Philips公司的MCM主要有兩種產(chǎn)品型號，為MCM200和MCM500。這兩種智能模塊均被用于讀寫 Mifare 1非接觸式IC智能射頻卡的讀寫器中，負責讀寫器中對非接觸式IC智能射頻卡片的讀寫等功能，一般在讀寫器中還必須有MCU微處理單片機）來對 MCM進行控制，及對讀寫器的其他方面進

34、行控制，例如對鍵盤，顯示，通信等部分的控制等 等。MCM200模塊主要應(yīng)用于對卡片操作距離在25mm的卡片讀寫器中；MCM500模塊主要應(yīng)用于對卡片操作距離在100mm的卡片讀寫器中。Mifare所具有的獨特的MIFARE RF射頻）非接觸式接口標準已被制定為國際標準：ISO/IEC 14443 TYPE A 標準。標準的雙列直插 32引腳工作頻率：13.56MHZ標準的+5V電源供電，供電范圍 4.75V至5.25V典型）電流消耗 40MA，最大不超過80MA，最小10MA左右 讀寫卡片距離可達 25MM以上 與卡片的通信速率可達106KB ps模塊與卡片通信時，數(shù)據(jù)加密每個扇區(qū)設(shè)有3套密碼

35、及其認證和密碼存儲器 有防卡片重疊功能16個字節(jié)的FIFO先進先出）隊列接收/發(fā)送緩沖寄存器 在模塊與卡片通信時自動偵查錯誤，自動對數(shù)據(jù)流分析 對RF射頻）通道自動監(jiān)控內(nèi)建8位/16位的CRC協(xié)處理器，提供 CRC, PARITY等數(shù)據(jù)校驗支持多種方式的活動天線，并且不需“天調(diào)系統(tǒng)”天線調(diào)節(jié)系統(tǒng)）對天線進行補償調(diào)節(jié)標準的MIFARE并行接口與MCM500 100%全兼容MCM200的軟件與 MCM500模塊100%全兼容可控制，級聯(lián) MCM500模塊工作溫度范圍在：-20 - +70度B . MCM200模塊引腳說明如圖所示是該模塊的引腳排列示意圖:D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2

36、D2D1D1D0D0BPBPNPAUSE1NPAUSE1K0MP1K0MP1NRSTNRSTDVDDDVDDDGNDDGNDNIRQNIRQTPTP1 13232KPROGKPROG2 23131NCSNCS3 330304 4NWRNWR2929NRDNRD5 56 62828A0A0A1A12727A2A27 72626A3A32525ALEALE8 89 92424USEALEUSEALE10102323MODEMODE11112222NANTNANT1212212113132020ANTANT14141919AVDDAVDD1515AGNDAGND16161818RXRX引腳引腳名稱引

37、腳類型將來使用類 型引腳引腳名稱引腳類型將來使用類 型1 1D7D7I/O(I/O( PUPUI/O(I/O( PUPU1717RXRXI(analogI(analogI(analogI(analog2 2D6D6I/O(I/O( PUPUI/O(I/O( PUPU1818AGNDAGNDSUPPLYSUPPLYSUPPLYSUPPLY3 3D5D5I/O(I/O( PUPUI/O(I/O( PUPU1919ACDDACDDSUPPLYSUPPLYSUPPLYSUPPLY4 4D4D4I/O(I/O( PUPUI/O(I/O( PUPU2020ANTANTO OO O5 5D3D3I/O(I/

38、O( PUPUI/O(I/O( PUPU2121NANTNANTO OO O6 6D2D2I/O(I/O( PUPUI/O(I/O( PUPU2222MODEMODEI(PUI(PUI(PUI(PU7 7D1D1I/O(I/O( PUPUI/O(I/O( PUPU2323USEALEUSEALEI(PUI(PUI(PUI(PU8 8D0D0I/O(I/O( PUPUI/O(I/O( PUPU2424ALEALEI(PUI(PUI(STI(ST ,PU,PU9 9BpBpSUPPLYSUPPLYSUPPLYSUPPLY2525A3A3I(PUI(PUI(STI(ST ,PU,PU1010NPNP

39、 AUSE1AUSE1O OO O2626A2A2I(PUI(PUI(STI(ST ,PU,PU1111KOMP1KOMP1l(PUl(PUIVPUIVPU)2727A1A1I(PUI(PUI(STI(ST ,PU,PU1212NRSTNRSTI II I2828A0A0I(PUI(PUI(STI(ST ,PU,PU1313DVDDDVDDSUPPLYSUPPLYSUPPLYSUPPLY2929NRDNRDI(PUI(PUI(STI(ST ,PU,PU1414DGNDDGNDSUPPLYSUPPLYSUPPLYSUPPLY3030NWRNWRI(PUI(PUI(STI(ST ,PU,PU151

40、5NIRQNIRQO OO O3131NCSNCSI(PUI(PUI(STI(ST ,PU,PU1616TPTPO(analogO(analog3232KPROGKPROGNCNCSUPPLYSUPPLYMCM200MCM200弓I I腳說明如下:輸入輸出引腳I/OO電源供電輸入輸入引腳SUPPLY上述表中：I/輸出雙向引腳PUSTIn ternal P ull-u p內(nèi)部有上拉電阻Schmit-Trigger inp ut施密特觸發(fā)輸入Uni Visio n當與MCM200SB201 與器的設(shè)置不同。C.其他說明MCM200是Philips公司的產(chǎn)品，另外還有其他公司與之相兼容的產(chǎn)品。Eng

41、ineering Limited （聯(lián)視工程有限公司 持有Mifare制造專利，其生產(chǎn)的相 的產(chǎn)品命名為 SB201OMCM200模塊在硬件上有一處不同，表現(xiàn)在軟件上有一個MODE方式寄存SB201的MODE設(shè)置為0 xD6H ; MCM200的設(shè)置為0 xC6H這在以后的章/硬件100%全兼容。節(jié)中還會論述）。除此以外，兩者軟法國的GEMP LUS公司向P HILI PS公司購買 MCM中核心 ASIC RC150或RC170芯片制造 的MCM200模塊及讀寫器與 MCM200全兼容等。模塊說明二）.MCM500.MCM500A.特性：1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.工作頻率

42、：13.56MHZ標準的+12V電源供電，工作頻率：13.56MHZ讀寫卡片距離可達 100MM以上 與卡片的通信速率可達 106KB ps 模塊與卡片通信時，數(shù)據(jù)加密每個扇區(qū)設(shè)有3套密碼及其認證和密碼存儲器 有防卡片重疊功能16個字節(jié)的FIFO先進先出）隊列接收/發(fā)送緩沖寄存器 在模塊與卡片通信時自動偵查錯誤，自動對數(shù)據(jù)流分析 對RF射頻）通道自動監(jiān)控內(nèi)建8位/16位的CRC協(xié)處理器，提供 CRC, PARITY等數(shù)據(jù)校驗 支持多種方式的活動天線，并且不需“天調(diào)系統(tǒng)”天線調(diào)節(jié)系統(tǒng)）對12.13.天線進行補償調(diào)節(jié)標準的MIFARE并行接口與 MCM200 100%全兼容MCM200的軟件與 M

43、CM500模塊100%全兼容可遙控，級聯(lián) MCM500模塊工作溫度范圍在：-20 - +70度模塊引腳說明14.15.16.17.B. MCM500如圖所示是該模塊的引腳排列示意圖:欠開發(fā)1515161617171818屏蔽盒313132323434333348484747 O OOOOO如圖所示是該模塊的引腳排列示意圖:引腳引腳名稱引腳 類型功能描述1 1NPNP AUSE1AUSE1O O串行數(shù)據(jù)輸出，驅(qū)動RF1RF1單元，該引腳必須連到RFRF單元的TxNPAUSETxNPAUSE端。該引腳的“ LOWLOW ”信號指示一個能量暫停。2 2NWRNWRI I寫信號使能端3 3GATE1G

44、ATE1O/NCO/NC未使用）4 4NRDNRDI I讀信號使能端5 5MOD1MOD1O/NCO/NC未使用）6 6MODEMODEI I并行協(xié)議模式，必須用“ HIGHHIGH ”咼電平來驅(qū)動。7 7SYNC1SYNC1I/NCI/NC未使用）8 8NCSNCSI I（NotNot ChCh ipip SelectSelect MCUMCU用“ LOWLOW ”低電平來驅(qū)動該引腳時，將選中 MCMMCM9 9WKOWKO MP1MP1I I未使用）1010CSCSI I（ChipChip SelectSelect當MCUMCU 用“ HIGHHIGH ”高電平來驅(qū)動該引腳時，將選中 MC

45、MMCM1111KOMP1KOMP1I I（CompartorCompartor inputinput ofof RF1RF1RF1RF1的比較器輸入端，必須連到RFRF單元的RXKOMPRXKOMP 端1212N.T.C.N.T.C.未使用）1313DGNDDGND數(shù)字電路接地端1414N.T.C.N.T.C.未使用）1515DVDDDVDD電源供應(yīng)端+5V+5V。內(nèi)部在RxKOMPRxKOMP端上有上拉電阻。1616CLOCKCLOCKO/NCO/NC未使用）1717RFVDDRFVDD+12V+12V電源輸入，供給 RFRF射頻單元1818N.T.C.N.T.C.未使用）1919RFGN

46、DRFGNDRFRF射頻單元 模擬電路）接地端2020N.T.C.N.T.C.未使用）2121RxKORxKO MPMPO ORFRF射頻單元的輸出信號端。它提供與數(shù)字電平兼容的接收信 號。其對地VDGNDVDGND ）為集電極開路輸出，并有上拉電阻2K22K2接到DVDDDVDD端2222KOMPOKOMPOI I（CompartorCompartor inputinput ofof RF0RF0RF0RF0的比較器輸入端，必須連到RFRF單元的RXKOMPRXKOMP 端2323RxWKORxWKO MPMPO OV V未使用）2424WKOWKO MP0MP0I IV V未使用）2525

47、SYNCSYNCO/NCO/NCV V未使用）2626SYNC0SYNC0I/NCI/NCV V未使用）SUPPLYI/OEngineering Limited （聯(lián)視工程有限公司 持有Mifare制造專利，其生產(chǎn)的相 的產(chǎn)品命名為SB601。MCM500模塊在硬件上有一處不同，表現(xiàn)在軟件上有一個MODE方式寄存SB601的MODE設(shè)置為0 xD6H ； MCM500的設(shè)置為0 xC6H這在以后的章/硬件100%全兼容。這一點與上述的MCM200模塊向引腳PU-In ternal P ull-u p 內(nèi)部有上拉電阻NC -該引腳暫時未使用上述 MCM500引腳功能說明表中，與MCM200引腳定

48、義相一致的，同樣適用與對MCM200的引腳說明。C.其他說明 MCM500是Philips公司的產(chǎn)品，另外還有其他公司與之相兼容的產(chǎn)品。Uni Visio n 當與MCM200SB601 與器的設(shè)置不同。節(jié)中還會論述）。除此以外，兩者軟/SB201模塊相一致。法國的GEMP LUS公司向P HILI PS公司購買 MCM中核心 ASIC RC150或RC170芯片制造 2727TxMODTxMODI/NCI/NC未使用）2828MOD0MOD0O/NCO/NC未使用）2929RxGATERxGATEI/NCI/NC未使用）3030GATEOGATEOO/NCO/NC未使用）3131TxNPAU

49、SETxNPAUSEI ICMOSCMOS兼容電平輸入信號至 RFRF射頻單元。該信號參考與 RFGNDRFGND接地 端。3232NPAUSEONPAUSEOO O串行數(shù)據(jù)輸出，驅(qū)動RF0RF0單元，該引腳必須連到RFRF單元的TxNPAUSETxNPAUSE端。該引腳的“ LOWLOW ”信號指示一個能量暫停。3333AOAOI IA0A0 A3A3為4 4位地址線3434DODOI/OI/OD0D0 D7D7為8 8位雙向數(shù)據(jù)總線3535A1A1I IA0A0 A3A3為4 4位地址線3636D1D1I/OI/OD0D0 D7D7為8 8位雙向數(shù)據(jù)總線3737A2A2I IA0A0 A3

50、A3為4 4位地址線3838D2D2I/OI/OD0D0 D7D7為8 8位雙向數(shù)據(jù)總線3939A3A3I IA0A0 A3A3為4 4位地址線4040D3D3I/OI/OD0D0 D7D7為8 8位雙向數(shù)據(jù)總線4141ALEALEI IAddressAddress LatchLatch EnableEnable地址鎖存使能端4242D4D4I/OI/OD0D0 D7D7為8 8位雙向數(shù)據(jù)總線4343USEALEUSEALEI I選擇器：從內(nèi)部地址鎖存器或A0A3A0A3引腳取地址4444D5D5I/OI/OD0D0 D7D7為8 8位雙向數(shù)據(jù)總線4545NIRQNIRQO O當該端為“ LO

51、WLOW 時，通知MCUMCU應(yīng)該按評估MCMMCM的狀態(tài)寄存器內(nèi)容，并存取 MCMMCM 中的數(shù)據(jù)4646D6D6I/OI/OD0D0 D7D7為8 8位雙向數(shù)據(jù)總線4747BPBP后備電池輸入端，保護 MCMMCM內(nèi)部密碼RAMRAM4848D7D7I/OI/OD0D0 D7D7為8 8位雙向數(shù)據(jù)總線輸入引腳O電源供電輸入輸出引腳輸入/輸出雙上述表中：I的MCM500模塊及讀寫器與 MCM500全兼容。等等。MCUMCU是通過對 MCMMCM 內(nèi)核特殊的內(nèi)存 于MCMMCM 中的ASICASIC 卡之間信息（數(shù)據(jù) 交換的”中間人”。任何讀取卡片上的數(shù)據(jù)，或?qū)戇M卡片上的數(shù)據(jù) 均必須通過 MC

52、MMCM 來傳遞。寫 MCMMCM 意味著去控制 MCMMCM，例如，送一些類型的指令給 它。以下是MCMMCM中ASIC內(nèi)核特殊寄存器一覽表。MCMMCM ASICASIC寄存器寄存器名地址讀VREADVREAD)寫 VWRITEVWRITE)DATADATAOOHOOH 0 0READ-BYTEREAD-BYTEWRITE-BYTEWRITE-BYTESTACONSTACON01H01H 1 1DVDV TETE PEPE CECE BEBE AEAE - -SORSOR RFSRFS - - 1 1 1 1 NRFNRF ACACENABLEENABLE02H02H2 2N/AN/A1

53、1 PRPR CECE CRCR.BCNTSBCNTS03H03H3 3N/AN/ABIT-COUNT-SENDBIT-COUNT-SENDBCNTRBCNTR04H04H4 4N/AN/ABIT-COUNT-RECEIVEBIT-COUNT-RECEIVEBAUDRATEBAUDRATE05H05H5 5N/AN/A.1 11 1 1 1 BRBRTOCTOC06H06H6 6N/AN/ATIMEOUT-COUNTERTIMEOUT-COUNTERMODEMODE07H07H7 7N/AN/A1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 P2P2 P1P1 P0P0 P0P0CRCDATACRCD

54、ATA08H08H8 8CRC-BYTE-READCRC-BYTE-READCRC-BYTE-WRITECRC-BYTE-WRITECRCSTACONCRCSTACON09H09H9 9CVCV .CZCZC8C8 .CRCRKEYDATAKEYDATA0AH0AH1010N/AN/AKEY-BYTE-WRITEKEY-BYTE-WRITEKEYSTACONKEYSTACON0BH0BH1111ALAL 0 0 . KS1KS1KS0KS0KEYADDRKEYADDR0CH0CH1212N/AN/AALAL ABAB A5A5 A4A4 A3A3 A2A2 A1A1 A0A00DH0DH131

55、3RCODERCODE0EH0EHN/AN/A.0 00 0 RC1RC1 RC0RC014140FH0FH1515表1 1 : MCMMCM -ASICASIC寄存器各種特殊寄存器材的具體說明如下:1.1. DATADATA寄存器地址：00H00H寄存器名1 1地址1 1讀 READREAD )1 1寫 VWRITEVWRITE )DATADATA1 100H 01 1READ-BYTEREAD-BYTE| |WRITE-BYTEWRITE-BYTE任何傳遞到MIFAREMIFARE1 1卡的數(shù)據(jù)或來自MIFRAEMIFRAE1 1卡的數(shù)據(jù)都必須分別地被寫入DATADATA寄存器或從DATA

56、DATA寄存器中讀出。例如,MCUMCU向卡片寫數(shù)據(jù) Xi,則Xi必須首先被寫入到 DATADATA寄存器中,然后在MCMMCM 與MifareMifare 1 1卡片進行通信,由卡片上的ASIC將DATADATA寄存器中的數(shù)據(jù)讀取并存放在指定的 卡片上的存儲器中,從而完成MCUMCU向MIFRAEMIFRAE 1 1卡片寫數(shù)據(jù)的過程。反之亦然。DATADATA寄存器中有一個1616 BYTEBYTE的FIFOFIFO先進先出）隊列寄存器。 數(shù)據(jù)寫到DATADATA寄 存器后，被存放在這個1616 BYTEBYTE的FIFOFIFO先進先出）隊列寄存器 中,等待向卡片上或 MCUMCU 傳送。

57、如要進行傳送 DATADATA寄存器中數(shù)據(jù),則首先必須先設(shè)定要傳輸多少位（BIT或多少字節(jié)（BYTE，即必須對BCNTSBCNTS寄存器進行有效的正確設(shè)置，以確定有多少字節(jié)將要被傳送。當卡片上的數(shù)據(jù)流接收結(jié)束或沒有被接收時,STACONSTACON寄存器中的DVDV標志被置位” 1并且MCMMCM 上的引腳NIRQ也將由” HIGH變?yōu)椤?LOW”如果設(shè)置了 DV-bitDV-bit，貝U STACONSTACON寄存器中的error-bitserror-bits 出錯位）將被設(shè)置。如果沒 有相關(guān)的error-error-bitbit被設(shè)置，則FIFOFIFO寄存器中的數(shù)據(jù)將被假設(shè)為正確，且可

58、以被讀出。2.STACONSTACON 寄存器地址：01H01HSATCONSATCON是STATUSCONTROLSTATUSCONTROL （狀態(tài)控制 的縮寫，是一個狀態(tài)控制寄存器。寄存器名f地址1 1讀VREADVREAD )1 1寫 VWRITEVWRITE )STACONSTACON1 01H 11 DVDV TETE PEPE CECE BEBE AEAE -1 SORSOR RFSRFS - - 1 1 1 1 NRFNRF ACAC將數(shù)據(jù)寫到STACONSTACON寄存器中將對MCMMCM進行狀態(tài)控制，見如下表:BitBit NameName位名NameName名稱Functi

59、onFunction 功能SoftSoft ResetReset0 0 - -表示無作用SORSORV V軟復位）“1 1： -reset-reset MCMA1,MCMA1,自動地清楚一切RF-SelectRF-Select“0 0” -RF-RF單元0 0被選中激活RFSRFSVRFVRF選擇）“ 1 1” - RFRF單元1 1被選中激活NONO RFRF“0 0” -將活動V V激活）RFRF單元接上NRFNRFV V 無 RFRF)“ 1 1” -將活動V V激活）RFRF單元關(guān)閉AntiAnti CollisionCollision“0 0” -無作用ACACV V防重疊）“ 1

60、1” -啟動防重疊狀態(tài)機這里，應(yīng)該注意,當寫數(shù)據(jù)到STACONSTACON寄存器時 即對STACONSTACON寄存器進行設(shè)置），在/寫而作準備。Philips公司（或UniVision35us35us，然后進行寫 DATADATA，TOCTOC寄存器MCMMCM及卡片的當前狀況信息。以下是讀寫數(shù)據(jù)到STACONSTACON寄存器的這一寫周期中，RFS位的設(shè)置必須與 RF單元相互一致。另外，設(shè)置了 AC位，即“ AC=1 ”，將使防重疊狀態(tài)機啟動工作，執(zhí)行內(nèi)部存取。這 一存取在設(shè)置 ACAC位后的12us12us開始，至35us35us結(jié)束。在這一間隙時間，不允許 MCUMCU向 MCMMCM