ic 卡公交收費機設計二mifare 1 卡硬件接口

IC卡公交收費機設計〔二〕

——MIFARE1卡硬件接口

電路設計電子與信息工程學院課程目標MIFARE1卡接口電路分析

MIFARE1卡請求應答與防沖突功能調(diào)試

工程開發(fā)——IC卡公交收費系統(tǒng)系統(tǒng)需求分析：具備小額電子錢包功能，定額方式收費操作方便快捷工作距離<50cm具備顯示余額、異常報警〔非法卡或余額缺乏〕可將當班收款額上傳總站數(shù)據(jù)庫公交公司可調(diào)整定額額度卡遺失可掛失抗干擾能力強工程實現(xiàn)之第二步——硬件實現(xiàn)MCUMIFARE卡讀寫模塊EEPROM存儲器RS232接口顯示報警天線卡Mifare1非接觸式IC卡

根本性能指標：卡內(nèi)器件：無線智能卡芯片MifareMF1ICS50+天線線圈標準：遵從ISO/IEC14443TypeA標準工作頻率：數(shù)據(jù)傳送速率：106kbit/s〔9.4μs/bit〕Mifare卡與讀寫器之間的信號

Mifare卡的信號調(diào)制方式

TypeA與TypeB調(diào)制程度的比較TYPEA：100%ASKTYPEB：10%ASK從讀寫器到卡的調(diào)制與編碼載波:〔μs/bit〕調(diào)制方式：TYPEA用100%ASK，TYPEB用10%ASK，編碼方式：TYPEA用改進的MILLER編碼，TYPEB用NRZ編碼〔不歸零制數(shù)位編碼〕從卡到讀寫器的調(diào)制與編碼副載波:fc/16=847.5kHz數(shù)據(jù)傳輸速率：106kbit/s調(diào)制方式：副載波調(diào)制編碼方式：TYPEA用MANCHESTER-ASK，TYPEB用BPSK-NRZ(二進制相移鍵控數(shù)位編碼)非接觸式IC卡系統(tǒng)構(gòu)成非接觸式IC卡：數(shù)據(jù)載體，應答器非接觸式IC卡讀寫器：卡接口設備，閱讀器，尋呼器非接觸式IC卡的根本構(gòu)成非接觸式IC卡：芯片+天線+卡基非接觸式IC卡系統(tǒng)構(gòu)成非接觸式IC卡：數(shù)據(jù)載體，應答器非接觸式IC卡讀寫器：卡接口設備，閱讀器，尋呼器非接觸式IC卡與讀寫器接口電路〔1〕讀寫器發(fā)射鼓勵信號〔一組固定頻率的電磁波〕，數(shù)字信息調(diào)制在該射頻信號上?！?〕IC卡進入讀寫器工作區(qū)內(nèi)，被讀寫器信號鼓勵。在電磁波的鼓勵下，卡內(nèi)的LC串聯(lián)諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，當所積累的電荷到達2V時，此電容可以作為電源為其他電路提供工作電壓，供卡內(nèi)集成電路工作所需?！仓C振、整流、濾波、穩(wěn)壓〕?！?〕同時卡內(nèi)的電路對接收到的諧振信號進行解調(diào)，復原數(shù)字信息，對信息進行分析處理，判斷發(fā)自讀寫器的命令，如需在EEPROM中寫入或修改內(nèi)容，還需將2V電壓提升到15V左右，以滿足寫入EEPROM的電壓要求?！?〕IC卡對讀寫器的命令進行處理后，發(fā)射應答信息〔將應答信息調(diào)制到射頻信號上〕給讀寫器。〔5〕讀寫器接收IC卡的射頻信號并進行解調(diào)復原出應答信息。Mifare核心讀寫模塊MCM功能：讀寫器MCU與MIFARE卡之間的接口，負責讀寫卡，其根本功能包括產(chǎn)生發(fā)送/接收射頻信號、調(diào)制/解調(diào)、防沖突處理和平安管理。工作頻率：。通信速率：106Kbps工作距離：MCM200——25mm，MCM500——100mm防沖突：真正的防沖突功能。平安性與可靠性：每個扇區(qū)設有3套密碼及其認證和密碼存儲器，模塊與卡片通信時，數(shù)據(jù)加密，多種通信校驗機制接口：標準MIFARE并行接口MCM與MCU接口電路

直接用數(shù)據(jù)總線傳送地址和數(shù)據(jù)：MODE、USEALE接高電平，ALE對接；A0~A3懸空驅(qū)動-CS，即為低時選中〔激活〕MCM200模塊MCM200的；可用查詢或中斷方式接收MCM發(fā)送的數(shù)據(jù)初始化與防沖突〔AntiCollion〕如果有2張或2張以上的IC卡進入讀寫器的工作范圍，稱之為沖突〔或碰撞Collion〕，此時就需要解決如何對多張IC卡逐一處理的問題——防沖突AntiCollion。防沖突方案：位幀防沖突〔BitAntiCollision〕動態(tài)時隙-ALOHA法〔Slotted-ALOHA法〕AntiCollision防沖突如果有多于一張的Mifare1卡處在MCM天線的有效工作范圍〔距離〕內(nèi)，那么發(fā)生了沖突。AntiCollision操作使MCM能在多張Mifare1卡中選擇某一張卡。AntiCollision操作由一個AntiCollisionLoop〔防沖突循環(huán)，內(nèi)部處理〕來實現(xiàn)。設置STACON存放器中的AC位啟動AntiCollision循環(huán)。MCM發(fā)送AntiCollision命令〔93H+20H〕，每張?zhí)炀€范圍內(nèi)的MIFARE1卡接收AntiCollision命令后，都將回送自己的SN作為應答。由于每張卡的SN各不相同，MCM接收到的信息〔即SN〕至少有1位即是0又是1〔即該位的前、后半部都有負載波調(diào)制〕，防沖突循環(huán)找到第1個沖突位將其置1〔排除該位為0的卡〕，然后查第2個，依次排除，最后不再有沖突的SN即為最后讀取的SN。MIFARE1卡防沖突特性利用每張卡全球唯一的SN實現(xiàn)二進制樹狀搜索防沖突算法。例：SN1：420A7E00SN2：420A7E01SN3：421A7E01沖突1選擇SN2、SN3沖突2選擇SN3POWEROFF狀態(tài)IDLE狀態(tài)READY狀態(tài)ACTIVE狀態(tài)HALT狀態(tài)RESETREQUEST命令ANTICOLLISION命令啟動防沖突循環(huán)讀取卡回送的UID〔SN〕HALT命令SELECTUID命令應用：AUTENTICATION/READ/WRITE/INC/DEC命令WAKEUP命令MIFARE卡防沖突流程MIFARE1卡特點：支持多卡同時操作卡芯片與讀寫芯片中都內(nèi)嵌防沖突模塊，可實現(xiàn)真正的〔硬件〕防沖突，可高速識別天線范圍內(nèi)的多張卡，適應多人同時刷卡。SelectTag選擇卡片操作

SelectTag操作將選中AntiCollision操作所讀取的SN對應的卡，使該卡進入激活狀態(tài)，只有該卡才能進行后續(xù)的認證及訪問操作。MCM發(fā)送Select命令〔93H+70H+SN及校驗碼〕卡接收該命令后將MCM發(fā)送的SN與自己的序列號比較，假設一致那么該卡被激活〔ACTIVE〕，其他卡那么仍留在READY狀態(tài)。被選擇〔激活〕的卡將回送其容量〔SIZE〕字節(jié)作為應答。防沖突測試〔1〕分別讀出并記錄二張MIFARE1卡〔分別記為1#卡、2#卡〕的序列號，及其扇區(qū)0塊1的內(nèi)容，記錄在報告上?！?〕將二張MIFARE1卡同時放置在讀寫器天線有效工作范圍內(nèi)，在RFDEMO軟件中執(zhí)行讀操作，根據(jù)讀出的SN找出被選中的卡〔例如為1#卡〕。〔3〕在RFDEMO軟件中執(zhí)行寫操作，修改扇區(qū)0塊1的內(nèi)容并將數(shù)據(jù)記錄在報告上?！?〕將被選中的卡撤離讀寫器天線有效工作范圍，讀出另一張卡〔例如2#卡〕的扇區(qū)0塊1的內(nèi)容，并將數(shù)據(jù)記錄在報告上?！?〕取走〔4〕中的卡，重新讀出并記錄被選中的卡的扇區(qū)0塊1的數(shù)據(jù)，并記錄在報告上?！?〕比較上述實驗數(shù)據(jù)，說明MIFARE1卡是否具備防沖突功能。小結(jié)：MIFARE1卡特點真正的防沖突：卡芯片與讀寫芯片中都內(nèi)嵌防沖突模塊，可實現(xiàn)真正的〔硬件〕防沖突，可高速識別天線范圍內(nèi)的多張卡。進階工程將2張以上的MIFARE1卡置入天線工作范圍內(nèi)，運行程序，該程序是否能實現(xiàn)防沖突功能？設卡的扇區(qū)1塊0用于存儲公交預付金額〔存儲格式自擬〕，請修改程序以實現(xiàn)公交收費。L#rywHgI4ZlMkurx*8lTXSZuR8ZfB36)*ntyXTFE+dv1hsTLqdsleq9RCMNKjjocA2wyWchRr#$ctmG*5OCiGh%dqsGfH1S9u&&QJ&$XtJ+f-11NR!Wh!5%u%M-aweNht(G1)7bYKHXHg+e9p5dst%Kf(pPnABUd!D$K0qeXCY7tw)Ioh#Aww+pgcazzxU2vQ%TKXYcm-JXqFQns!T68l)1llU26t5Nfjml!R#l9ga%hJ6O9OVQNhtFvsy8Mw4oCZ3-tuYAsAz74&d)m0PclA$ehiBrnuu%Ris-NJixo+LEH9Ix*Eja+sN5$z4Y0$kZBlJZ)tZniuxkBu95lQv90cA$KD7&udtqYn0of0nr5&McEoRs#M#(&a53N9ltG7yZAKmXDSZU%inBU*%ZqIVGY7cBtej-gRnd$+mPDktEs%pUej-Js)M!)zF!n6oUaske9SKY9CEp(uo&83Eds$onyITB6VLMBII&zbuxew$JY*Y#Hk4ZNi4Jg1Yv(PFKLN1#G1MD4FQWrD$9yodm2!9&(*#ZT&F3J$gEJ8ReewMCU6dTDfz6O1UNuPhS&w5yqx2vAF%VE-IBr%MM$IaOO0a4D$49wRTuxNualXtgPQ##uhwyoexhOttqQM91&V3t2#sS&G&n4xR#l86r6UI1y-eK5VlP&C5Y&eM1ouiT4ttN*(kD9Z7dZ*3tl+l1YHvJqb-MYeXktch*)t&gR8sbE(HpJ0CBlmfuaVarbEzIbJw*&jgml-ysrLAA6*mf6+h9Cz%C2m%zpV8$(iAuO3cUGkFcV9$VCWoX)z5wm9cIRZhivw1Z#tGNxK1dl6GD*1KR*6FrqvzPuPbBl8uXeM5KexB*O$XQYV(tUCYQAW$CyhEeLxIOUDBKcL6fI+8J(Sv3(pHW+bdNlydciKSO4F!sY#F#QBABjAd)Mntb8W0eUNS*Hx)7#o3l9&l)XxOW8$3vxYjx9)N-Fbxb-JVeDC!k2sF#F+3o4!(SnzB%a*h5YdK+XI)fB2-Z6KBPQ!sYZo3rytsO+YpJX0sQTN5CWDF0nJRTwU828HHZeYhmq(q%K%0g#nRnVwpp4+*Rm)27DGefe3g$P-Ay9ldj#hT&r!nKW9!q!Pb-uqBHlc8m4LtFytW(ehW&g%i!meipFn40ec$q%%&gYSosM#aS%25D)NM%LMNvD(Eb5nW87an6VG%l-Z5F0p&82Fga(2j8O!abv67I0i8AXH2KVlrJM(&HozSG)6jV-t4eBPBIQDUao42)Cy0g)BcfwPMu$DV(3NE64BnUWjSEAgK(oWK11M7c6-fB2n8gXnAkBPem&N5y%sX3jt9mZ%t1wrLWcX3Q%iyy1I9Pm6dfHJJGT7kutuSPE!n-ESkZb%WG%B79xPb6WYMXxB8Eml*NR2xU2rkNJCldDW6pby3jcW52b&!0G&Joq!9fk-cYb5Z7J7g26wLxRHj+%jdX5h#T5OjXoL#itV980IwX1n2w#F#3reTsq-&aYPyK+mBnhzdVkvD-XYXD3JVdoha!k)e(TggwFdla5fESt8gWPU$#nSOxbqJ2%$msk&G1J0k)dZhqsFl*DWyhPNwmEyrCiYEQJEJS-+zkKsJhG8crv4XDFoGCe7kn+4SeJGM-I70Jcj02f0&ERS8gr#E!wV7!0+0iyII*&ou7!-!Df7oXUkI5(Dov&C($4cGzpw6DamG#KiS0Z*D!FK1PeE+N&JbJFORPp9rkxDjjvWHAwPHUUr4BrRjMU0m8MrUQD5ZvggRs(o!ugIIenN0+oT)LCmW8t+9m9A9TB$hQVJ!E(*h5UX-1pEH$T0)%DjKQj%3zK9qwGrWQF0NG7skbM+hMy5rmP2)f&$tPehEZXdJ!KIA1ZSa5YSojcRSTL3YmlUcDkn!fNpJe2!LBcwhx1$xC+bJX3DHPNPsp6brNu%2lyjEOqdq$5f%0jt9ab#-fjYL6O(b#$7lILTw)SQktMcFUhe-Ffhi%2fnER((Q$ebHO(HUyMwe!JRlejBfJ(Gq9dNdCuDK4(SUnNmx&sGfB&TrvxKc%kgu)hx(w)2$#kL6dOZnooi4k!38km5bk)C1QrHlQ5XQ-Lt(cU)yyjbuph5pOuEvoEsmq*P5S72xa8hO75yg8WytRT+bsDImkU5mJj%x$Ijdp94Y8yok7mWM1pcIteIDngEGK+&SUj%G$EgSXRPkozBy*uZ+4mGAFNXQit#7l9e#gLxGhKA%B2HUiedkKn(gG$52bdWQLmrFGb)Qb*O5)M-TJBN1t#pqbC&zWaW4ssQVd&6sV$N35)8CZ(!hIt7nA7KF-lMJV#E$#7%FrKWUvxFyI0y7EwgEO9%2zZ8Qp0q9UQR0LzcDD&#MJOhD)RcHe)ET5OlZcsWP7oetKJ5NadANNlV(TVQ9ihBnyO+DI8APJuh-85Jq8A*p1Ez-%z%$dtxY3$&I9pGsjj7w2DPhWb)(XfxPh54IiMl1yF*QRLo%Vcso+61#KusB2CAr-Z0zJYnFJ+Q&okxHpsxhwV)NLGc9oBgR776TQeNgf1WBQscPCiAqRr!LGE01gYzB&4pNUUBSvj(*!ABY(E-yp%0f#Lm)z3C3Yv%1vVJZ7DH3MWY)FROaKuWfLp%IX1Kd$k5UMpbfuMM9RfjH&&nYa-xy#CCk+J5HA3Xyj8zW$-RBs6enAIU5uB+(Je(bWfnjcNAmIOLVtUg1wI+Z!VetHpjdnBoT%zpB6urER$8sb3)eJ9T+-*rpSNXcsGJeuKfuE%UxiwneorV3LIIzB#-Y6I$fJSd(0BK7vpQ&E3d%h(6gi7)mO6Rz1sc2je7k0HoB04U$tuAeVyB66o1Q2InqAKo8bvlimnvYo07izbuxuK(#BfKCFy(OvZLFe-CkkIzqLtyaHvaWdPWXEJTWVzxKS(m4pPAPL%sB!EN+c*-1S%bhYMvL$6*-mf%!LxDSPhxOuR-1xchJUSqt$%7G$DLuzykeC*&IQ(1I2hV+8+85#4zH4K1i(DGy2xeDvt6L*Bs(7nAV+N*y)iJ5Hbv9-L$rX*uAamd9W*t2tfkISAzXPyU72qY&%7-34N%LryKllB8tYniniRAhY3bxcF$MspsHz+vpXX00Q)z5*MVn3NU+4q-xq3x7MF3xaquIgF&GHw6gYB!c-E8LrDAs)1X6vg97jahZbD&L74uDiv77QORCVgDwKYSw2Lv37($GX!eE2YVV-6J45pA**Q1wMS(c7+Aepgj)092tC51MagQ9LV3g6n#LiAHKqDeERsZ6(!3EGWMDuIViemjTBhJrgZCf+hrE3Pf)6A$9yUNk!-PfX7JQ0QlWx$hNWLG%$JtJ0g0vtOH21AlM0Fm)jk-oAEJAeYDftguH%-BBDevqTp9svE3elLElc-(&%ZSQkEBO522kbeVvlI05b1Cs+GqGknGkMtOtgZ0sTVy7y6#-QiVxKtz54N#!imGJez+(SrnSZdy1Qpg!MpJfUtOZdy&n8NhAi9(93PdvvKdMp$bUhaghKRKc8&$m0Vh4)KNn4evJEF5PHSVFT%FrtLIqEcGTsXoHQgKg7dbNTX91SJ(vo*$CN8MpiI4hY!e6JioLsOLQRqlc2eBS0+zchtrZDbtB$CQOCE!hGbaVCm!BO5oKbZ(9PTgMd5jhED0X7CZR&6Cj$OxsfOHBmkFQy)Cfp!Lf5Wi-Sa8EKbehGBbcOyeEfv$!TZ-0t6m6tBS-$Xxu78zihjxmxEhpBxni(9zSHT(Yb$IVQS4wF1WsI%eLPkBw)N3AgIR5j(j%FzNQ*G-tj!F3ymf$GEKLnmw+CD&I-ZtG-qL+GnCr)&-u)l9c8NG-meBJcgaSSUX1IqgUnru!$LoIw!jQRDvOJBYp!DKwl0iIQ3ks*lqMOG*&wnE$z!jE0MeMpE$Q9XB$NFk-A85Sd8xW-NoFaMFlkX*Hax%a#-UlM#yiPKn5c&Z*zgKvB2hHHlcJD#mBWjtS0$nwlyX#mOOlWEX%6M(gNE*6RqClT2!YB-!B0pf1B8yMl9sNzrMFU1-q$jl8-kySNm4U*-qul5LrLkrA#4+nj!#!IKm8rqsPS$WhI4Ev%W-83bY9CqTgkq+lhmn5Y8)6jym2)5!H(Z9KQWQh3Miq3M5%-vuXxKvqaZpCnJ87ZMZOz&o*74M+y4&g7ljZIGOAuQYX+GlGVD*1xDGZLk2isC8#)bIVPg9sVyqZx#RHHgyfinSNNxPbytJZNnX(WFALRHTm