摘要:射频卡是世界上最近几年发展起来的一项新技术,它成功的将射频识别技术和IC卡技术结合起来,结束了无源(卡中无电源)和免接触这一难题,是电子器件领域的一大突破。本文主要介绍一种基于MF RC500的射频卡读写器的设计。
关键词:射频卡 射频识别 IC卡 MFRC500
0 引言
射频卡又称非接触式IC卡,由IC芯片、感应天线组成,是世界上最近几年发展起来的一项新技术,它成功的将射频识别技术和IC卡技术结合起来,结束了无源(卡中无电源)和免接触这一难题。近几年来由于其高度安全保密性、使用简单等特点,应用前景十分广阔。利用AT89C51、MF RC500等构建射频卡读写器,并在该读写器基础上能很容易地开发出适用于各方面的自动识别系统。
1 射频卡发射原理
射频卡与读卡器之间通过无线电波来完成读写操作。二者之间的通讯频率为13.56MHZ。射频卡本身是无源卡,当读写器对卡进行读写操作时,读写器发出的信号由两部分叠加组成:一部分是电源信号,该信号由卡接收后,与本身的LC振荡器产生一个瞬间能量来供给芯片工作;另一部分则是指令和数据信号,指挥芯片完成对数据的读取、修改、储存等,并返回信号给读写器,完成一次读写操作。
2 MF RC500及其特性
MF RC500是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成度IC卡系列中的一员。该IC卡系列利用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通信方式和协议。MF RC500支持ISO14443A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100mm)。
MF RC500 SO32封装管脚配置如图1
3 系统组成
如图2所示,系统主要有MCU,MFRC500、看门狗以及RS232通信模块组成。系统的工作方式主要是,先由MCU控制MF RC500驱动天线对Mifare卡,也就是应答器(PICC),进行读写操作。然后,根据所得的数据对其它接口器件进行响应操作。最后,与PC机之间进行通信,把数据传给上位机。系统 MCU采用AT89C51,是因为89C51开发简单,运行稳定。
4 天线的设计
由于MF RC500的频率是13.56MHz,属于短波段,因此可以采用小环天线。小环天线有方形、圆形、椭圆形、三角形等,本系统采用方形设计。天线尺寸如图3所示。
天线的最大几何尺寸同工作波长之间没有一个严格的界限,一般定义为:
LR/λ≤1/2π(1)
式(1)中,LR是天线的最大尺寸,λ是工作波长。对于13.6MHz的系统来说,LR在50cm左右。
5 系统硬件电路设计
图4为MF RC500与AT89C51的接口电路,图5为 AT89S52与RS-232接口电路。
6 软件编程部分
采用基于Keil C的C语言对系统进行编程,部分程序如下:
char M500Reset(void)
{ char status;
RC500RST=0; //RC500在RSTPD脚由高变低的时候复位
delay_1ms(25); //注意延时的长度,本系统的晶振频率是11.0592MHz
RC500RST=1;
delay_50us(200);
RC500RST=0;
delay_50us(50);
.return status;
}
char M500Config(void)//对RC500的寄存器进行初始化
char M500PiccCommonRequest(unsigned char req_code,unsigned char *atq)
//RC500发送请求。
char M500PiccCascAnticoll(unsigned char bcnt,unsigned
char *s) //反碰撞函数,得到一张卡的序列号存入s中
char M500PiccCascSelect(unsigned char *s,unsigned char *sak) //选中s指定的卡,对于Mifarel卡返回值为0008H,值存入sak中
char M500PiccAuthKey(unsigned char auth_mode,unsigned char *s,unsigned char *keys,unsigned char block)
//这是三轮认证函数,整个过程包括:先将所要访问的区密码加密(如区0的初始密码为6个FFH),再将加密后的密码通过Loadkey存入MF RC500的Key缓存中,接着进行认证。
Char M500PiccRead(unsigned char addr,unsigned char *_data) //最后读卡,读到的数据存入_data中。
7 结束语
IC卡以其高度的信息集成及安全性已经融入当今信息技术的主流,越来越受到人们的青睐。本文介绍了基于PHILIPS公司的MFRC500和AT89C51的射频卡读写器的软硬件设计,对射频卡的推广有重要意义。该系统可用于考勤、门禁、售饭、公共交通等领域中。与磁卡、只读射频卡(EM卡)组成的系统相比,系统性能大大改善,并且为“一卡通”的实现提供了必备条件。
参考文献:
[1]《射频识别(RFID)技术》Klaus Finkenzeller著.陈大才编译.电子工业出版社,2001年6月.
[2]《无线发送/接收IC芯片及其数据通信技术选编》李朝青著,北京航空航天大学出版社,2004年.
[3]《单片机原理与控制技术》张志良编.机械工业出版社.北京2005年3月.