基于RI-R6C-001A IC與ISO15693標(biāo)準(zhǔn)的讀卡器設(shè)計(jì)

基于RI-R6C-001A IC與ISO15693標(biāo)準(zhǔn)的讀卡器設(shè)計(jì)

摘要：文中給出了采用TI公司最新的射頻收發(fā)器芯片RI-R6C-001A，并結(jié)合微處理器設(shè)計(jì)ISO/IEC15693讀卡器的具體方法，同時(shí)介紹了RI-R6C-001A的通信協(xié)議和ISO/IEC15693標(biāo)準(zhǔn)。

１　概述

ＩＣ卡的發(fā)展經(jīng)歷了從存儲卡到智能卡、從接觸式卡到非接觸式卡、以及從近距離到遠(yuǎn)距離的過程。對于接觸卡（ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６標(biāo)準(zhǔn)定義），讀卡機(jī)必須和卡的觸點(diǎn)接觸才能與卡進(jìn)行信息交換，因此存在磨損嚴(yán)重、易受污染、壽命短、操作費(fèi)時(shí)等缺點(diǎn)。為解決上述問題，人們開始采用非接觸式卡技術(shù)。

非接觸式卡又稱射頻卡或感應(yīng)卡。它采用無線電調(diào)制方式和讀卡機(jī)進(jìn)行信息交換。射頻識別?ＲＦＩＤ?技術(shù)是從九十年代興起的一項(xiàng)自動(dòng)識別技術(shù)。它利用無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識別目的并可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

ＲＦＩＤ與磁卡、ＩＣ卡等接觸式識別技術(shù)不同，ＲＦＩＤ系統(tǒng)的電子標(biāo)簽和讀寫器之間無須物理接觸就可完成識別，因此它具有多目標(biāo)識別、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識別的特點(diǎn)。

目前ＩＳＯ／ＩＥＣ１０５３６定義的卡稱為密耦合卡；ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４４３定義的卡則是近耦合卡（ＰＩＣＣ），對應(yīng)的讀卡機(jī)簡寫為ＰＣＤ；而ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３對應(yīng)的卡是遙耦合卡（ＶＩＣＣ），對應(yīng)的讀卡機(jī)簡寫為ＶＣＤ。ＶＩＣＣ比ＰＩＣＣ具有更遠(yuǎn)的讀卡距離（為１ｍ左右），二者均采用１３．５６ＭＨｚ工作頻率，并都具有防沖突機(jī)制。

２　硬件設(shè)計(jì)

圖１所示是一個(gè)射頻讀寫系統(tǒng)的工作原理圖，它主要由ＡＳＩＣ和ＶＩＣＣ兩部分組成。

２．１ ＡＳＩＣ電路的工作原理

對于圖１所示的射頻讀寫系統(tǒng)，ＩＳＯ／ＩＥＣ １５６９３－２所規(guī)定的ＶＣＤ與ＶＩＣＣ通信物理層協(xié)議全部可由ＡＳＩＣ芯片ＲＩ－Ｒ６Ｃ００１來實(shí)現(xiàn)，用戶通過同步串行接口（ＳＰＩ），并遵照ＡＳＣＩ的通信要求就可實(shí)現(xiàn)ＶＩＣＣ的讀寫操作。ＭＣＵ和ＡＳＩＣ的通信接口有三根線：ＳＣＬＯＣＫ、ＤＩＮ、ＤＯＵＴ，分別代表時(shí)鐘線、數(shù)據(jù)輸入線、數(shù)據(jù)輸出線。時(shí)鐘線是雙向的，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)由ＭＣＵ控制，接收數(shù)據(jù)時(shí)則由ＡＳＩＣ控制， ＡＳＩＣ在時(shí)鐘的上升沿鎖存數(shù)據(jù)。ＤＯＵＴ除了具有在接收數(shù)據(jù)期間的數(shù)據(jù)輸出功能外，還有表征ＡＳＩＣ內(nèi)部ＦＩＦＯ的功能。ＤＯＵＴ帶有內(nèi)部下拉，平時(shí)為低電平。輸入數(shù)據(jù)過程中，當(dāng)ＡＳＩＣ的１６位ＦＩＦＯ寄存器滿時(shí)，ＤＯＵＴ線會(huì)自動(dòng)跳變?yōu)楦唠娖�，直到ＦＩＦＯ寄存器為空，ＤＯＵＴ線又會(huì)跳變?yōu)榈碗娖�。在ＤＯＵＴ為高電平期間，輸入數(shù)據(jù)無效。除了通信線外，系統(tǒng)還有一條Ｍ＿ＥＲＲ線，用于在同時(shí)讀多張卡的時(shí)候表征數(shù)據(jù)的沖突情況。同樣，Ｍ＿ＥＲＲ線也有內(nèi)部下拉，平時(shí)為低電平，沖突時(shí)此線會(huì)升為高電平。

對ＡＳＩＣ的操作有三種模式：普通模式、寄存器模式和直接模式。直接模式下，ＭＣＵ要直接面向射頻信號處理，比較復(fù)雜，所以此種模式一般不用。普通模式和寄存器模式均為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號操作，其區(qū)別在于規(guī)定芯片操作的一些參數(shù)不同（例如規(guī)定所采用的射頻協(xié)議、調(diào)制方式及傳輸速率是在命令序列中規(guī)定，還是由寄存器來設(shè)定的）。普通模式每條指令均含有該指令使用的參數(shù)，而寄存器模式指令序列中并不含這些參數(shù)，而是由預(yù)先寫入的寄存器中的數(shù)值來決定。若使ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ芯片正常工作，ＡＳＩＣ上電后必須首先初始化時(shí)間寄存器。

２．２ ＶＩＣＣ－Ｔａｇ－ｉｔ應(yīng)答器

ＶＩＣＣ－Ｔａｇ－ｉｔ應(yīng)答器完全兼容于ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。ＶＩＣＣ－Ｔａｇ－ｉｔ應(yīng)答器內(nèi)有國際統(tǒng)一且不重復(fù)的８字節(jié)（６４ｂｉｔ）唯一識別內(nèi)碼（Ｕｎｉｑｕｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ，簡稱ＵＩＤ）。圖２是ＵＩＤ唯一識別內(nèi)碼的格式示意圖，其中第１～４８ｂｉｔ共６字節(jié)為生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品編碼；第４９～５６ｂｉｔ的１個(gè)字節(jié)為廠商代碼（ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６－６／ＡＭ１），最高字節(jié)固定為“ＥＯ”；８位ＡＦＩ（應(yīng)用識別號）和８位ＤＳＦＩＤ（數(shù)據(jù)存儲格式）用來對卡和特定應(yīng)用的特征進(jìn)行標(biāo)識�？▋�(nèi)有２ｋｂｉｔ ＥＥＰＲＯＭ，分成６４個(gè)塊，每塊３２個(gè)ｂｉｔ。每個(gè)塊均可以鎖定，以保護(hù)數(shù)據(jù)不被修改。ＡＦＩ、ＤＳＦＩＤ和３２個(gè)塊均可讀可寫，用以存儲用戶數(shù)據(jù)。ＶＩＣＣ－Ｔａｇ－ｉｔ采用１３．５６ＭＨｚ的載波頻率，工作于“ＲＥＡＤＥＲ ＴＡＬＫＳ ＦＩＲＳＴ”模式，即一問一答的模式。卡內(nèi)有防沖突機(jī)制，可以同時(shí)讀取多張卡而不會(huì)造成沖突。特別應(yīng)當(dāng)指出：ＶＩＣＣ－Ｔａｇ－ｉｔ內(nèi)沒有邏輯加密電路，無法實(shí)現(xiàn)密碼功能，也正是這一點(diǎn)限制了ＶＩＣＣ－Ｔａｇ－ｉｔ在其它保密性要求較高領(lǐng)域的應(yīng)用。

３　通信協(xié)議

發(fā)給ＡＳＩＣ的命令序列必須符合ＡＳＩＣ通信協(xié)議和ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３－３規(guī)范。

３．１ 命令結(jié)構(gòu)

圖３所示是該系統(tǒng)的命令序列時(shí)序圖。在普通模式下，該系統(tǒng)的命令序列結(jié)構(gòu)如下：

起始位（S1）命令字（CMD）數(shù)據(jù)結(jié)束位（ES1）

起始位（Ｓ１）：收發(fā)器和微處理器之間的通信開始位，當(dāng)ＳＣＬＯＣＫ位保持高電平時(shí)，將在ＤＩＮ產(chǎn)生一個(gè)上升沿（參見圖３）。

命令字節(jié)：用于規(guī)定ＡＳＩＣ與ＶＩＣＣ通訊時(shí)的有關(guān)參數(shù)。如果該端為３０Ｈ則表示該系統(tǒng)支持的射頻協(xié)議是ＩＳＯ１５６９３（２５６選１），采用Ｆ

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