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基于新型非接觸IC卡T5557讀寫器設(shè)計(jì)

文章出處:http://srpd123.com 作者:武漢理工大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院&nbsp;&nbsp; 人氣: 發(fā)表時(shí)間:2011年10月20日

[文章內(nèi)容簡(jiǎn)介]:從應(yīng)用角度介紹了新型非接觸IC卡T5557以及U2270B器件組成的讀寫器及對(duì)卡的讀寫的軟件編程。讀寫器可以對(duì)非接觸IC卡準(zhǔn)確的進(jìn)行讀寫。

引言 非接觸卡根據(jù)射頻電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生的, 使用時(shí)無需任何接觸、快捷、不易損壞,因此廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。T5557 卡是美國(guó)ATMEL 公司新出品的一款感應(yīng)卡,T5557是兼容e555x的RFID芯片,但又具有與e555x系列芯片不同的新性能,還有擴(kuò)展模式。具有很大的應(yīng)用前景。  一T5557/U2270B的特性及讀寫器的原理  (一)非接觸式T5557卡的基本性能以及其新性能 T5557是一種調(diào)諧頻率可從100 kHz 到150kHz的非接觸卡類。它有密碼設(shè)置和寫保護(hù),其讀方式用戶可設(shè)置,可以防沖突;T5557還可內(nèi)置電容可掩膜選擇,也可外配電容;它具有唯一64 位序列號(hào),所以具有可追溯性。T5557含有 330 位的EEPROM 存儲(chǔ)體,分成10 塊,每塊33 位,包括LOCK 位都是可編程的。頁0的塊0 包含模式/配置數(shù)據(jù)[1],是控制模塊,用來控制卡的各種操作特性,如同步信號(hào),編碼方式,波特率,數(shù)據(jù)流長(zhǎng)度,加密和口令喚醒等功能的啟用關(guān)閉等,在規(guī)則讀時(shí)不被傳送。頁0 的塊7 可以被使用作為寫保護(hù)的密碼。每塊的0 位是本塊的鎖位,一旦上鎖,本塊數(shù)據(jù)只讀,不能再被改寫。頁1 包含可追溯性數(shù)據(jù),只讀。T5557與e5550系列的區(qū)別在于T5557增加了擴(kuò)張功能。以下首先主要說明T5557的擴(kuò)展功能。  1. T5557 的擴(kuò)展模式[1]  一般的,block0 的bit1~bit4(Master key)被設(shè)置到”6”或”9”,和X-mode 位一起會(huì)使能擴(kuò)展模式。  a) Master key=“9”:測(cè)試模式被激活,擴(kuò)展模式也被使能。  b) Master key=“6”:任何測(cè)試模式都被禁止,但擴(kuò)展模式仍然被使能。  c) Master key=“其它值”:擴(kuò)展模式被禁止,即使X-mode 位被設(shè)置了。  1.1比特率產(chǎn)生器  擴(kuò)展模式下,比特率是二進(jìn)制可編程的,可以被控制在適合下列公式的RF/2 到RF/128 之間的任何值。比特率=RF/(2n+2)  1.2 一次可編程選擇  如果OTP 位被設(shè)置,所有的塊被寫保護(hù),另外此時(shí)若Master key=”6”,T5557 的操作模式會(huì)永遠(yuǎn)被鎖(OTP),如果Master key=”9”,允許重新配置T5557 卡。  1.3反相數(shù)據(jù)輸出  T5557 在它的擴(kuò)展模式支持反相數(shù)據(jù)輸出選擇。如果反相數(shù)據(jù)被使能,這個(gè)功能支持所有的基本編碼類型。  (二) U2270B基站讀寫器的性能及特點(diǎn)  U2270B的載波頻率fosc為100KHz~150KHz,其調(diào)制方式為曼徹斯特碼和雙相位碼。U2270B的電源供給可為5V的穩(wěn)壓電源或者是12V的汽車蓄電池。它可以為RF場(chǎng)提供能量,其中在短距離運(yùn)用時(shí),外圍驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。U2270B還具有信號(hào)微調(diào)能力,而且其讀寫距離可達(dá)7-10cm。U2270B 還具有電壓輸出功能可以給微處理器或其他外圍電路供電。  U2270B 具有省電模式和STANDBY控制可選, 所以設(shè)計(jì)基站電路時(shí)可以按照功能的不同要求, 設(shè)計(jì)基站的外圍電路。  (三)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)     非接觸式IC卡是一種接口電路,它通過卡上配置的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器震蕩線圈與讀寫器震蕩線圈的耦合取得能量。通過必要的軟件配合,保證卡與讀寫器間實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交換。  以Atmel公司的89S52單片機(jī)作為主控模塊,與系列射頻卡讀寫模塊U2270B電路共同構(gòu)成了一個(gè)射頻卡讀寫器系統(tǒng)。At89s52單片機(jī)是一種低功耗,高性能的CMOS 8位單片機(jī)[2]。它:繼承了MCS-51系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。并且在指令和管腳封裝上與其他內(nèi)核的51系列單片機(jī)相兼容,同時(shí)片內(nèi)具有WATCHDOG功能,當(dāng)程序由于某種干擾而死機(jī)時(shí),系統(tǒng)可以可靠復(fù)位,保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時(shí)支持ISP在線下載。其中讀寫器的原理圖如圖1所示。                              圖1 讀寫器的原理圖                           Fig 1 the fig of read/write base station  二.讀卡器與卡T5557的通訊及軟件編程  數(shù)據(jù)被寫到卡T5557是通過用短的gap 來中斷RF 場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)的,兩個(gè)gap 之間時(shí)間編碼的0/1 信息要被傳送。以下采用T5557的擴(kuò)展模式對(duì)卡進(jìn)行讀寫軟件編程。                                     (一)非接觸IC卡的寫操作 在擴(kuò)展模式下,為快速的寫操作。采取的是快寫方式Start gap 為10~50FC,與普通模  式的間隔一樣。Write gap為10~20FC。寫數(shù)據(jù)0/1,正常的是12 個(gè)場(chǎng)時(shí)鐘為“0”,27 個(gè)場(chǎng)時(shí)鐘為1,無gap32 個(gè)時(shí)鐘周期則T5557 退出寫模式[1]。在軟件編程中,采用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的中斷來實(shí)現(xiàn)gap中斷RF場(chǎng)的準(zhǔn)確定時(shí)計(jì)數(shù)。其中有四種寫命令, 其軟件流程圖如圖2所示。  在非擴(kuò)展模式下,數(shù)據(jù)被寫到卡T5557與E5550 的寫模式是一致的。Gap 的持續(xù)時(shí)間通常是50~100us, Start gap 一般為10~50場(chǎng)周期,16~31 個(gè)場(chǎng)周期表示“0”,48~63個(gè)場(chǎng)周期表示“1”,前一次gap 以后64 個(gè)場(chǎng)時(shí)鐘周期沒有g(shù)ap 產(chǎn)生,T5557 退出寫模式。如果接收的位數(shù)正確,卡開始執(zhí)行命令,如發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,T5557 退出寫。  對(duì)比普通模式和擴(kuò)展模式,擴(kuò)展模式的寫數(shù)據(jù)要比普通模式的寫數(shù)據(jù)要節(jié)省一半的時(shí)間。節(jié)約了寫卡的時(shí)間從而提高了工作的效率。                           圖2   寫卡流程圖                           Fig 2  the flow fig of write card  (二)非接觸IC卡的讀操作 在擴(kuò)展模式下,T5557 序列開始標(biāo)記是一種特殊的阻尼模式,可以用來同步讀卡器。序列開始標(biāo)記由兩位組成(01or10),如果在擴(kuò)展模式,配置位29 被設(shè)置,序列開始標(biāo)記會(huì)被插入每個(gè)要傳送的塊之前[1]。注意:相鄰的序列開始標(biāo)記是相反的。在對(duì)T5557的讀卡過程中首先要讀取序列開始標(biāo)記01或10后在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。而T5557 的序列終結(jié)符在非擴(kuò)展模式下是和E5550 兼容的,由4 個(gè)“1”位周期組成。  采用曼徹斯特碼讀取T5557的數(shù)據(jù)。位數(shù)據(jù)1對(duì)應(yīng)著電平上跳,位數(shù)據(jù)0對(duì)應(yīng)著電平下跳[1]。在編程序時(shí),在位傳送周期P的1/4和位傳送周期P的3/4處讀取電平的狀態(tài),從而確定數(shù)據(jù)位0/1。所以要準(zhǔn)確定時(shí)計(jì)數(shù),在的軟件編程中采用外部中斷0和外部中斷1來準(zhǔn)確定時(shí)計(jì)數(shù)。  在此過程中要注意位傳送周期P的大小。根據(jù)資料的計(jì)算公式,以載波頻率fosc=125KHz,位傳送率為RF/32(由BLOCLK0來配置)來計(jì)算位傳送周期P=1/(125KHz*32) [1]=256us。理論上為256us,但實(shí)際在讀取過程中會(huì)有些偏差,我們通過多次實(shí)驗(yàn)測(cè)量位傳送周期P,總結(jié)得出位周期的比理論上的P偏小,平均值為230 ,P的最大值為260,P最小值為190(當(dāng)然我們不同的讀卡器可能對(duì)此P的大小有所影響)。把位傳送周期限制在一個(gè)范圍,從而更準(zhǔn)確的讀取位是0還是1。否則無法正確的讀取卡上的數(shù)據(jù)。程序框圖如圖3所示。                            圖3  讀卡流程圖                            Fig 3 the flow fig of read card  三. 結(jié)語  T5557相比較于E555x增加了擴(kuò)展模塊并且兼容了E555x的基本功能,又在此基礎(chǔ)上增加了擴(kuò)展功能。在T5557的擴(kuò)展模式下,節(jié)省了對(duì)卡的讀寫時(shí)間,極大的提高了效率。e5550與T5557在價(jià)格上差別不大,因此T5557的應(yīng)用前景非常的樂觀。 T5557卡以及讀寫器以成功應(yīng)用于智能非接觸式IC水表,并嚴(yán)格通過穩(wěn)定性測(cè)試。  

本文關(guān)鍵詞:非接觸式卡T5557,讀寫器
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