程慶張水鋒陳帥.淮南師范學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院 .淮南師范學(xué)院電子工程學(xué) 院

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基于RC632芯片的射頻讀卡器設(shè)計(jì)

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摘要：用射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequncy Identification)開發(fā)的非接觸式IC識(shí)別器，與傳統(tǒng)的接觸式IC卡、磁卡相比較，在系統(tǒng)壽命、防監(jiān)聽、防解密等性能上具有很大的優(yōu)勢(shì)。本文介紹利用MCU P89LPC932、MF RC632、Mifare卡等構(gòu)建的非接觸式專用IC讀寫器，充分利用了MF RC632的射頻識(shí)別讀寫器芯片的功能。所使用的器件大部分都是PHILPS公司的器件，具有典型性和一定的通用性，因此稍加改動(dòng)即可應(yīng)用到其他系統(tǒng)中，而且在該讀寫器基礎(chǔ)上能很容易地開發(fā)出適 用于各種自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的非接觸式IC識(shí)別器。

1　前言

自上個(gè)世紀(jì)九十年代以來，射頻識(shí)別技術(shù)在全世界范圍內(nèi)得到了很快的發(fā)展。全球的總銷量以年均25％以上的速度快速增長(zhǎng)，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，射頻率識(shí)別技術(shù)在各行各業(yè)，尤其是在電子信息行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，電子標(biāo)簽特別是高頻遠(yuǎn)距離電子標(biāo)簽的市場(chǎng)在未來幾年內(nèi)將逐漸成熟，成為IC卡領(lǐng)域繼公交、手機(jī)、身份證之后又一個(gè)具有廣闊市場(chǎng)前景和巨大容量的市場(chǎng)。將為國(guó)內(nèi)表比較熟的IC卡行業(yè)一個(gè)重大的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)。在這個(gè)產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)面前，國(guó)內(nèi)廠商應(yīng)加大投入力度，未雨綢繆，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的突破。另外，除了廠商的努力以外，政府的主管部門也應(yīng)該起到引導(dǎo)和牽頭的作用，支持國(guó)內(nèi)的廠商，根據(jù)國(guó)內(nèi)的需求制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從標(biāo)準(zhǔn)入手，建立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的整個(gè)體系，進(jìn)一步縮短與國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的差距，壯大國(guó)內(nèi)智能卡行業(yè)的發(fā)展。復(fù)旦微電子將長(zhǎng)期致力于非接觸電子標(biāo)簽技術(shù)的開發(fā)和推廣，在為客戶提供滿足他們需求的產(chǎn)品同時(shí)，也將為整個(gè)產(chǎn)品的其他廠商提供有關(guān)RFID射頻識(shí)別應(yīng)用方面的全方面的技術(shù)支持。

2　設(shè)計(jì)硬件部分分析

2.1讀卡器硬件組成

系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。主板上電后，讀取存儲(chǔ)器中的系統(tǒng)設(shè)置，然后根據(jù)其中的設(shè)置初始化整個(gè)系統(tǒng)，包括本設(shè)備的ID號(hào)、主站、從站、開機(jī)時(shí)間、關(guān)機(jī)時(shí)間、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式等?？紤]到本系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間采用的CDMA通信方式，因此讀卡器的硬件組成包括：MCU、射頻讀卡芯片MF RC632、電源供電電路、系統(tǒng)時(shí)鐘電路、天線設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊、鍵盤輸入模塊、LCD顯示模塊、蜂鳴提示模塊和CDMA通信接口模塊。其中，人機(jī)交互模塊主要包括：鍵盤輸入模塊、LCD顯示模塊、蜂鳴提示模塊等。

圖1　讀卡器的結(jié)構(gòu)圖

2.2人機(jī)交互功能模塊設(shè)計(jì)

讀卡器的在完成信息交互的過程中存在的一個(gè)問題就是人機(jī)交互問題。一方面用戶需要根據(jù)具體的工作要求對(duì)讀卡器進(jìn)行信息初始化操作，另一方面用戶需要在讀卡器完成信息采集時(shí)獲得信息的反饋，只有這樣才能真正提高端口器的可操作性。因此在讀卡器的設(shè)計(jì)過程中需要進(jìn)行人機(jī)交互功能模塊的電路設(shè)計(jì)。本讀卡器的人機(jī)交互功能模塊主要包括鍵盤輸入、LCD顯示、蜂鳴器幾部分。

2.3CDMA接口模塊設(shè)計(jì)

讀卡器除了需要完成對(duì)射頻標(biāo)簽的信息采集，還需要擴(kuò)展穩(wěn)定、快速的接口用于向其他設(shè)備或主機(jī)通信，因此還需要對(duì)其作外圍擴(kuò)展，本系統(tǒng)采用的是通過CDMA2000模塊擴(kuò)展的CDMA通訊接口方式。CDMA的接口電路如圖2所示

圖2　CDMA模塊接口電路

2.4串口通信

在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)通信主要有兩種：一種是串口通信按位排列進(jìn)行傳輸，速度慢，但傳輸距離相對(duì)較遠(yuǎn)，另一種是并行通信，每個(gè)字符的二進(jìn)制位使用多條數(shù)據(jù)線度要快些，但傳輸距離相對(duì)不能太遠(yuǎn)，計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳法，標(biāo)準(zhǔn)打印口就屬于并行端口。

2.5PC機(jī)與CDMA2000模塊通信的編程實(shí)現(xiàn)

首先我們約定，PC機(jī)與無(wú)線通信模塊使用PC機(jī)的串口1(COM1)，波特率為152000，信息格式為8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)停止位，無(wú)奇偶檢驗(yàn)位。由于制動(dòng)專家系統(tǒng)終端是用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)的，必須從底層的串口通信開始逐漸實(shí)現(xiàn)GPRS登錄，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，串口驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)打開串口(OpenComm)、關(guān)閉串口(CloseComm)、讀串口數(shù)據(jù)(ReadComm)、向串口寫數(shù)據(jù)(WriteComm)、串口中斷(Interrupt UartRxISR)等。

3　系統(tǒng)軟件部分

3.1系統(tǒng)的軟件流程圖

圖3　軟件流程圖

3.2對(duì)Mifare卡的操作流程

整個(gè)系統(tǒng)的工作由對(duì)Mifare卡操作和系統(tǒng)后臺(tái)處理兩大部分組成。由于篇幅有限，本文只對(duì)Mifare卡的操作流程進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，其操作流程如下所示。

3.3系統(tǒng)軟件的部分代碼

根據(jù)上面的流程，采用Keil C語(yǔ)言進(jìn)行編程，具體執(zhí)行過程主要是根據(jù)軟件流程圖進(jìn)行設(shè)計(jì)執(zhí)行。

4　小結(jié)

本文設(shè)計(jì)出一款新的射頻讀卡器，可以應(yīng)用于圖書館的圖書管理、超市貨物管理、物流管理等多個(gè)領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

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淮南師范學(xué)院科學(xué)研究基金項(xiàng)目 (2012LK08 ) ，2013安徽高校省級(jí)自然科學(xué)研究項(xiàng)目( K j 2 01 3 z 2 9 7 )

基金項(xiàng)目

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