第8章1356MHz_RFID技术.ppt

1、1,8 13.56 MHz RFID技术,MCRF355/360芯片Microchip 具有防碰撞能力； 采用接触式编程，编程后为只读器件； 数据传送采用曼彻斯特编码，数据时钟频率为70 kHz； 采用低功耗CMOS电路设计； 封装为PDIP或SOIC方式。,2 引脚功能 MCRF355/ 360 的引脚分布如图1 所示。该器件 共有6 个引脚, 各引脚功能列于表1。MCRF355/ 360,4,8 13.56 MHz RFID技术,工作原理,MCRF355/360芯片的内部结构,6,8 13.56 MHz RFID技术,编程 擦除方式的工作编码为01 1101 0100 写入方式的工作编码为

2、01 1101 0010 读出方式的工作编码为01 1101 0110,退出编程模式的方法有两种: 一是将器件电源 VD D关断( V DD= VS S) , 二是使CLK 引脚的逻辑高电 平在V PRG引脚达到高电压VHH之前出现。,7,8 13.56 MHz RFID技术,编程,8,8 13.56 MHz RFID技术,防碰撞技术,读多个MCRF355/360芯片的示意图,MCRF355/ 360 器件具有休眠模式, 其休眠定 时电路可产生100ms 40% 的休眠( SLEEP) 时间, 休眠时调制管保持导通, 片上谐振电路处于失谐状 态, 读卡器不能从卡上读取数据, 因此, 虽然此时卡

3、 处于读卡器工作距离范围内, 但不影响读卡器从被 激活的卡上读取数据, 这种技术称之为防碰撞( 或防冲突) 技术,10,8 13.56 MHz RFID技术,MIFARE技术 非接触式与双接口IC智能射频卡主流技术为MIFARE技术 Philips推出的产品包含六个系列：MIFARE Classic，MIFARE Prox，MIFARE Ultralight，MIFARE双接口，MIFARE DESFire8，MIFARE阅读器芯片。 非接触式接口符合ISO/IEC14443 TYPE A标准，接触式接口符合ISO/IEC 7816标准,11,8 13.56 MHz RFID技术,MIFARE

4、 Classic 分为1 K字节 EEPROM 的 MIFARE Standard及4 K字节 EEPROM的MIFARE Standard 4k 以MIFARE1 IC S50系列芯片为核心 可靠性高、防碰撞能力强 一卡多用、安全性能好 卡与阅读器之间采用双向验证机制（采用三次认证技术）,12,8 13.56 MHz RFID技术,MIFARE1 IC S50芯片的电路组成框图,13,8 13.56 MHz RFID技术,PCD和M1卡之间的交互过程,14,8 13.56 MHz RFID技术,M1卡存储区构成,扇区0的块0是一个特殊的块，该块存储了卡的制造商代码 M1卡各扇区块3中，存取控

5、制码有4个字节,15,8 13.56 MHz RFID技术,MIFARE Prox,16,8 13.56 MHz RFID技术,PCD基站芯片 ISO/IEC 14443标准制定了非接触式射频卡（PICC）和阅读器（PCD）之间进行数据交换的接口标准TYPE A和TYPE B 比较常用的支持TYPE A的阅读器芯片是MF RC500（Philips Semiconductors产品）,17,8 13.56 MHz RFID技术,MF RC500芯片 载波频率为13.56 MHz； 集成了编码调制和解调解码的收发电路； 天线驱动电路仅需很少的外围元件，有效距离可达10 cm； 内部集成有并行接口

6、控制电路，可自动检测外部微控制器（MCU）的接口类型； 具有内部地址锁存和IRQ线，可以很方便地与MCU接口； 集成有64字节的收发FIFO缓存器； 内部寄存器、命令集、加密算法可支持TYPE A标准的各项功能,18,8 13.56 MHz RFID技术,电路组成（参见教科书图8.3.1） 并行接口及控制电路 FIFO（先进先出）缓存器 密钥存储及加密算法（cypto1） 状态机与寄存器 数据处理电路 模拟电路（调制、解调及输出驱动电路） 电源管理 中断控制等部分组成。,19,8 13.56 MHz RFID技术,芯片内部寄存器配置 内部寄存器按页分配，并通过相应寻址方法获得地址； 内部寄存器

7、共分8页，每页8个寄存器，每页的第1个寄存器称为页寄存器，用于选择该寄存器页； 内部寄存器的配置情况如书中表8.3.2所示，表中给出了页号、功能、寄存器地址（以16进制数给出）及各个页的寄存器名称。,20,8 13.56 MHz RFID技术,芯片各寄存器功能 每个寄存器由8位组成，具有读/写（r/w），只读（r），仅写（w）和动态（dy）4种特性。 dy属性位可由微控制器读写，也可以在执行实际命令后自动由内部状态机改变位值 r的值仅能由内部状态决定 w的值可由MCU写入但不能读出 r/w位可由MCU读写，但内部状态机只能读。 各寄存器的详细功能参见书中8.3.1节。,21,8 13.56 M

8、Hz RFID技术,EEPROM存储器 共有32块，每块16字节。 第一部分为块0，属性为只读，用于保存产品的有关信息； 第二部分为块1和块2，它们具有读/写属性，用于存放寄存器初始化启动文件； 第三部分为块3至块7，用于存放寄存器初始化文件，属性为读写； 第四部分从块8至块31，属性为只写，用于存放加密运算的密钥。,22,8 13.56 MHz RFID技术,FIFO缓存 用于缓存微控制器MCU与芯片之间的输入/输出数据流 写入FIFOData寄存器的字节也存入FIFO，并且内部FIFO写指针增量 从FIFOData寄存器读，得到的是FIFO读指针所指FIFO的内容，读后读指针增量 状态由P

9、rimaryStatus、FIFOLevel、ErrorFlag、Control、FIFOLength寄存器的相关位指示,23,8 13.56 MHz RFID技术,中断请求 定时设置到、发送请求、接收请求、一个命令执行完、FIFO满、FIFO空 0页寄存器InterruptEn的相应位（读/写属性）用于相应中断请求的使能设置,24,8 13.56 MHz RFID技术,接收电路,25,8 13.56 MHz RFID技术,接收电路 载波（13.56 MHz）解调采用正交解调电路，所需的I和Q时钟（两者相位角差为90）可在芯片内产生，解调器有I、Q两路输出，经增益可控放大（由寄存器RxCont

10、rol 1的设置控制）和滤波后加至相关器，相关器有四路输出，可用寄存器RxControl 2的RcvClkSelI位（位7）选择I或Q时钟的相关器输出，经判决和数字化电路，判断有无位碰撞产生（根据曼彻斯特码前后半位的特性，通过RxThreShold寄存器的MinLevel和CollLevel位段的设置获得最佳效果），并送出有效的串行数据。,26,8 13.56 MHz RFID技术,MF RC500芯片应用电路,27,8 13.56 MHz RFID技术,MF RC500芯片应用电路 并行接口 初始化 寄存器地址的寻址 加密和认证,28,8 13.56 MHz RFID技术,MF RC500芯

11、片天线电路设计 电感耦合方式RFID系统的作用距离和下列因素有关：阅读器天线的尺寸；匹配电路的性能；周围环境的影响。 阅读器天线尺寸可以如下考虑：当作用距离为10 cm时，根据第2章介绍的天线的最佳几何尺寸选择的算式，如果阅读器采用的是圆形天线，那么天线的半径应为10 cm，如果采用的是长方形或方形的天线，可以以圆形天线所围面积为参考进行修正。,29,8 13.56 MHz RFID技术,直接匹配天线,四层PCB的结构图,30,8 13.56 MHz RFID技术,50匹配天线,31,8 13.56 MHz RFID技术,铁氧体屏蔽,32,8 13.56 MHz RFID技术,SLF9000芯片 阅读器（PCD）的专用芯片，符合ISO/IEC 14443标准 适用于接口标准TYPE A，也适用于接口标准TYPE B