非接触式e5551读写器的开发

1、非接触式e5551读写器的开发    摘要：介绍了非接触式卡工作原理和与单片机的接口，给出了非接触式卡读写器的硬件电路和读卡、写卡程序流程图。 关键词：非接触式卡 射频识别 读写器 RF射频识别 技术是二十世纪九十年代兴起的一项自动识别技术，它利用无线射频方式进行非接触式双向通信。系统中卡片与读写器之间无须物理接触即可完成识别，可实现多目标识别和运动目标识别，应用范围更加广泛。根据工作频率不同，系统可分为低频、中频、高频系统。低频系统一般工作在，中频系统工作在，它们主要适用于短距离、低成本识别高频系统工作在以及的微波段，适用于距离长、读写数据率高的场合。

2、本文介绍的 系统属于低频系统，工作频率范围为，最大识别距离约为。 非接触式卡工作原理 系统组成如图所示。其中通过通信远程操作读写器。读写器利用微控制器（）与卡进行交互读写。通过卡内线圈在特定交变磁场中耦合，获得感应电流，再通过整流得到直流加到卡内电路，得到工作电压和电流。通过读写器的线圈感应卡产生的磁场来读取发送的数据。 卡的存储结构卡内置位。这些共分为块，每块位，其分布如图所示。其中存储卡的参数设置信息；在口令加密功能启动时存放卡的读写控制密码，当加密功能没有使用时存放用户数据；其它六个存储块存放各种数据。 卡工作参数的设定用于设置卡的各种操作特性，如同步信号、数据流格式、数据流长度、加密、

3、口令唤醒和停止发射的启用关闭等。（）位率（）设定：位率可设置为、，由第、位确定。其中指载波频率 。（）调制方式设定：调制方式由两部分组成。第一部分为二进制编码方式，有直接编码、曼切斯特编码和双相位编码三种方式，由第、位确定；第二部分为频率调制方式，有相位键控、频率键控和直接编码三种方式，由第、位确定。（）口令加密设定：由第位决定。该位置启动口令加密功能，在启动口令加密功能前应该事先在写入密码。启动口令加密功能后，用户对卡中数据进行修改均要求提供密码验证，密码正确时修改有效，否则修改无效。图3 e5551芯片上电后线圈两端的电压（）请求应答（ ）设定：由第位决定。该位置启动功能，这时卡进入射频区

4、后不主动发射数据，由基站给卡发射唤醒命令后再发射数据。该功能要求首先启动口令加密功能，即基站唤醒卡必须在唤醒命令序列中向卡发射口令密码，卡检测到合法唤醒命令时才恢复发射数据。（）同步信号设定：卡可以使用两种不同的同步信号 和 。 在每个数据循环开始时出现； 在每个数据开始时出现。两种同步信号分别由第、位确定，它们既可以独立使用也可以结合使用。（）发射最大数据块数设定（）：由第、位确定。当设置为时，卡只发射的数据给基站；当设置为时卡只发射的数据给基站；当设置为时，卡发射和 的数据给基站，余者依次类推。在启动口令加密功能后的值应小于，这样将不发射的数据。 卡的读写 卡的读读卡是指通过进行读卡。在卡

5、内部，有个与芯片相连的线圈，该线圈是芯片供电与读卡器的双向通信接口。卡就是利用该线圈产生具有阻尼特性的载频信号向读卡器发送数据。具体工作原理如图所示。当卡接近读卡器时，由读卡器振荡电路产生的磁场感应卡内的调谐电路产生感应电流，该电流经过芯片内的整流器和过压保护电路得到芯片的直流工作电压，形成上电复位，对应图中的第一段；接着读取芯片内的数据，即图中的第二段；约后，卡按照设定的工作模式发送数据，首先从的第一位开始，直到所设定的最大块的最后一位。 卡的写写卡指通过进行写卡。读卡器通过对卡内流过线圈的电流间隔性中断实现写卡，用电流流过卡内线圈的持续时间实现对和的编码。详细过程如图所示。卡读完数据后进入

6、默认的读卡操作，如图左半部分。若检测到起始电流中断，则卡触发写卡操作，即图的右半部分。电流中断持续时间一般为，但为了便于可靠地检测起始电流中断，起始电流中断一般大于。一般地，电流持续个磁场脉冲周期编码为，电流持续个磁场脉冲周期编码为。当电流持续了个磁场脉冲周期后仍未检测到电流中断，卡自动退出写卡模式。如果前面写卡数据正确就开始将数据编程写入芯片的，否则进行读卡操作。图5 读写器硬件接口电路 读写器 硬件接口是与卡配套的一种近距离非接触式读写基站芯片，它所产生的载波频率为，工作电压为或，适用于曼彻斯特编码或双相位编码，与微控制器有兼容接口。配上小量外围元件构成的读卡器电路如图所示。图中用电阻、电

7、容组成选频电路，去掉高频及低频，让频率通过，与内部电路共同构成解调电路；用天线与内部驱动电路形成电磁场发射电路，传输能量；用个二极管形成反馈电路稳定频率；用电阻及调节发射频率；通过二极管进行信号整形。 软件编程本文以曼彻斯特编码、为例介绍软件编程。采用曼彻斯特编码调制的数据，位数据对应着电平上跳，位数据对应着电平下跳。设，位传送速率，则每传送一位数据的时间（位传送周期）为：32/125kHz图6 读卡流程图page_break在一串数据序列中，两个相邻位数据传送跳变时间间隔为。若相邻位数据极性相同，则在该两次数据传送电平跳变之间，有一次非数据传送的电平空跳。程序开始时先等待一个高电平同步信号，然后按上述编码规则逐个检测电平变化并记录对应时间或，。如前一数据为的情况下，测得高电平时间为，对应下降沿无效，应接着测下一上升沿并得；若测得高电平时间为，对应下降沿有效并得。如前一数据为的情况下，测得低电平时间为，对应上升沿无效，应接着测下一下降沿并得；若测得低电平时间为，对应上升沿有效并得。据此即可以串行方式读出卡内的数据。读卡程序流程图如图所示。写卡时，写，持续，然后持续；写，持续，然后持续。写卡程序流程图