一卡通系统的介绍及其基本工作原理(转载)

1、一卡通系统的介绍及其基本工作原理一卡通系统的概念 所谓“一卡通”，是它集智能卡、自动控制、计算机通讯及网络技术与一体，使得生活在特定区域的人们及访客，只需随身携带一张智能卡，这张卡既可以用来作为上班时的工作卡，又可以用于停车场的停车证明，住宅小区的会所消费购物及公司的食堂消费等，这不仅大大方便了用户的需要，改变了过去用户在不同场合需携带多张卡的繁琐现象，同时也提高了该社团内部管理水平及工作效率。 一卡通系统的IC卡分为非接触式的IC卡和接触式IC卡，本文主要讨论非接触式的IC卡。一卡通系统的优良特性非接触式IC卡由IC芯片、感应天线组成，并完全密封在一个的标准PVC卡中，不易受外界的不良因素影

2、响。非接触式IC卡与读写器之间通过无线电波来完成读写。存储容量大，传递速度快，读写寿命长。非接触式IC卡具有如下优良特性: 1、非接触式IC卡与读写器之间非机械接触。 2、表面没有裸露器件，不会因为污损、弯曲而损坏IC卡。卡本身是无源件，体积小，耐用可靠。 3、读写器不需要卡座，可以完全放置在盒子内。 4、使用时没有方向性，卡可以从任意方向掠过读写器表面，完成读写工作。 5、读写器与IC卡的无线通讯联系。 6、读写器与IC卡实施双向密码鉴别制，采用三级DES算法验证。读写器识别IC卡的合法性，IC卡能识别读写器，还可读写器的读写权限。 7、非接触式IC卡的发行有严格的规则。采用国际公认的mif

3、are标准，其卡号的唯一性，在世界上是唯一的。其次，将密码一部分保存在车载机里，一部分放在卡上，保证系统的高度保密性。 一卡通系统的组成 一卡通系统通常有四个环节：智能卡、读写终端、计算机及网络。智能卡：智能卡应有读写功能，有足够的存储空间，并可分成若干个区域，每个区域可实现一种用途，同时智能卡必需具有绝对的安全性。读写终端：读写终端包含各种读卡器或读写控制器，可根据不同的场所，选择不同的读写终端，如考勤和门禁控制器、POS机等。同时读写器也应具有优良的可靠性和安全性。计算机：通常情况下，基于Pentium的PC机既可。运行Win98或WinNT。网络：可根据用户现有的网络情况，地理位置及一卡

4、通信息流的计划，选择适当的网络结构。非接触式IC卡工作原理IC卡 (Integrated Circuit Card，集成电路卡)在有些国家和地区也称智能卡(smart card)、智慧卡(intelligent card)、微电路卡(microcircuit card)或微芯片卡等。它是将一个微电子芯片嵌入符合ISO 7816标准的卡基中，做成卡片形式；主要用于公交、轮渡、地铁的自动收费系统，也应用在门禁管理、身份证明和电子钱包。 IC卡读写器是IC卡与应用系统间的桥梁，在ISO国际标准中称之为接口设备IFD(Interface Device)。IFD内的CPU通过一个接口电路与IC卡相连并进

5、行通信。IC卡接口电路是IC卡读写器中至关重要的部分，根据实际应用系统的不同，可选择并行通信、半双工串行通信和I2C通信等不同的IC卡读写芯片。 IC卡工作的基本原理是:射频读写器向IC卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个IC串联协振电路，其频率与读写器发射的频率相同，这样在电磁波激励下，LC协振电路产生共振，从而使电容内有了电荷;在这个电荷的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储，当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接受读写器的数据。 一卡通系统的设计目前，我国引进的射频IC卡主要有Philips公司的Mifa

6、re卡和Atmel公司的Temic卡。概括的来讲，主要分为射频接口电路和数字电路两大部分。 MIFARE卡是目前世界上使用量最大、技术最成熟、性能最稳定、内存容量最大的一种非接触式智能IC卡。MIFARE卡除了保留接触式IC卡的原有优点外，还具有以下优点：1操作简单、快捷。由于采用射频无线通讯，使用时无须插拔卡及不受方向和正反面的限制，所以非常方便用户使用，完成一次读写操作仅需0.1秒，大大提高了每次使用的速度，既适用于一般场合，又适用于快速、高流量的场所。 2抗干扰能力强。MIFARE卡中有快速防冲突机制，在多卡同时进入读写范围内时，能有效防止卡片之间出现数据干扰，读写设备可一一对卡进行处理

7、，提高了应用的并行性及系统工作的速度。 3可靠性高。MIFARE卡与读写器之间没有机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障；而且卡中的芯片和感应天线完全密封在标准的PVC中，进一步提高了应用的可靠性和卡的使用寿命。 4 安全性好。MIFARE卡的序列号是全球唯一的，不可以更改；读写时卡与读写器之间采用三次双向认证机制，互相验证使用的合法性，而且在通讯过程中所有的数据都加密传输；此外，卡片各个分区都有自己的读写密码和访问机制，卡内数据的安全得到了有效的保证。 5适合于一卡多用。MIFARE卡的存贮结构及特点（大容量16分区、1024字节），能应用于不同的场合或系统，尤其适用于学校、企事业单位

8、、智能小区的停车场管理、身份识别、门禁控制、考勤签到、食堂就餐、娱乐消费、图书管理等多方面的综合应用，有很强的系统应用扩展性，可以真正做到“一卡多用” 。MIFARE卡工作原理非接触式IC卡读卡器以射频识别技术为核心，读卡器内主要使用了1片Mifare卡专用的读写处理芯片 MMM 微模块。其功能包括调制、解调、产生射频信号、安全管理和防碰撞机制。内部结构分为射频区和接口区：射频区内含调制解凋器和电源供电电路，直接与天线连接；接口区有与单片机相连的端口，还具有与射频区相连的收发器、16字节的数据缓冲器、存放64对传输密钥的ROM、存放3套密钥的只写存储器，以及进行3次证实和数据加密的密码机、防碰

9、撞处理的防碰撞模块和控制单元。读卡器工作时，不断地向外发出一组固定频率的电磁波(1 36 MHz)。当有卡靠近时，卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读卡器的发射频率相同，这样在电磁波的激励下，I C谐振电路产生共振，从而使电容充电有了电荷。在这个电容另一端，接有一个单向导电的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储。当电容器充电达到2 V时，此电容就作为电源为卡片上的其他电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接收读卡器发出的数据并保存。 Mifare 1卡片的存储结构总共有16个Sector，每个Sector又有4个Block，每个Block为16字节，这样总的存储容量就是16×

10、;4×161K字节，其中每个Sector的Block3比较特殊。Mifare 1非接触式IC卡基本组成：一卡通非接触IC卡读写器原理图读卡器采用单片89C52。其片内有8 KB的ROM，256字节的RAM 以及32个IO 口。P1口与串行器件24C64和显示、报警电路连接。其中的显示模块采用串行方式进行通信，分别采用P10、P11模拟时钟信号线和数据线。24C64用来存储本消费终端机地址和其他数据信息。P0口分别与MMM 微模块及CAN 总线控制器SJA1000相连，用作数据线。P3口用于读写控制和中断。监控电路采用DS1 232L芯片。它是个看门狗定时器，其功能是：上电和掉电时给89C52、MMM 模块及CAN总线控制器SJA1000产生RESET 信号；看门狗对系统进行监控，防止死机。由于单片机的I0口资源比较紧张，而键盘需要8个IO 口，因此，键盘处理过程是使用一个独立的cPU(89C2051)。这个CPU专门负责键盘处理，从按键扫描码的获得到通过扫描码再查键码表来获得键码。最后以串行的方式与主CPU进行通信，主CPU获得键码后再做相应的后续处理。CAN总线采用一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，其数据长度为8字节，不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证