一种多ic卡门禁系统的设计与实现

一种多ic卡门禁系统的设计与实现

非接触式ic卡由ic芯片和传感器组成。为了便于使用和防止污染，通常通过85.5mm54mm0.80mm的pvc卡数中的芯片和传感器进行密封。这种IC卡的读写过程由IC卡与非接触读写器之间通过无线电波来完成。IC卡芯片的制造厂家在产品出厂前会将一个唯一的序列号固化在卡中并且不可更改。非接触IC卡具有安全性好、可靠性高、寿命长、无源（卡中无电源）和免接触等特点，广泛应用于门禁管理、身份证明、金融、公交、地铁、食堂等领域。非接触式IC卡门禁管理系统由于具有管理智能、安全性好、发卡销卡方便的优点，受到了各单位、写字楼等办公场合的青睐，越来越多地使用非接触式IC卡门禁管理系统来控制楼门锁、办公室门锁等。但由于多数用户的二次开发能力弱和生产基于IC卡门禁系统的厂家众多，多数用户不得不配备多个非接触式IC卡钥匙，如办公楼钥匙、各个办公室的钥匙，使用过程中非常容易造成混乱。为解决这个实际困难，我们设计了一种多个IC卡门钥匙的集成系统,其中卡盒可以容纳一张标准IC卡和4张非标准IC卡,可以分别打开5个门禁锁,极大地方便了需要使用多卡的用户。多个IC卡门钥匙的集成系统是在现有门禁系统的基础上通过设计新的IC卡卡盒和解决了多卡防冲突实现的。1非接触式ic钥匙卡本系统设计的非接触式IC卡卡盒，可以收纳一张85.5mm×54mm×0.80mm的标准卡和4张20mm×15mm×0.8mm的非标准卡，即可同时容纳5张非接触式IC钥匙卡。其结构见图1～图3。卡盒正面是能容纳标准卡的卡槽，可插入一张85.5mm×54mm×0.80mm的标准卡，背面有4个20mm×15mm×0.8mm的凹坑，可放入4张相同规格的非标准卡。2多卡冲突的解决当多张有效卡片进入读卡器有效识别区域时，多张卡片同时激活，同时通信，必然会引起混乱，造成系统工作不正常，因此，只有解决多卡冲突的问题，系统才能有实际应用的价值。防止多卡冲突是读卡器对进入其读写范围内的卡片按一定的顺序进行排序并按顺序进行的操作。在防止多卡冲突的过程中，读卡器处于发布指令的主动状态，通过调用一个通用的指令集来达到与多张卡片通信的目的。而芯片内部的操作系统，能够对读卡器发出的有关指令进行处理，执行等待、进入传输状态等动作。2.1卡片的选择保护国际标准化组织发布的ISO/IEC14443—3协议中，对防冲突指令进行了详细定义，指令如下：REQB/WUPB：搜寻命令，查询天线工作区中的卡片，包括AFI应用类标志符和时间间隙个数N,WUPB命令主要用于唤醒处于等待（挂起）状态的卡片。SLOTMARKER：查询命令，用于对包含的时隙N的卡片发出查询指令。ATQB：识别命令，如卡片接收到REQB/WUPB和SLOTMARKER指令，此指令对其进行响应。ATQB给出应用数据和卡上支持的协议信息，同时给出用于区分卡片的唯一标志号PUPI。ATTRIB：选择命令，选择标志号PUPI所指定的卡片，还要发送读写器端的协议以及多卡片通信模式下的信道标志CID，此标志也是唯一的。HLTB：挂起命令，将暂时不进行通信的卡片处于等待（挂起）状态，挂起状态的卡片如接收到WUPB响应，则可被唤醒。ATH：卡片响应命令，当卡片接收到HLTB指令时，发出此命令进行响应。2.2“sf”状态：所有卡片都符合adr-pc卡片在整个防冲突过程中，始终处于接收命令并做出响应，发送数据的状态，芯片中的操作系统（COS）有5种处理状态，即IDLE状态、READY状态、ACTIVE状态、HALT状态和POWEROFF状态。IDLE（开始）状态：卡片接收到的电磁波能量使芯片上电并复位后，操作系统处于IDLE状态，这时，读卡器发送出REQB或WUPB命令能够获得响应和处理，但必须与卡片本身AFI匹配。READY（准备接收）状态：卡片只对有效的ATTRIB或HLTB命令进行处理。ACTIVE（活动）状态：处于活动状态，卡片可以接收高层命令并进行处理。HALT（挂起）状态：等待（挂起）状态，此状态卡片下只接受唤醒命令，即WUPB命令。POWEROFF（关机）状态：卡片没有接收到载波能量，芯片中没有能量。2.3自动产生机数r系统工作流程见图4。(1）当2张及以上数量的卡片进入读卡器有效识别区，多卡会同时向读卡器发送信号，冲突发生，此时读卡器发送多时隙带AFI应用标志符的REQB或者WUPB命令，其中与AFI相匹配的卡片，芯片操作系统会自动产生一个内部随机数R，其取值范围在1～N之间，R=1的卡片即处在时隙1的卡，回复ATQB命令，接着读卡器发出ATTRIB或HALT命令；若发ATTRIB命令，则此卡被选定并进入活动状态，卡片可接受高层的命令并进行相应处理，此时REQB及WUPB命令无效，读卡器执行开门动作；而对于HLTB命令，卡片进入等待（挂起）状态，此时卡片只能接受WUPB命令。(2)读卡器发SLOTMARKER命令,由小到大依次检查2～N这N-1个时隙,其他读取过程同第一步。(3)如完成一个上述循环之后,仍有卡片未被识别,则重复执行步骤(1)和步骤(2),直至所有卡片被识别出来或卡盒离开射频场。3卡片命令查询在大多数非接触式IC卡的实际应用中,一般情况下读卡器的有效射频场内中只会出现一张卡片(如公交卡、饭卡等),因此读卡器一直在不间