读写MFRC500寄存器步骤

读写MFRC500寄存器步骤第十八章

非接触式IC卡及其读写设备主要内容智能卡基本知识概要

非接触式IC卡

非接触式IC卡读写设备设计《嵌入式应用技术基础教程》课件18.1智能卡基本知识概要18.1.1关于智能卡

智能卡（“smartcard”），也称作集成电路卡（integratedcircuitcard），即IC卡。它一般指将集成电路芯片嵌装于塑料等基片上制成的卡片，外形与磁卡相似，芯片具有存储、加密及数据处理等功能。IC卡可以分为以下三类:（1）存储卡：内部封装了为电可擦除可编程只读存储器EEPROM。（2）逻辑加密卡：封装了上述EEPROM存储器外，还专设有逻辑加密电路，提供了硬件加密手段。（3）CPU卡：卡片内集成了中央处理器CPU，程序存储器ROM，数据存储器EEPROM和RAM。《嵌入式应用技术基础教程》课件18.1.1关于智能卡

根据读写方法把IC卡分为：接触式IC卡和非接触式IC卡。两种卡的集成电路均密封在塑料卡基片内部，可防水，防尘，防磁。接触式IC卡：表面可以看到一个方型镀金接口，共有八个或六个镀金触点，用于与读写器接触，通过电流信号完成读写。非接触式IC卡：卡内除包含前述三种IC卡电路，还有射频收发电路及相关电路。IC卡在一定距离内即可收发读写器的信号，实现非接触读写。因而称这种IC卡为非接触式，或者感应式IC卡，或者射频识别(RadioFrequencyIdentification,简称RFID)卡。《嵌入式应用技术基础教程》课件18.1.2智能卡的接口设备

智能卡接口设备IFD(interfacedevice)，通常也称作IC卡读写设备/读写器。读写设备按运行方式可分为单机型和联机型两大类。单机型读写设备：可独立存储和工作，无需和主机相连就可完成数据读写，可与应用设备结合或单独工作。有着系统规模小、适应范围广、不需要联接微机、输出直接控制终端执行机构(例如电控锁、闸门等)以及安装简单、使用方便等诸多优点。典型应用有IC卡电表、水表，公交车票刷卡机等。联机型读写设备：通过并行或串行口与PC机或应用系统网络连接，组成不同的应用系统。联机型读写设备一般应用于金融和商品交易部门，适合大型系统或金融支付系统使用。

《嵌入式应用技术基础教程》课件18.1.3智能卡的国际标准（1）接触式IC卡的国际标准

ISO/IEC7816是IC卡遵循的主要国际标准，对IC卡的物理特性、触点的尺寸和位置、电信号和传输协议、交换用行业命令、生物个人认证方法、密码信息应用等做出了详细规定。（2）非接触式IC卡的国际标准《嵌入式应用技术基础教程》课件标准卡类型作用距离（约）ISO10536密耦合0～1cmISO14443近耦合0～10cmISO15693疏耦合0～1m（3）测试标准对各种卡进行测试的国际标准是ISO/IEC10373。返回18.2非接触式IC卡18.2.1非接触式IC卡非接触式IC卡ContactlessSmartCard（CSS），也称作感应卡、射频卡，由IC芯片、感应天线组成，并完全密封在一个标准PVC卡片中，无外露部分，其结构示意图如下。《嵌入式应用技术基础教程》课件外壳芯片天线非接触IC卡工作原理图

《嵌入式应用技术基础教程》课件PC读写器（内置芯片、天线）天线非接触IC卡能量数据时序非接触IC卡的优点：

（1）高可靠性：无触点，避免了由接触读写产生的各种故障。提高了抗静电和环境污染能力，因此提高了可靠性及使用寿命。（2）易用性：操作方便、快捷，无需插拔卡，完成—次操作只需0.1～0.3秒。（3）高安全性：序列号全球唯一。卡与读写设备之间采用双向互认验证机制。所有数据都加密，不同分区的数据用不同的密码和访问条件进行保护。（4）高抗干扰性：对有防冲突电路的非接触卡，在多卡同时进入读写范围内时，读写设备可一一对卡进行处理。（5）一卡多用：卡片上的数据分区管理，实现一卡多用、一卡通。（6）多种工作距离：作用距离从几厘米到几米，适应不同场合。

《嵌入式应用技术基础教程》课件18.2.2非接触卡的应用（1）公共交通（2）身份识别（3）门禁控制另外，高速公路收费，停车场收费，加油站收费，智能卡水表、电表、煤气表等应用。《嵌入式应用技术基础教程》课件18.2.3非接触式IC卡Mifare

Philips是世界上最早研制非接触式IC卡的公司，其Mifare技术已经被制定为IS0／IEC14443TYPEA国际标准。

（1）Mifare1卡特点①采用CMOS工艺，内建E2PROM存储器、MCU智能控制器等。②卡片电路不用任何电池供电。③标准操作距离高达10cm，通信速率高达106kbit／s。④具有先进的数据通信加密和双向密码验证功能。⑤具有防冲突功能。⑥其芯片在制造时具有全球唯一的序列号。⑦内建8K的E2PROM存储器，分16个扇区。⑧芯片设计有增／减值运算电路，其运算时间最长不超过100ms。⑨擦写能力超过10万次，数据保存期大于10年。《嵌入式应用技术基础教程》课件（2）MF1卡主要参数工作频率：13.56MHZ；数据保存期：≥10年；

操作时间：≤96ms；读写距离：2.5～10cm

；存储容量：8Kbit；尺寸：85.6mm×54mm×0.76mm

；存储器类型：E2PROM；操作环境温度：－20℃～50℃；

多重应用区：16个分区；厂商序列号：32位，全球唯一；相对湿度：90%

；写卡次数：10万次以上；材料：PVC。

《嵌入式应用技术基础教程》课件（3）MFl芯片逻辑结构《嵌入式应用技术基础教程》课件数字控制单元射频接口

E2PROM认证

控制和算术运算单元防冲突E2PROM接口加密单元天线（4）MFl卡片的存储结构Mifare1卡片采用EEPROM作为存储介质，容量为1K×8位，分为16个扇区(0~15)，每个扇区有4个块(0~3)，每块有16字节。一个扇区共16Byte×4=64Byte。扇区的第四块称作尾块，包含了该扇区的密码A(6个字节)、存取控制(4个字节)、密码B(6个字节)，是控制块。其余三块是数据块。扇区0的块0固化了厂商代码信息，不可改写。其中：第0~4字节为卡片的序列号；第5字节为序列号的校验码；第6字节为卡片的容量“SIZE”；第7，8字节为卡片的类型号(Tagtype)；其他字节由厂商另加定义。如下图所示。《嵌入式应用技术基础教程》课件扇区块0123456789ABCDEF描述03密码A权限位密码B第0扇区尾块2数据块1数据块0厂商标志块18.2.4非接触式IC卡标准ISO/IEC14443ISO/IEC14443是近耦合IC卡的国际标准，包括四个部分：第一部分ISO/IEC14443-1制定了有关非接触卡的物理特性；第二部分ISO/IEC14443-2制定了有关射频功率及信号界面的特性；第三部分ISO/IEC14443-3则为非接触卡的初始化及防冲突机制；第四部分ISO/IEC14443-4为有关的交易协定。《嵌入式应用技术基础教程》课件TypeA与TypeB的比较

非接触式IC卡的分为TypeA和TypeB两种。Philips公司的MF1卡就是A型卡。下表中PCD（ProximityCouplingDevice）指阅读器，PICC（ProximityIntegratedCircuitCard）指近耦合非接触式IC卡。《嵌入式应用技术基础教程》课件A型B型PCD到PICC调制ASK100%ASK10%位编码改进的Miller编码NRZ编码波特率106kdB106kdB同步位级同步(帧起始，帧结束标记)每个字节有1个起始位和1个结束位PICC到PCD调制用振幅键控调制847kHz的负载调制的副载波用相位键控调制847kHz的负载调制的副载波位编码曼彻斯特编码NRZ编码波特率106kdB106kdB同步1位“帧同步”(帧起始，帧结束标记)每个字节有1个起始位和1个结束位返回18.3非接触式IC卡读写设备设计18.3.1概述（1）非接触IC卡读写设备基本功能①非接触IC卡进/出射频区的识别和控制。②向非接触IC卡提供其所需要的稳定的电源。③实现与卡的数据交换，并提供相应的控制信号。④提供相应的加密解密处理及密钥管理机制。⑤提供相应的外部控制信息及与其他设备的信息交换。《嵌入式应用技术基础教程》课件（2）非接触IC卡读写设备工作过程①读写设备终端不断向周围发送一组固定频率的电磁波。当频率相同的卡片进入其工作领域时，卡片内的LC串联谐振电路在电磁激励下产生共振，为卡内的电容充电。②在电容的另一端，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，此电容了可源为集成电路提供工作电压。③卡片集成电路中的有关控制逻辑电路对接收到的信号进行解码。根据解码信息判断读写设备终端发来的命令要求，若是读取信息则控制逻辑电路从存储器中读取有关信息；若是修改信息则有关控制逻辑启动电压泵将2V工作电压提升到15V．以便对存储器E2PROM中内容进行重新写入编程。④当电容放电时，非接触卡内的发射电路就将从存储器中读取的数据信息及相关信息发送给读写设备终端。⑤读写设备终端对接收到的信息进行处理。《嵌入式应用技术基础教程》课件（3）非接触IC卡读写设备系统组成《嵌入式应用技术基础教程》课件与主机的通信接口LED/LCD显示键盘其它MCU天线射频处理模块18.3.2硬件设计（1）非接触IC卡读写芯片MFRC5001）MFRC500功能结构

《嵌入式应用技术基础教程》课件控制线MFRC500并行微控制器接口（带输入输出缓冲）Crypto1安全算法及密码验证状态及控制数据处理并行/串行转换CRC/奇偶生成及校验帧封装生成及校验位编码及译码模拟电路集成解码器位译码器输出驱动数据线Mifare1S50ISO14443A地址线2）MFRC500引脚《嵌入式应用技术基础教程》课件OSCINIRQMFINMFOUTTX1TVDDTX2TVSSNCSNWRNRDDVSSD0D1D2D3OSCOUTRSTPDVMIDRXAVSSAUXAVDDDVDDA2A1A0ALED7D6D5D41〇32231330429528627726825242322122113201419151816173）MFRC500的寄存器MCU对MFRC500的控制是通过对其内部的寄存器的读写来实现的.MFRC500内部共有64个寄存器，分成8页，每页8个寄存器。

MFRC500的寄存器描述请参见附录G。《嵌入式应用技术基础教程》课件4）MFRC500的命令

RC500内部有一个状态机，可以执行命令寄存器（Command）中的命令。命令的启动只需要将命令代码写到Command寄存器中。执行命令所需要的变量以及数据通过FIFO缓冲区来传递。RC500的命令集有13条命令：开始（StartUp）空闲（Idle）传送（Transmit）接收（Receive）传收（Transceive）写E2PROM（WriteE2）读E2PROM（ReadE2）取密码（LoadKey）取E2PROM中的密码（LoadKeyE2）认证1（Authent1）认证2（Authent2）载入配置（LoadConfig）计算CRC（CalcCRC）。《嵌入式应用技术基础教程》课件（2）GP32与MFRC500的连接《嵌入式应用技术基础教程》课件地址锁存数据/地址复位片选写读中断高电平低电平高电平PTB0－PTB7PTC0PTC1PTC2PTC3PTC4IRQMC68HC908GP32D0－D7A0A1A2RSTPD

NCSALE

IRQMFRC500TX2RXTX1VMID匹配电路天线NWRNRD18.3.3低端软件设计（1）对MFRC500的操作1）访问RC500寄存器

RC500内部共有64个寄存器，分8页。每页8个寄存器，每页的第一个寄存器均称为页寄存器Register，如下图。《嵌入式应用技术基础教程》课件使用页选择0000页选择76543210

寄存器的第7位是使用页选择位，若置1，页选择有效；若置0，则页选择无效。第0到第2位是页选择，仅当第7位（使用页选择位）为1时才有效。其数值就是寄存器地址A5、A4、A3的内容，即寄存器的页号。复用地址数据线方式下的寄存器地址

当使用复用地址数据线方式时，地址可以采用页模式或线性地址这两种方式。如下表：

《嵌入式应用技术基础教程》课件寄存器访问方式是否使用页选择寄存器地址页模式1PageSelect2PageSelect1PageSelect0AD2AD1AD0线性地址0AD5AD4AD3AD2AD1AD0

使用页模式时，页选择寄存器的使用页选择位有效，页选择位确定页号，复用地址数据线上的AD0～AD2确定是该页中的第几个寄存器。MFRC500每次复位后，其页选择寄存器默认值为$80，即默认使用页模式。使用线性地址时，应先使页选择寄存器的UsePageSelect位为0，确认不使用页选择模式，地址组成就是由复用地址数据线上的AD0～AD5确定。读、写MFRC500寄存器步骤：《嵌入式应用技术基础教程》课件读MF

RC500寄存器的程序流程图开始ALE:1

0,锁存无效数据口地址上线NCS:1

0,片选选中数据口方向改为输入数据口内部上拉NRD:1

0,读信号线有效读数据到数据口NRD:0

1,读信号线无效NCS:0

1，片选无效ALE:0

1，地址锁存结束初始化数据口方向为输出写MFRC500寄存器的程序流程图开始ALE:0

1，地址锁存地址上线ALE:1

0,锁存无效NCS:1

0,片选选中NWR:1

0,写信号线有效数据上线NWD:0

1,写信号线无效NCS:0

1，片选无效结束初始化数据口方向为输出2）读写RC500的FIFO缓冲区MFRC500内部有64字节的FIFO（FirstInFirstOut,先进先出）缓冲区，是MCU与RC500之间输入和输出数据流的缓存。缓冲区中数据的流向按照先进先出的顺序进行。

FIFO缓冲区的一个重要作用就是传递执行MFRC500命令时需要的参数。当MCU启动一个命令操作时，MFRC500到FIFO缓冲区去取得执行这个命令的参数。实际中只有一个FIFO缓冲区，而对缓冲区的访问有读入和取出两个方向。与FIFO缓冲区状态关系紧密的寄存器有：

FIFO缓冲区数据寄存器：FIFODataFIFO缓冲区数据长度寄存器：FIFOLengthFIFO缓冲区大小寄存器：FIFOLeve