基于RI-R6C-001A IC与ISO15693标准的读卡器设计

2008-03-04 15:50:41来源: 电子工程世界 关键字:读卡器

1 概述

IC卡的发展经历了从存储卡到智能卡、从接触式卡到非接触式卡、以及从近距离到远距离的过 程。对于接触卡(ISO/IEC7816标准定义),读卡机必须和卡的触点接触才能与卡进行信息交换,因此存在磨损严重、易受污染、寿命短、操作费时等缺 点。为解决上述问题,人们开始采用非接触式卡技术。

非接触式卡又称射频卡或感应卡。它采用无线电调制方式和读卡机进行信息交换。射频识别RFID 技术是从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双向通信,以达到识别目的并可进行数据交换。

    RFID与磁卡、IC卡等接触式识别技术不同,RFID系统的电子标签和读写器之间无须物理接触就可完成识别,因此它具有多目标识别、运动目标识别的特点。

目前ISO/IEC10536定义的卡称为密耦合卡;ISO/IEC 14443定义的卡则是近耦合卡(PICC),对应的读卡机简写为PCD;而ISO/IEC15693对应的卡是遥耦合卡(VICC),对应的读卡机简写 为VCD。VICC比PICC具有更远的读卡距离(为1m左右),二者均采用13.56MHz工作频率,并都具有防冲突机制。

2 硬件设计

图1所示是一个射频读写系统的工作原理图,它主要由ASIC和VICC两部分组成。

2.1 ASIC电路的工作原理

对于图1所示的射频读写系统,ISO/IEC 15693-2所规定的VCD与VICC通信物理层协议全部可由ASIC芯片RI-R6C001来实现,用户通过同步串行接口(SPI),并遵照ASCI 的通信要求就可实现VICC的读写操作。MCU和ASIC的通信接口有三根线:SCLOCK、DIN、DOUT,分别代表时钟线、数据输入线、数据输出 线。时钟线是双向的,发送数据时由MCU控制,接收数据时则由ASIC控制, ASIC在时钟的上升沿锁存数据。DOUT除了具有在接收数据期间的数据输出功能外,还有表征ASIC内部FIFO的功能。DOUT带有内部下拉,平时为 低电平。输入数据过程中,当ASIC的16位FIFO寄存器满时,DOUT线会自动跳变为高电平,直到FIFO寄存器为空,DOUT线又会跳变为低电平。 在DOUT为高电平期间,输入数据无效。除了通信线外,系统还有一条M_ERR线,用于在同时读多张卡的时候表征数据的冲突情况。同样,M_ERR线也有 内部下拉,平时为低电平,冲突时此线会升为高电平。

对ASIC的操作有三种模式:普通模式、寄存器模式和直接模式。直接模式下,MCU要直接 面向射频信号处理,比较复杂,所以此种模式一般不用。普通模式和寄存器模式均为标准的数字信号操作,其区别在于规定芯片操作的一些参数不同(例如规定所采 用的射频协议、调制方式及传输速率是在命令序列中规定,还是由寄存器来设定的)。普通模式每条指令均含有该指令使用的参数,而寄存器模式指令序列中并不含 这些参数,而是由预先写入的寄存器中的数值来决定。若使RI-R6C-001A芯片正常工作,ASIC上电后必须首先初始化时间寄存器。

    2.2 VICC-Tag-it应答器

VICC-Tag-it应答器完全兼容于ISO/IEC15693标准协议。VICC- Tag-it应答器内有国际统一且不重复的8字节(64bit)唯一识别内码(Unique identifier,简称UID)。图2是UID唯一识别内码的格式示意图,其中第1~48bit共6字节为生产厂商的产品编码;第49~56bit的 1个字节为厂商代码(ISO/IEC7816-6/AM1),最高字节固定为“EO”;8位AFI(应用识别号)和8位 DSFID(数据存储格式)用来对卡和特定应用的特征进行标识。卡内有2kbit EEPROM,分成64个块,每块32个bit。每个块均可以锁定,以保护数据不被修改。AFI、DSFID和32个块均可读可写,用以存储用户数据。 VICC-Tag-it采用13.56MHz的载波频率,工作于“READER TALKS FIRST”模式,即一问一答的模式。卡内有防冲突机制,可以同时读取多张卡而不会造成冲突。特别应当指出:VICC-Tag-it内没有逻 辑加密电路,无法实现密码功能,也正是这一点限制了VICC-Tag-it在其它保密性要求较高领域的应用。

3 通信协议

发给ASIC的命令序列必须符合ASIC通信协议和ISO/IEC15693-3规范。

3.1 命令结构

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编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/qtyy/200803/article_2463.html
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