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基于RI-R6C-001A IC與ISO15693標準的讀卡器設(shè)計
摘要：文中給出了采用TI公司最新的射頻收發(fā)器芯片RI-R6C-001A，并結(jié)合微處理器設(shè)計ISO/IEC15693讀卡器的具體方法，同時介紹了RI-R6C-001A的通信協(xié)議和ISO/IEC15693標準。１ 概述
ＩＣ卡的發(fā)展經(jīng)歷了從存儲卡到智能卡、從接觸式卡到非接觸式卡、以及從近距離到遠距離的過程。對于接觸卡（ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６標準定義），讀卡機必須和卡的觸點接觸才能與卡進行信息交換，因此存在磨損嚴重、易受污染、壽命短、操作費時等缺點。為解決上述問題，人們開始采用非接觸式卡技術(shù)。
非接觸式卡又稱射頻卡或感應(yīng)卡。它采用無線電調(diào)制方式和讀卡機進行信息交換。射頻識別?ＲＦＩＤ?技術(shù)是從九十年代興起的一項自動識別技術(shù)。它利用無線射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別目的并可進行數(shù)據(jù)交換。
ＲＦＩＤ與磁卡、ＩＣ卡等接觸式識別技術(shù)不同，ＲＦＩＤ系統(tǒng)的電子標簽和讀寫器之間無須物理接觸就可完成識別，因此它具有多目標識別、運動目標識別的特點。
目前ＩＳＯ／ＩＥＣ１０５３６定義的卡稱為密耦合卡；ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４４３定義的卡則是近耦合卡（ＰＩＣＣ），對應(yīng)的讀卡機簡寫為ＰＣＤ；而ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３對應(yīng)的卡是遙耦合卡（ＶＩＣＣ），對應(yīng)的讀卡機簡寫為ＶＣＤ。ＶＩＣＣ比ＰＩＣＣ具有更遠的讀卡距離（為１ｍ左右），二者均采用１３．５６ＭＨｚ工作頻率，并都具有防沖突機制。
２ 硬件設(shè)計
圖１所示是一個射頻讀寫系統(tǒng)的工作原理圖，它主要由ＡＳＩＣ和ＶＩＣＣ兩部分組成。
２．１ ＡＳＩＣ電路的工作原理
對于圖１所示的射頻讀寫系統(tǒng)，ＩＳＯ／ＩＥＣ １５６９３－２所規(guī)定的ＶＣＤ與ＶＩＣＣ通信物理層協(xié)議全部可由ＡＳＩＣ芯片ＲＩ－Ｒ６Ｃ００１來實現(xiàn)，用戶通過同步串行接口（ＳＰＩ），并遵照ＡＳＣＩ的通信要求就可實現(xiàn)ＶＩＣＣ的讀寫操作。ＭＣＵ和ＡＳＩＣ的通信接口有三根線：ＳＣＬＯＣＫ、ＤＩＮ、ＤＯＵＴ，分別代表時鐘線、數(shù)據(jù)輸入線、數(shù)據(jù)輸出線。時鐘線是雙向的，發(fā)送數(shù)據(jù)時由ＭＣＵ控制，接收數(shù)據(jù)時則由ＡＳＩＣ控制， ＡＳＩＣ在時鐘的上升沿鎖存數(shù)據(jù)。ＤＯＵＴ除了具有在接收數(shù)據(jù)期間的數(shù)據(jù)輸出功能外，還有表征ＡＳＩＣ內(nèi)部ＦＩＦＯ的功能。ＤＯＵＴ帶有內(nèi)部下拉，平時為低電平。輸入數(shù)據(jù)過程中，當ＡＳＩＣ的１６位ＦＩＦＯ寄存器滿時，ＤＯＵＴ線會自動跳變?yōu)楦唠娖�，直到ＦＩＦＯ寄存器為空，ＤＯＵＴ線又會跳變?yōu)榈碗娖健Ｔ冢模希眨詾楦唠娖狡陂g，輸入數(shù)據(jù)無效。除了通信線外，系統(tǒng)還有一條Ｍ＿ＥＲＲ線，用于在同時讀多張卡的時候表征數(shù)據(jù)的沖突情況。同樣，Ｍ＿ＥＲＲ線也有內(nèi)部下拉，平時為低電平，沖突時此線會升為高電平。
對ＡＳＩＣ的操作有三種模式：普通模式、寄存器模式和直接模式。直接模式下，ＭＣＵ要直接面向射頻信號處理，比較復(fù)雜，所以此種模式一般不用。普通模式和寄存器模式均為標準的數(shù)字信號操作，其區(qū)別在于規(guī)定芯片操作的一些參數(shù)不同（例如規(guī)定所采用的射頻協(xié)議、調(diào)制方式及傳輸速率是在命令序列中規(guī)定，還是由寄存器來設(shè)定的）。普通模式每條指令均含有該指令使用的參數(shù)，而寄存器模式指令序列中并不含這些參數(shù)，而是由預(yù)先寫入的寄存器中的數(shù)值來決定。若使ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ芯片正常工作，ＡＳＩＣ上電后必須首先初始化時間寄存器。
２．２ ＶＩＣＣ－Ｔａｇ－ｉｔ應(yīng)答器
ＶＩＣＣ－Ｔａｇ－ｉｔ應(yīng)答器完全兼容于ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３標準協(xié)議。ＶＩＣＣ－Ｔａｇ－ｉｔ應(yīng)答器內(nèi)有國際統(tǒng)一且不重復(fù)的８字節(jié)（６４ｂｉｔ）唯一識別內(nèi)碼（Ｕｎｉｑｕｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ，簡稱ＵＩＤ）。圖２是ＵＩＤ唯一識別內(nèi)碼的格式示意圖，其中第１～４８ｂｉｔ共６字節(jié)為生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品編碼；第４９～５６ｂｉｔ的１個字節(jié)為廠商代碼（ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６－６／ＡＭ１），最高字節(jié)固定為“ＥＯ”；８位ＡＦＩ（應(yīng)用識別號）和８位ＤＳＦＩＤ（數(shù)據(jù)存儲格式）用來對卡和特定應(yīng)用的特征進行標識�？▋�(nèi)有２ｋｂｉｔ ＥＥＰＲＯＭ，分成６４個塊，每塊３２個ｂｉｔ。每個塊均可以鎖定，以保護數(shù)據(jù)不被修改。ＡＦＩ、ＤＳＦＩＤ和３２個塊均可讀可寫，用以存儲用戶數(shù)據(jù)。ＶＩＣＣ－Ｔａｇ－ｉｔ采用１３．５６ＭＨｚ的載波頻率，工作于“ＲＥＡＤＥＲ ＴＡＬＫＳ ＦＩＲＳＴ”模式，即一問一答的模式�？▋�(nèi)有防沖突機制，可以同時讀取多張卡而不會造成沖突。特別應(yīng)當指出：ＶＩＣＣ－Ｔａｇ－ｉｔ內(nèi)沒有邏輯加密電路，無法實現(xiàn)密碼功能，也正是這一點限制了ＶＩＣＣ－Ｔａｇ－ｉｔ在其它保密性要求較高領(lǐng)域的應(yīng)用。
３ 通信協(xié)議
發(fā)給ＡＳＩＣ的命令序列必須符合ＡＳＩＣ通信協(xié)議和ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３－３規(guī)范。
３．１ 命令結(jié)構(gòu)
圖３所示是該系統(tǒng)的命令序列時序圖。在普通模式下，該系統(tǒng)的命令序列結(jié)構(gòu)如下：
起始位（S1）命令字（CMD）數(shù)據(jù)結(jié)束位（ES1）起始位（Ｓ１）：收發(fā)器和微處理器之間的通信開始位，當ＳＣＬＯＣＫ位保持高電平時，將在ＤＩＮ產(chǎn)生一個上升沿（參見圖３）。
命令字節(jié)：用于規(guī)定ＡＳＩＣ與ＶＩＣＣ通訊時的有關(guān)參數(shù)。如果該端為３０Ｈ則表示該系統(tǒng)支持的射頻協(xié)議是ＩＳＯ１５６９３（２５６選１），采用Ｆ
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