地鐵AFC系統(tǒng)中的射頻卡讀寫器設計
加入技術交流群
射頻讀卡芯片選用MF RC2531。MF RC531是Philips公司開發(fā)的非接觸式讀卡器芯片系列的一種，可以讀寫符合ISO／IEC 14443標準的TYPE A和TYPE B卡，具有很高的集成度、數(shù)據(jù)處理能力和很強的抗電磁干擾特性。內(nèi)部自帶的發(fā)射部件能夠直接驅(qū)動天線，操作距離達到10 cm，不需要增加額外的驅(qū)動電路。MF RC531靈活的SPI總線接口可以方便地和微處理器相連，SPI接口不需要進行尋址操作且為全雙工通信，使得通信簡單高效。讀寫芯片是整個讀寫器的核心，它實現(xiàn)讀寫射頻卡所有必需的功能，包括RF信號的產(chǎn)生、調(diào)制、解調(diào)、安全認證和防沖突等。作為微處理器與射頻卡通信的中介，MF RC531與射頻卡由射頻場來建立無線連接并完成數(shù)據(jù)交換。
讀寫器天線通過自身線圈建立射頻場與射頻卡進行通信，將產(chǎn)生很大的電磁輻射；同時GPRS模塊發(fā)射的無線電磁波也會影響讀寫器的電磁兼容性(EMC)。為了保證EMC要求，采用讀寫器射頻主板和天線、GPRS模塊分別制版，天線和GPRS模塊放置在讀寫器底部，與讀寫器主板之間通過隔離板屏蔽電磁干擾。同時讀寫器主板PCB制版采用4層板，射頻部分屬于高頻電路，集中放置在電路板的一側(cè)邊緣處，可以減少電路板的電磁干擾。讀寫器天線、GPRS模塊和讀寫器射頻主板分離的設計方案，不僅有效地保證了電磁兼容性，而且形成了系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴展升級提供了硬件設計和軟件開發(fā)上的極大便利。本文引用地址：http://2s4d.com/article/157553.htm
3 軟件設計
3．1 軟件總體結(jié)構(gòu)
該讀寫器的軟件部分主要采用C語言開發(fā)，啟動過程中的低級初始化部分用匯編語言編寫。讀寫器軟件設計采用模塊化的編程思想，系統(tǒng)軟件包括主程序、射頻卡識別及讀寫子模塊、GPRS數(shù)據(jù)傳輸子模塊以及USB、RS232／RS422多接口的協(xié)同工作機制。軟件總體結(jié)構(gòu)流程如圖4所示。
總體軟件主要負責各個模塊的控制，并協(xié)調(diào)各個模塊之間的工作。在系統(tǒng)上電后，首先負責對系統(tǒng)各個硬件接口進行初始化，然后進入正常工作循環(huán)。在正常工作循環(huán)中，可以實時感應射頻卡，對射頻卡進行讀寫相關操作；GPRS采用串口中斷方式響應遠程監(jiān)控主機，向遠程監(jiān)控主機發(fā)送設備信息；而與現(xiàn)場設備終端通信的方式可以有USB、RS232和RS422方式。這3種方式優(yōu)先采用USB方式，然后采用RS232或RS422方式，很好地處理了多接口之間的協(xié)同問題。
為了實時地實現(xiàn)各項功能，把多個任務合理安排到前后臺工作是設計的重點。一方面采用模塊化和結(jié)構(gòu)化的編程思想，使得讀寫器能夠?qū)⒏鞒绦蚝侠淼亟M織起來，方便程序的調(diào)試、修改和維護；另一方面采用高效的中斷機制，串口中斷實時接收來自設備終端或監(jiān)控主機的命令，定時器中斷實現(xiàn)讀寫器工作模式的切換，當外界無卡時切換到空閑模式可以有效地降低讀寫器的功耗。
3．2 射頻卡讀寫程序
微處理器通過對MF RC531相關寄存器的控制實現(xiàn)對射頻卡的讀寫等各種操作。對射頻卡的操作分為尋卡、防沖突、選卡、認證、讀塊、寫塊、增值、減值、掛起等，其操作的流程如圖5所示。
當射頻卡進入讀寫器的天線感應范圍(10 cm內(nèi))并經(jīng)過一段時間的延遲，射頻卡上電復位，接收MF RC531發(fā)送的請求應答指令，返回卡的類型號。當有多張卡同時接近讀卡器時，MF RC531隨即發(fā)送防沖突指令，系統(tǒng)進入防沖突循環(huán)中，選中一張卡，此時被選中的卡進入激活狀態(tài)，隨后卡與MF RC531之間進行3次相互認證，認證通過方可進行讀、寫、加、減等交易操作。操作完成后，MF RC531發(fā)出?？ㄖ噶睿漕l卡從激活狀態(tài)返回停止狀態(tài)，一次交易結(jié)束。在對卡內(nèi)數(shù)據(jù)進行讀寫操作之前，需要進行從請求應答到相互認證的過程，如果這個過程器件出現(xiàn)錯誤，將導致讀寫操作無法進行。
評論