H4001非接觸式IC卡讀卡程序的研究

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作者：南京師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院（南京210097）朱偉薛有為高玉時間：2007-01-26 來源：《電子工程師》

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ic卡（integratedcircuitcard）經(jīng)過20多年的發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于金融、電信、保險、商業(yè)、國防、公共事業(yè)等領(lǐng)域。ic卡按外部接口設(shè)備的連接方式可分為接觸式ic卡和非接觸式ic卡（又稱射頻卡）兩類。接觸式ic卡，就是ic卡與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時，芯片的電極觸點必須與ic卡讀寫設(shè)備直接連接；非接觸式ic卡在使用時則無須與ic卡讀寫器設(shè)備直接連接，而是通過無線電波或電磁感應(yīng)的方式實現(xiàn)與ic卡讀寫設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊。在刷卡速度要求高，用卡環(huán)境惡劣，污染嚴(yán)重等環(huán)境下，非接觸式ic卡有著它特有的優(yōu)勢。
　　
我們利用em公司（emmicroelectronicmarinsa，2074marin－switzerland）生產(chǎn)的p4095芯片，制作了ic卡讀頭，并在此基礎(chǔ)上，編寫了em公司h4001非接觸式ic卡的讀卡程序。

本文引用地址：http://2s4d.com/article/21186.htm

1　工作原理

讀卡的工作原理如圖1所示。　　

當(dāng)ic卡（h4001）靠近讀卡器時，圖1中的兩個回路在125khz時產(chǎn)生諧振。ic卡從中獲取能量，連續(xù)地向外發(fā)送信號。p4095接收信號，送單片機(jī)分析處理該卡的信息。

2　p4095芯片介紹

該芯片集成相同步邏輯系統(tǒng)，可以得到與線圈諧振頻率相同的載波頻率；不需外部晶振；載波頻率為100到150khz；支持多種ic卡傳輸協(xié)議，如h400x，p4150，p4069等；封裝形式為so16或psop216。用p4095制作的射頻卡讀頭可完成下列功能：（1）載波頻率驅(qū)動線圈。（2）對可寫卡磁場的調(diào)幅調(diào)制。（3）對線圈上由卡引發(fā)的調(diào)制信號進(jìn)行幅度解調(diào)。（4）與微處理器通過簡單的連線相互通信。

芯片的操作由shd和mod控制。shd為高時進(jìn)入睡眠模式，在芯片供電之后，shd必須為高以對芯片進(jìn)行正確的初始化，然后shd再接低電平，這樣芯片可以發(fā)出射頻場，由解調(diào)模塊將線圈上讀到的信號由demod__out輸出。mod接地使芯片進(jìn)入只讀狀態(tài)。應(yīng)用圖如下圖2所示。

3　h4001原理
　　
h4001是在異頻無線傳送中應(yīng)用的cmos集成電路。電路由放在磁場中的線圈驅(qū)動，并從中得到時鐘脈沖。開關(guān)調(diào)制電流可以送回包含在激光可編程邏輯器件中的64位信息。
　　
串行輸出的數(shù)據(jù)包括9位起始位，40位信息位，14位校驗位，1位停止位。
　　
而這64位信息是通過曼徹斯特碼調(diào)制的。邏輯“1”是在一個位周期內(nèi)產(chǎn)生一個下降沿，邏輯“0”是在一個位周期內(nèi)產(chǎn)生一個上升沿。64位曼徹斯特碼如圖3所示。一旦發(fā)送，就將連續(xù)地發(fā)。圖4所示的就是邏輯電平與曼徹斯特碼之間的關(guān)系。從圖中可以看出64位信號連續(xù)循環(huán)輸出的情況。

4　曼徹斯特碼解碼方法
　　
根據(jù)曼徹斯特碼的特點，得知曼徹斯特碼中高電平持續(xù)的時間有兩種情況：半個位周期和一個位周期。高電平持續(xù)一個位周期的情況是因為其中前面半個位周期高電平屬于前一位邏輯“0”所有，后半個位周期高電平是屬于后一位邏輯“1”所有。根據(jù)這個特點，我們分析圖5示的波形，首先找一個下跳，然后找一個上跳，目的是確認(rèn)是否接收到信號（曼徹斯特碼）。而后進(jìn)入一個延時階段t（延時t大于半個位周期，小于一個位周期）。接著讀入信號，它必須是“1”。那么這個“1”就肯定是數(shù)據(jù)序列中某一位（如果不是“1”，就從頭再來）。接下來就是找該位“1”的下跳，找到之后又延時t，繼續(xù)讀入下一位數(shù)據(jù)。重復(fù)找跳變和延時的操作，就可以正確地讀出曼徹斯特碼序列。由于h4001在電磁場中是連續(xù)循環(huán)地輸出它的信息的，為了確保完全讀入卡上64位的信息，我們每張卡都讀128位。