IC卡公交收费机设计(二).ppt

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SmartCardSmartCardICIC卡公交收费机设计

（二）卡公交收费机设计

（二）MIFARE1MIFARE1卡硬件接口卡硬件接口电路设计电路设计SmartCardSmartCard课程目标qMIFARE1MIFARE1卡接口电路分析卡接口电路分析qMIFARE1MIFARE1卡卡请求应答与防冲突功能调请求应答与防冲突功能调试试SmartCardSmartCard项目开发IC卡公交收费系统q系统需求分析：

1.具备小额电子钱包功能，定额方式收费2.操作方便快捷3.工作距离50cm4.具备显示余额、异常报警（非法卡或余额不足）5.可将当班收款额上传总站数据库6.公交公司可调整定额额度7.卡遗失可挂失8.抗干扰能力强SmartCardSmartCard项目实现之第二步硬件实现MCUMIFARE卡卡读写模块读写模块EEPROM存储器存储器RS232接口接口显示显示报警报警天线天线卡SmartCardSmartCardMifare1非接触式IC卡基本性能指标：

q卡内器件：

无线智能卡芯片MifareMF1ICS50+天线线圈q标准：

遵从ISO/IEC14443TypeA标准q工作频率：

13.56MHzq数据传送速率：

106kbit/s（9.4s/bit）SmartCardSmartCardMifare卡与读写器之间的信号SmartCardSmartCardMifare卡的信号调制方式TypeA与TypeB调制程度的比较TYPEA：

100%ASKTYPEB：

10%ASKSmartCardSmartCard从读写器到卡的调制与编码q载波:

fc=13.56MHzq数据传输速率：

13.56MHz/128=106kbit/s（9.4s/bit）q调制方式：

TYPEA用100%ASK，TYPEB用10%ASK，q编码方式：

TYPEA用改进的MILLER编码，TYPEB用NRZ编码（不归零制数位编码）SmartCardSmartCard从卡到读写器的调制与编码q副载波:

fc/16=847.5kHzq数据传输速率：

106kbit/sq调制方式：

副载波调制q编码方式：

TYPEA用MANCHESTER-ASK，TYPEB用BPSK-NRZ（二进制相移键控数位编码）SmartCardSmartCard非接触式IC卡系统构成q非接触式IC卡：

数据载体，应答器q非接触式IC卡读写器：

卡接口设备，阅读器，寻呼器SmartCardSmartCard非接触式IC卡的基本构成q非接触式IC卡：

芯片+天线+卡基SmartCardSmartCardSmartCardSmartCard非接触式IC卡系统构成q非接触式IC卡：

数据载体，应答器q非接触式IC卡读写器：

卡接口设备，阅读器，寻呼器SmartCardSmartCard非接触式IC卡与读写器接口电路SmartCardSmartCard

（1）读写器发射激励信号（一组固定频率的电磁波），数字信息调制在该射频信号上。

（2）IC卡进入读写器工作区内，被读写器信号激励。

在电磁波的激励下，卡内的LC串联谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，当所积累的电荷达到2V时，此电容可以作为电源为其他电路提供工作电压，供卡内集成电路工作所需。

（谐振、整流、滤波、稳压）。

（3）同时卡内的电路对接收到的谐振信号进行解调，还原数字信息，对信息进行分析处理，判断发自读写器的命令，如需在EEPROM中写入或修改内容，还需将2V电压提升到15V左右，以满足写入EEPROM的电压要求。

（4）IC卡对读写器的命令进行处理后，发射应答信息（将应答信息调制到射频信号上）给读写器。

（5）读写器接收IC卡的射频信号并进行解调还原出应答信息。

SmartCardSmartCardMifare核心读写模块MCMq功能：

读写器MCU与MIFARE卡之间的接口，负责读写卡，其基本功能包括产生发送/接收射频信号、调制/解调、防冲突处理和安全管理。

q工作频率：

13.56MHz。

通信速率：

106Kbpsq工作距离：

MCM20025mm，MCM500100mmq防冲突：

真正的防冲突功能。

q安全性与可靠性：

每个扇区设有3套密码及其认证和密码存储器，模块与卡片通信时，数据加密，多种通信校验机制q接口：

标准MIFARE并行接口SmartCardSmartCardMCM与MCU接口电路q直接用数据总线传送地址和数据：

MODE、USEALE接高电平，ALE对接；A0A3悬空qP3.3驱动-CS，即P3.3为低时选中（激活）MCM200模块qMCM200的-IRQ接P3.2；可用查询或中断方式接收MCM发送的数据SmartCardSmartCard初始化与防冲突（AntiCollion）q如果有2张或2张以上的IC卡进入读写器的工作范围，称之为冲突（或碰撞Collion），此时就需要解决如何对多张IC卡逐一处理的问题防冲突AntiCollion。

q防冲突方案：

位帧防冲突（BitAntiCollision）动态时隙-ALOHA法（Slotted-ALOHA法）SmartCardSmartCardAntiCollision防冲突q如果有多于一张的Mifare1卡处在MCM天线的有效工作范围（距离）内，则发生了冲突。

AntiCollision操作使MCM能在多张Mifare1卡中选择某一张卡。

qAntiCollision操作由一个AntiCollisionLoop（防冲突循环，内部处理）来实现。

设置STACON寄存器中的AC位启动AntiCollision循环。

qMCM发送AntiCollision命令（93H+20H），每张天线范围内的MIFARE1卡接收AntiCollision命令后，都将回送自己的SN作为应答。

q由于每张卡的SN各不相同，MCM接收到的信息（即SN）至少有1位即是0又是1（即该位的前、后半部都有负载波调制），防冲突循环找到第1个冲突位将其置1（排除该位为0的卡），然后查第2个，依次排除，最后不再有冲突的SN即为最后读取的SN。

SmartCardSmartCardMIFARE1卡防冲突特性q利用每张卡全球唯一的SN实现二进制树状搜索防冲突算法。

例：

SN1：

420A7E00SN2：

420A7E01SN3：

421A7E01冲突1选择SN2、SN3冲突2选择SN3SmartCardSmartCardPOWEROFF状态IDLE状态READY状态ACTIVE状态HALT状态RESETREQUEST命令ANTICOLLISION命令启动防冲突循环读取卡回送的UID（SN）HALT命令SELECTUID命令应用：

AUTENTICATION/READ/WRITE/INC/DEC命令WAKEUP命令MIFAREMIFARE卡卡卡卡防冲突流程防冲突流程防冲突流程防冲突流程SmartCardSmartCardMIFARE1卡特点：

支持多卡同时操作q卡芯片与读写芯片中都内嵌防冲突模块，可实现真正的（硬件）防冲突，可高速识别天线范围内的多张卡，适应多人同时刷卡。

SmartCardSmartCardSelectTag选择卡片操作qSelectTag操作将选中AntiCollision操作所读取的SN对应的卡，使该卡进入激活状态，只有该卡才能进行后续的认证及访问操作。

qMCM发送Select命令（93H+70H+SN及校验码）q卡接收该命令后将MCM发送的SN与自己的序列号比较，若一致则该卡被激活（ACTIVE），其他卡则仍留在READY状态。

被选择（激活）的卡将回送其容量（SIZE）字节作为应答。

SmartCardSmartCardq防冲突测试防冲突测试

（1）分别读出并记录二张MIFARE1卡（分别记为1#卡、2#卡）的序列号，及其扇区0块1的内容，记录在报告上。

（2）将二张MIFARE1卡同时放置在读写器天线有效工作范围内，在RFDEMO软件中执行读操作，根据读出的SN找出被选中的卡（例如为1#卡）。

（3）在RFDEMO软件中执行写操作，修改扇区0块1的内容并将数据记录在报告上。

（4）将被选中的卡撤离读写器天线有效工作范围，读出另一张卡（例如2#卡）的扇区0块1的内容，并将数据记录在报告上。

（5）取走（4）中的卡，重新读出并记录被选中的卡的扇区0块1的数据，并记录在报告上。

（6）比较上述实验数据，说明MIFARE1卡是否具备防冲突功能。

SmartCardSmartCard小结：

MIFARE1卡特点q真正的防冲突：

卡芯片与读写芯片中都内嵌防冲突模块，可实现真正的（硬件）防冲突，可高速识别天线范围内的多张卡。

SmartCardSmartCard进阶项目q将2张以上的MIFARE1卡置入天线工作范围内，运行程序，该程序是否能实现防冲突功能？

q设卡的扇区1块0用于存储公交预付金额（存储格式自拟），请修改程序以实现公交收费。