基于FM1702SL的射頻讀寫(xiě)器系統設計

　系統設計

　　系統框圖如圖1所示，系統由MCU、鍵盤(pán)、EEPROM、FMl702SL、液晶屏、485通信模塊組成。MCu控制FMl702對Mifare卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作，再根據得到的相應數據對液晶屏、EEPROM進(jìn)行相應的操作。MCU 與PC機通過(guò)485,總線(xiàn)通信，即使PC機與MCU之間通信發(fā)生異常，MCU也可以獨立工作，在與PC機通信恢復之后，MCU可以將備份在EEPROM中的信息再傳給PC機。

　　P8912C931是一款單片封裝的微控制器。P89LPC931采用了高性能的處理器結構，指令執行時(shí)間只需2～4個(gè)時(shí)鐘周期。 P89LPC931集成了許多系統級的功能，這樣可大大減少元件的數目和電路板面積，并降低系統的成本。EEPROM用的是FM24C64L，它是一款以 I2C為操作方式的存儲芯片。液晶驅動(dòng)芯片是PCF8576，也是以I2C為操作方式。整個(gè)系統用12V電源供電，再由穩壓芯片2576穩壓成3.6V。

　　工作原理

　　Mifare卡包含一片容量為8K位EEPROM，為16個(gè)扇區，每個(gè)扇區為4塊，每塊16個(gè)字節，以塊為存取單位，每個(gè)扇區有獨立的一組密碼及訪(fǎng)問(wèn)控制。每張卡有唯一序列號，為32位。無(wú)電源，自帶高頻天線(xiàn)，內含加密控制邏輯和通訊邏輯電路。

　　信息存儲在Mifare卡里，讀寫(xiě)器與Mifare卡通過(guò)各自的天線(xiàn)建立起二者之間非接觸信息傳輸通道。當Mifare卡進(jìn)人系統的工作區域時(shí)，讀寫(xiě)器向Mifare卡發(fā)一組固定頻率的電磁波，Mifare卡內有一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫(xiě)器發(fā)射的頻率相同，在電磁波的激勵下，Lc諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內有了電荷，在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個(gè)電容內儲存，當所積累的電荷達到2V時(shí)，此電容可做為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內數據發(fā)射出去或讀取讀寫(xiě)器的數據。通過(guò)調整天線(xiàn)驅動(dòng)電壓可以改變通信的最長(cháng)距離。

　　FMl702SL與MCU的接口電路

　　電路如圖2所示，MCU與FMl702SL是通過(guò)SPI總線(xiàn)通信的，采用中斷工作模式。需要注意的是在FMl702SL復位后，必須進(jìn)行一次初始化程序以便初始化SPI接口模式，而且可以同步MCU和FMl702SL的啟動(dòng)工作。

　　讀寫(xiě)器天線(xiàn)的設計

　　根據互感原理可知，半徑越大、匝數越多，讀寫(xiě)器上的天線(xiàn)和卡上的天線(xiàn)的互感系數就越大。根據國際標準的要求，卡和讀寫(xiě)器的通信距離為10cm。天線(xiàn)可等效成R、L、c并聯(lián)回路，示意圖如圖3所示，圖3中，L為天線(xiàn)的自感，R為天線(xiàn)的等效電阻，C為天線(xiàn)的分布電容。圖4為天線(xiàn)的PCB圖。

　　設計天線(xiàn)時(shí)還要注意天線(xiàn)的品質(zhì)因數。國際標準ISOl4443規定無(wú)論TYPEA或TYPEB非接觸式IC卡，讀寫(xiě)器和卡之間的數據傳輸速度為 106kbit／s，載波的頻率f0=13.56MHz，因此，每一位的數據維持的時(shí)間tO=106／104k=9.44μs，TypeA類(lèi)射頻卡智能卡讀寫(xiě)器到射頻卡的信號編碼是修正米勒編碼，傳送每一位數具有t=3μs的載波中斷，因此，該信號的帶寬近似為 B=lT=1／3μs=333.333kHz，故天線(xiàn)的品質(zhì)因數Q= fO／B=13.56 MHz33.333kHz=35，天線(xiàn)的傳輸帶寬與品質(zhì)因數成反比關(guān)系。因此，過(guò)高的品質(zhì)因數會(huì )導致帶寬縮小，從而減弱讀寫(xiě)器的調制邊帶，會(huì )導致讀寫(xiě)器無(wú)法與卡通信。

　　讀寫(xiě)器對卡的操作流程