2022年射频刷卡技术归纳 .pdf
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1、引 言射频识别 (Radio Frequency Identification ,RFID) 是利用感应、电磁场或电磁波为传输手段,完成非接触式双向通信,获取相关数据的一种自动识别技术。射频识别卡最大的优点就在于非接触,因此完成识别工作时无须人工干预,适于实现自动化且不易损坏,可识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡,操作快捷方便。目前,射频识别技术己经广泛使用,准备接替目前许多人工完成的工作程序。RFID 技术是一个崭新的技术应用领域,它不仅涵盖了射频技术,还包含了射频技术、密码学、通信原理和半导体集成电路技术,是一个多学科综合的新兴学科。因此,对RFID 技术的认识和研究具有深远的理论意义
2、。随着21世纪数字化时代的到来,基于远程信息化网络管理技术和移动商务的社会需求,RFID 技术智能管理系统将在各个领域中发挥巨大的作用。RFID 技术正在成为一个新的经济增长点,在全球范围内蔓延开来,研究开发RFID 技术有着巨大的经济效益和社会意义。一个典型的RFID 系统一般由RFID 标签、读写器以及计算机系统等部分组成。其中 RFID 标签中一般保存有约定格式的编码数据,用以惟一标识标签所附着的物体。与传统的识别方式相比,RFID 技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理,且操作方便快捷。能够广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等
3、需要收集和处理数据的应用领域,并且认为是条形码标签的未来代替品。RFID 系统的工作原理框图如图1所示。读写器 通过天线发送出一定频率的射频信号:当RFID 标签进入读写器工作场时,其天线产生感应电流,从而RFID 标签获得能量被激活并向读写器发出自身编码等信息;读写器接收到来自标签的载波信号,对接收的信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理;计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性,针对不同的设定做出相应的处理和控制,发出指令信号;RFID 标签的数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑,控制逻辑接收指令完成存储、发送数据或其他操作。RFID 针对常用的接触式识别系统的缺点
4、加以改良,采用射频信号以无线方式传送数据资料,因此识别卡不必与读卡机接触就能读写数据资料。1 系统总体简介本系统以AT89252 单片机为控制核心,利用RFID 读写基站U2270B 对 Temic 公司的射频卡 (本系统使用EM4100卡)进行数据的读写。在通信方面使用USB 高速通信接口, 采用南京沁恒公司的USB 主控芯片CH375。数据库的存储管理利用SD 卡。系统总体框如图2所示。2 RFID 读写模块U2270B 的载波频率为 100150 kHz,其调制方式为曼彻斯特码和双相位码。U2270B 的电源供给可为 5 V 的稳压电源或者是12 V 的汽车蓄电池。 它可以为 RF 场提
5、供能量, 其中在短距离运用时,外围驱动电路简单。 U2270B 还具有信号微调能力, 而且其读写距离可达710 cm。U2270B 还具有电压输出功能可以给微处理器或其他外围电路供电。U2270B 具有省电模式和STANDBY 控制可选, 所以设计基站电路时可以按照功能的不同要求,设计基站的外围电路。具体电路图如名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 8 页 - - - - - - - - - 图3所示。本系统采用 9 V 电池供电,并通过STANDBY 端进行省
6、电模式的控制。同时通过桥式二极管来增强读写距离。通过调整 RF 引脚所接电阻的大小,可以将内部振荡频率固定在150 kHz,然后通过天线驱动器的放大作用,在天线附近形成150 kHz的射频场,当射频卡进入该射频场内时,由于电磁感应的作用,在射频卡的天线端会产生感应电势,该感应电势也是射频卡的能量来源。数据写入射频卡采用场间隙方式,即由数据的“O ”和“1”控制振荡器的启振和停振,并由天线产生带有窄间歇的射频场,不同的场宽度分别代表数据 “O ” 和“1”,这样完成将基站发射的数据写入射频卡的过程,对场的控制可通过控制芯片的第6脚(CFE 端)来实现。由射频卡返回的数据流可采用对射频卡天线的负载
7、调制方式来实现。射频卡的负载调制会在基站天线上产生微弱的调幅,这样,通过二极管对基站天线电压的解调即可回收射频卡调制数据流。应当说明, 与 U2270B 配套的射频卡返回的数据流采用的是曼彻斯特编码形式。由于 U2270B 不能完成曼彻斯特编码的解调,因此解调工作必须由微处理器来完成,这也是U2270B 的不足之处。3 射频卡模块射频卡选用的EM4100 卡是由瑞士微电生产的一款用于只读射频卡信息传输的集成芯片。射频卡由IC 芯片、 感应线圈组成, COIL1与 COIL2 为感应线圈接口。 全波整流电路、 CSUP 可以将线圈感应产生的能量保存供给芯片作为工作电源;时钟选取电路将筛选频率12
8、5 kHz的载波作为时序发生电路的基准时钟源;内存中64位数据依次串行输出,通过编码模块输出曼彻斯特码;最后信号通过调制电路再由感应线圈发射出去。图4为 EM4001芯片内部功能图。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 8 页 - - - - - - - - - EM4100全部的数据位为 64位,它包含 9个开始位 (其值均为 ,1?)、40个数据位 (8个厂商信息位 +32个数据位 )、14个行列奇校验位 (10个行校验 +4个列校验 )和1个结束停止位。
9、EM4100在向读卡机或PC 机传送信息时,首先传送9个开始位,接着传送8个厂商信息或版本代码,然后再传送 32个数据位。其中 15个校验以及结束位用于跟踪包含厂商信息在内的40位数据。当EM4001上电初始化后,便依次将这64位数据反复输出,直到卡片离开基站读写器失电为止。图5为 EM4100芯片内部数据格式。数据信息采用曼彻斯特编码,然后调制到载波上,影响感应线圈工作。数据“O ” 对应着电平下跳,数据“1”对应着电平上跳。5 SD 卡控制模块SD 卡有两种总线协议, SD 协议和SPI 协议。现在绝大部分微控制器都集成SPI 接口,所以利用这种方式与SD 卡通信相对简单方便,但 SPI
10、协议在数据交换时只允许1 位数据串行传输,所以速度受到限制。在SD 协议下,允许强大的1 线到 4 线数据传输,这样就提高了传输速度。 但 SD 总线时序要求严格,如果用软件模拟不仅复杂繁琐,而且可靠性也不高,W86L388D 支持 SD 方式的 4 线数据传输,并且根据所收到的命令能自动产生相应的SD 时序,从而方便用户的使用,提高了系统的性能。W86L388D 为台湾华邦公司的SD 卡桥接芯片。 W86L388D 有 8 位数据与 16 位数据宽度可以选择,并且有专门的端口进行SD 卡的检测与读写保护。W86L388D 的工作电压为33 V,所以在与 89S52 单片机进行通信的时候必须经
11、过一个470 的电阻进行分压处理。W86L388D 的电路图如图7 所示。6 结 语射频识别技术最大的优点就在于非接触,因此完成识别工作时无须人工干预,适于实现自动化且不易损坏,可识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡,操作快捷方便。所以,目前已经广泛使用,准备接替许多人工完成的工作程序。读卡器的设计主要用软件来实现射频信号的调制和解调,以实现对Teinic 卡片的读和写操作。利用CH375 芯片来实现系统的USB通信及数据的传输,利用SD 卡实现数据及原始数据库的存储,同时利用SD 卡桥接芯片W86L388D 来实现简单便捷的SD 卡 SD 模式的通信操作。名师资料总结 - - -精品资料欢
12、迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 8 页 - - - - - - - - - 智能射频卡的工作原理智能射频卡在校园一卡通系统中的应用银行接口子系统的实现方法2007-12-01 15:33:06| 分类:一卡通 |字号大 中小 订阅关键词 : 射频卡校园一卡通银行接口 RF 卡 无线 Mifare 【提要】本文概要介绍了智能射频卡的工作原理,并重点阐述了该卡在校园一卡通系统中的应用以及银行接口子系统的实现方法。1 、引言智能射频卡(简称射频卡或RF卡)是世界上最近几年发展起来的一项新技术,它
13、成功地将射频识别技术和IC 卡技术结合起来,将具有微处理器及大容量存储器的集成电路芯片和天线封装于塑料基片之中,以无线方式传送数据。外形与普通的信用卡基本相同,信息是靠卡中的集成电路进行存储和处理。RF卡在读写时处于非接触操作状态,避免了由于接触不良所造成的读写错误等误操作,同时避免了灰尘、油污等外部恶劣环境对读写卡的影响。它具有下述优良性能:(1)操作简单、快捷。RF卡采取无线通迅方式,使用时无方向要求,所以使用起来十分方便。(2)防冲突。RF卡中存有快速防冲突机制,能防止卡片之间出现数据干扰,因此终端可以同时处理多张卡片。( 3)便于一卡多用。RF卡中有多个分区,每个分区又各自有自己的密码
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