AT88RF020在学校就餐管理系统中的应用

1 概述  

现在，在一些就餐比较集中的大、中专及中学里，学生的就餐基本上采用微机管理，学生凭一张非接触式的RFID卡就可以很方便地在学校食堂消费。有些学校还采用了校园一卡通，只要持有一张合法的RFID卡，就可在全校范围内的公共消费场所进行消费。

RFID(Radio Frequency Identification)即射频识别卡或是感应式电子芯片。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动的物体，并可同时识别多个标签，操作快捷方便。AT88RF020就是Atmel公司生产的非接触式RFID卡。  

2 RFlD卡AT88RF020的特点  

◇AT88RF020是13．56 MHz射频卡，遵循ISO／IEC 14443 Type B协议;

◇容量为2048位；

◇每张卡有唯一序列号；

◇带有加密和锁定功能；

◇一个一次性计数器；

◇所有传输信息中包括一个字节的循环校验码；

◇写时间为3 ms；

◇写次数为100 000次；

◇工作环境是O～70℃。

3 RFID射频识别技术的组成及工作原理

3．1 RFID系统的基本组成  

①标签(tag，即射频卡)。由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。图1是RFID芯片AT88RF020的内部结构原理图。

  

②阅读器(reader或叫读卡器)。读取(除读卡外还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。  

③天线(antenna)。在标签(射频卡)和读卡器之间传递射频信号。

有些系统还通过读卡器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主系统)连接，进行数据交换。  

3．2 RFID系统的基本工作原理  

读卡器通过发射天线发送一定频率(如13．56 MHz)的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活。射频卡将自身编码等信息通过射频卡的内置发射天线发送出去。系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到读卡器，读卡器对接收的信号进行解调和解码，然后送到后台主系统进行相关处理。主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。  

3．3 RFID系统读卡器的结构及工作原理  

对读卡器而言，在耦合方式(如电感-电磁)、通信流程(如FDX、HDX、SEQ)、从射频卡到读卡器的数据传输方法(如负载调制、反向散射、高次谐波)以及频率范围等方面，不同的非接触传输方法有根本的区别。但所有的读卡器在功能原理上，以及由此决定的设计构造上都很相似，所有阅读器均可简化为高频接口和控制单元两个基本模块。高频接口包含发送器和接收器，其功能包括：产生高频发射功率以启动射频卡并提供能量；对发射信号进行调制，用于将数据传送给射频卡；接收并解调来自射频卡的高频信号。不同射频识别系统的高频接口设计具有一些差异，电感耦合系统的高频接口原理如图2所示。

  

读卡器控制单元的功能包括：与应用系统软件进行通信，并执行应用系统软件发来的命令；控制与射频卡的通信过程(主-从原则)；信号的编解码。对一些特殊的系统还有执行反碰撞算法，对射频卡与阅读器问要传送的数据进行加密和解密，以及进行射频卡和读卡器间的身份验证等附加功能。  

4 RFID卡AT88RF020的存储结构  

Atmel的AT88Rt020射频卡芯片有2048位的存储容量，分成32页，每页8个字节，存储组织结构如表1所列。  

表1中标有“—”的字节由用户定义，出厂时初始值为0。  

①Pseudo Unique PICC Identifier。卡唯一序列号，卡序列号由卡厂家写入，不能被修改。  

②Applicatlon Data。应用数据，这个数据被作为ATQB回复信息的一部分由卡传输到读写器中。  

③counter。计数器，每执行一次COUNT指令，计数器的值就加1，初始值由厂家设为0。  

④Signature。签名(用于加密)，这个数据位于第2页的前6个字节，可以通过COUNT指令修改，counter和Signature 可以提供更进一步的安全保护。  

⑤Password。密码，密码放在第3页中，不能读出。  

⑥Lock Bits。锁定位，位于第0页，验证密码后，能用LocK命令修改。锁定位中的每一位与内存各页对应，如果某位被设为“1”，则对应的页就被锁死，不能再进行写操作，也没有机制解锁，所以某页一旦被锁，其内容再也不能修改，出厂初始值为0。

AT88RF020通电或重启的工作流程如图3所示。