一款专用射频读卡器的软件系统的设计及实现

引 言
随着北京市政交通一卡通工程和门禁系统的普及，射频技术在消费电子、通信设备、工业控制等领域也取得了飞速的发展。因此在硬件设备大部分相同的情况下，软件系统就成了该设备性能好坏的关键。本文主要介绍一款专用射频读卡器的软件系统的设计及实现。

1 系统概述

本系统主要作为一种专用的训练器材。除具备通用的Mifare卡的读写器功能外，还可作为一种专用的训练评估工具。例如将该设备安装在跑道的周围，并将MifareOne卡安装在测试者的鞋上，每个训练者都有自己的ID号。当他从起跑线起跑时，安装在起跑线的专用读卡器就会将自己的设备ID号和当时的时间写入测试者的MifareOne卡中；当经过下一个基站时读卡器会将自己的设备ID和当时的时间写入测试者的Mirare One卡中，同时会将测试者的ID号、姓名等个人信息(包括经过上个测试基站时间)都读进设备中保存。由于Mifare One卡共有16个扇区，每个扇区又分为4块、每块又有16个字节。除了系统使用的外，用户还可以使用的有48×16字节。而通过Mifare One卡存储的数据均不大，只占用一块存储区。换句话说，Mifare One卡的数据存储区可以存储48次，当超过48次时就从前面覆盖数据。所以，在Mifare one卡中存储的永远是最近48个基站的信息。训练结束后，就可以通过主站将各个基站的数据收集起来以评估测试者的信息。而主站和基站之间通信可以采用的方式也是多样的。当主站和基站的距离比较近时，可以采用RS232、RS485，为提高通信质量也可以采用工业总线的方式，如CAN总线、I2C总线或One Wire总线等。当距离比较远时，也可采用无线通信的方式，如GSM等。除此之外，各个基站还可以通过打印机将数据输出。

2 系统硬件框图及工作原理

系统硬件框图如图1所示。主板上电后，读取存储器中的系统设置，然后根据其中的设置初始化整个系统，包括本设备的ID号、主站、从站、开机时间、关机时间、数据的存储方式等。

3 系统的软件结构及特点

整个系统的软件结构框图如图2所示。

整个系统主要是由核心控制单元P89LPC932、与Mi-fare One卡通信的MFRC632、与PC机通信的RS232、提供时间基准的实时时钟芯片PCF8563和存储系统设置数据的存储器AT45DB021等。因此针对本系统整个软件系统的开发也主要分为系统启动、硬件驱动、任务调度等。

4 系统软件设计及实现

4.1 启动代码

在本系统中，主要指在系统刚一上电后先将所有的外围电路和CPU本身初始化成静止状态，然后根据系统的要求将所有的外围电路和CPU本身进行初始化设置。设置完毕后再将CPU的中断源打开。在本系统中，系统一上电首先执行Init_System()函数。部分代码如下：

程序执行完Init_System()函数后执行RcChipReady函数。此函数的功能是初始化MF RC630芯片。

4.2 硬件驱动

4.2.1 PCF8563驱动

由于本芯片是一款标准的I2C总线设备，所以硬件驱动实际上就是标准的I2C总线控制。由于篇幅有限，这里就不介绍了。

4.2.2 MF RC632驱动

MF RC632是MF RC500芯片的升级产品，所以MFRC630的大部分寄存器与MF、RC500均相同，它们对Mifare One卡的操作流程也基本相同。下面介绍对Mifare One卡的操作流程。

(1)Mifare One卡的操作流程

整个系统的工作由对Mifare卡操作和系统后台处理两大部分组成。由于篇幅有限，本文只对Mifare卡的操作流程进行简单介绍。Mifare One卡的操作可以分为以下几项：

①复位请求。当一张Mifare卡片处在卡片读写器天线的工作范围之内时，程序员控制读写器便向卡片发出REQUEST all(或REQUEST std)命令。卡片的ATR将启动，将卡片Block 0中的卡片类型(TagType)号共2个字节传送给读写器，建立卡片与读写器的第一步通信联络。如果不进行“得位请求”操作，读写器对卡片的其他操作将不会进行。

②反碰撞操作。如果有多张Mifare卡片处在卡片读写器天线的工作范围之内，PCD将首先与每一张卡片进行通信，取得每一张卡片的序列号。由于每一张Mifare卡片都具有其唯一的序列号，决不会相同，因此PCD根据卡片的序列号来保证一次只对一张卡操作。该操作PCD得到PICC的返回值为卡的序列号。

③卡选择操作。完成了上述2个步骤之后，PCD必须对卡片进行选择操作。执行操作后，返回卡上的SIZE字节。

④认证操作。经过上述3个步骤，在确认已经选择了一张卡片时，PCD在对卡进行读／写操作之前，必须对卡片上已经设置的密码进行认证。如果匹配，才允许进一步的读／写操作。

⑤读／写操作。对卡的最后操作是读、写、增值、减值、存储和传送等操作。

(2)MF RC500软件开发包移植

在本系统中，主要是将标准的MF RC500软件开