基于单片机AT89C51CC01和FM1712芯片的射频卡读写器的设计

时间T0=106/104k=9.44μs。TYPEA类射频智能卡读写器到射频卡的信号编码是修正米勒编码，传送每一位数都会具有3μs的载波中断，因此，该信号的带宽近似为B=1/T=1/3μs=333.333 kHz。这样，天线的品质因数应为：Q=f0/B=13.56 MHz/333.333kHz=35。由于天线的传输带宽与品质因数成反比关系，因此，过高的品质因数会导致带宽缩小，从而减弱读写器的调制边带。导致读写器无法与卡通信。

5 硬件接口电路设计

图3所示是该读卡器的硬件接口电路。由图3可以看出，MCU与FM1712是通过SPI总线通信的。本系统采用中断(INT1)工作模式，即MCU利用FM1712提供的中断信息对其进行控制。需要注意的是，FM1712复位后必须进行一次初始化程序以视始化SPI接口模式，这样还可以同步进行MCU和FM1712的启动工作。另外，根据系统的需要，也可以采用查询方式对FM1712进行操作。

6 读写器对卡的操作

FM1712内部有8个寄存器页，每页有8个寄存器，每个寄存器有8位数据。这些寄存器是统一编址的(从0x00到0x3F)，MCU通过SPI接口与FM1712通信来对这些寄存器进行设置。如MCU需要让FM1712执行某个命令(Transceive)，就可以把此命令的代码(1E)写入Command寄存器。必须注意的是，MCU对卡片的操作不是简单的一条指令所能完成的，其中必须有对FM1712内部硬件寄存器的设置。其操作如图4所示。以下是对卡的操作定义。

(1) 初始化：包括对MCU的初始化和对各硬件寄存器设定初始值、打开RF场以及看门狗复位等操作;同时要初始化FM1712的SPI接口和定时器。设置定时器控制寄存器，并打开TX1、TX2。

(2) Request (请求)：当一张Mifare卡片处在卡片读写器的天线工作范围之内时，程序员可控1制读写器向卡片发出REQUEST all(或REQUESTstd)命令，以启动卡片的ATR将卡片Block0中的卡片类型(TagType)号共2个字节传送给读写器，从而建立卡片与读写器的第一步通信联络。如果不进行复位请求操作，读写器对卡片的其它操作将不能进行。

(3) Anticollision Loop(防冲突机制)：如果有多张Mifare卡片处在卡片读写器的天线工作范围之内，PCD将首先与每一张卡片进行通信，以取得每一张卡片的系列号。由于每一张Mifare卡片都具有其唯一的序列号而决不会相同，因此，PCD可根据卡片的序列号来保证一次只对一张卡进行操作。该操作后，PCD得到PICC的返回值即为卡的序列号。

(4) Select Tag(选择卡片)：完成上述步骤之后，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。

(5) Authentication(三次相互验证)：经过上述步骤并在确认已经选择了一张卡片时，读写器在对卡进行读写操作之前，还必须对卡片上已经设置的密码进行认证。如果匹配，才允许进一步进行读写操作。

(6) 读写操作：对卡的最后操作就是读、写、增值、减值、存储和传送等操作。在每一个加值和减值操作后都必须跟随一条Transfer传送指令。这样才能真正地将数据结果传送到卡片上。如果没有传送指令，数据结果仍将保持在数据缓冲寄存器中。

(7) 若循环询问是Request All指令，那么，在处理完一张卡片后，还要判断是否还有未处理完的卡片。

7 结束语

IC卡以其高度的信息集成及安全性已经融入当今信息技术的主流之中。本文介绍的读写器所用的读卡芯片FM1712是一款优秀的新型国产芯片，经实验证明，基于该芯片设计的Mifare卡读写器，工作十分稳定。此外，在此读写器的基础上，只要稍加改动还能开发成不同的射频识别应用系统，因而具有很好的市场前景。