代兴起的种天线的非接触方式的自动识 别技术，是近几年发展起来的前沿科技项目。该技术主要是利用射频信号通过空 间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的。射频识别技术的 显著优点在于非接触性，因此完成识别工作时无需人工干预，能够实现识别自动 化且不易损坏可识别高速运动并可同时识别多个射频标签，操作快捷方便射 频标签不怕油渍灰尘污染等恶劣环境，且可以穿透非金属物体进行识别，抗干 扰能力强。技术与互联网通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品跟 踪与信息共享。研究技术,发展产业对提升社会信息化水平促进经 济可持续发展提高人民生活质量增强公共安全与国防安全等方面产生深远影 响，具有战略性的重大意义。 因此，技术已在世界各地得到广泛的应用，以美国日本和欧洲的发 达国家对该技术应用研究已达到相当高的水平，而我国处于岂不状态，大多采用 了引进的技术成果。所以研究该技术已成为我国当今社会发展的必然趋势。另外 技术是个崭新的技术应用领域，它不仅涵盖了微波技术与电磁学理论， 而且包括通信原理及半导体集成电路技术，是个多学科综合的新兴学科。因此 对技术的认识和应用研究具有深远的理论意义。 现在，射频识别技术作为种新型的自动识别技术，也将在中国很快地普及。 典型的射频识别应用系统由非接触式卡非接触式卡读卡器和应用系统组 成，其中非接触式卡读卡器是连接非接触式卡和应用系统的桥梁，是射频 识别应用系统中的关键部件，而且现在的发展趋势要求射频识别系统要有更高的 安全性，因此设计款安全有效地读卡器有着重要的商业价值意义。 读卡器国内外现状及前景 相比传统的识别系统具有信息量大，通过无线通信方式可重复读写数 据，保密性极好，环境适应能力强，使用寿命更长。随着技术的进步，应 用领域日益扩大，现已涉及到人们的日常生活的各个方面，并将成为未来信息社中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 会建设的项基础技术。目前第二代身份证公共交通等都广泛采用了这项技术， 超市如沃尔玛采用电子标签管理商品。现射频识别技术在中国还处于个迅猛发 展的阶段，前景十分广阔，相信随着技术越来越成熟，射频识别技术与其它技术 样走进我们日常生活的各个角落，使我们的生活更加方便快捷。 技术在国外的发展较早也较快，在美国英国德国瑞典日本等 国家目前都有成熟且先进的系统。其中低频近距离系统主要集中在 ，高频远距离系统主要集中在频段 ，频段远距离系统在北美得到了很好的发展，在欧洲有源得 到了较多的应用，在日本和欧洲均有较为成熟的有源系统。 国内读卡器按照应用场合的不同出现全面发展的态势，有读写器模块 便携式读写器超高频读写器高频读写器双频标签读写微波读写器 低频读写器等各种各样的产品供应，这些产品有适合远距离读写有近距离读写 的。他们都有个共同的特点，同质化严重，各产品之间的差别不大，性能也相 近，基本上采用读卡器芯片加单片机的结构，而核心技术并不在自己手中，缺乏 成套系统的自主知识产权。 目前，典型应用领域包括车辆道路交通自动收费管理旅客 航空行包自动识别分拣转运管理车辆出入控制金融卡产 品加工过程自动控制物流仓库自动管理门禁管理图书馆图书管 理防伪技术。随着技术的进步，读卡器会朝着多功能如条码识别无线数 据传输以太网传输等方向发展，读卡器的成本也会越来越低，同时阅读器将实 现多制式多频段兼容，多功能多制式小型化模块化嵌入式方向是读卡器 发展的趋势。 本课题主要研究内容及论文主要内容 在本课题主要研究内容中说明下你所负责研究的重点内容，即软件设计 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 第二章射频识别系统技术及相关理论 射频识别系统原理 从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型 初级与次级之间的能量传递及信号传递，在高频段基于雷达探测目标的空间 耦合模型雷达发射的电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机。 射频标签与读卡器之间的电磁耦合包含两种情况种情况是电感耦合。在 电感耦合方式中读卡器的天线相当于变压器的初级线圈，射频标签的天线相当度读写卡系列芯片家族的新成员，与 和有不少相似之处，同时也具备诸多特点和差异。它与主机间 的通信采用连线较少的串行通信，且可根据不同的用户需求，选取或 串行类似模式之，有利于减少连线，缩小板体积，降低成 本。 支持接口 字节发送和接收的缓存 页，每页个寄存器，共个寄存器 具有硬件掉电软件掉电发送掉电三种节电模式 支持和通信协议 天线设计 天线的作用就是产生磁通量，为卡片提供电源，在读写设备和卡片之间传送 信息，天线的有效电磁场范围就是系统的工作区域。 声音提示及显示部分 非接触式卡读写器进行读写操作时发出提示音，发声的器件选用蜂鸣 器，该器件使用方便价格便宜。单片机的口驱动能力有限，不能直接驱动 蜂鸣器发声，通过三极管来驱动蜂鸣器。显示部分采用液晶显示模块。 第五章读卡器系统软件驱动程序设计 读卡器硬件必须在软件的控制下进行工作，第四章主要描述读卡器系统软件 设计的原理，读卡器和卡的通信的流程，系统的初始化防碰撞身份 验证和读写操作等模块。所有驱动程序是在公司的基准程序基础上进行中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 的开发，开发环境采用程序的每部分按模块化设计成个文件，单 独调试通过后，再在环境下加入到工程文件中会变成文件，写入 单片机芯片中进行调试运行。 相对于公司生产的其他基站芯片如等， 简化了内部系统结构，去掉了片内。从而大大缩减了芯片命令集。另外， 对载波调制电路，发送电路和解调解码电路的控制也相应简化，去掉了校准接 收电路时钟时钟校准发送与接收时钟相位等繁琐的操作。般而言，单 片机与的通信流程如图所示。 图 根据和卡问传送的控制流数据的不同，通信过程中可能会出 现不同的状态。对各种状态须作不同处理，这正是软件系统开发的难度所在。下 面给出命令集中个最基本命令和执行过程中可 能遇到的通信状态及处理。这两个命令分别实现向卡发送接收数据和加 密认证功能。实际上，通过它们即可完成对卡的所有操作，包括 等。 命令集的实现 主要的状态指示寄存器包括和中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 等。软件处理的思路通过得到内部中断状态 由中断判断与卡的通信流程信息，从而决定是否进行下流程处 理若中断指示有发生，则需进步读取的内容，据此返回字。 命令 命令的具体执行过程读取中的所有数据，经基带编 码和数字载波调制后通过通信接口以射频形式发送到卡发送完毕后通 过通信接口检测有无卡发送的射频信号回应，并将收到的信号解调解 码后放入中。分析以上命令执行过程，可以得到处理该命令的 算法流程图，如图所示。 图 为了处理卡在读卡器产生的电磁场中激励后，未完成处理义从激励中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 场中拿开的情况，软件中启用了芯片内部的定时器。若超过设定的时间未 得到卡片应答，则中止与卡的通信，返回卡无反应的信息。 从图中可以看出命令的核心处理方法根据相关通信状态指 示寄存器的内容返回各种状态字，若有位冲突，则进步返回位冲突位 置。命令不处理面向比特的帧，这种帧只可能在卡防冲突循 环中出现。为了保持命令对各种卡命令的普适性，该命令只 完成帧的发送和接收，不对帧信息作处理，所有位冲突处理留在函数外进行。 需要注意的是，命令不能自动中止，在任何情况下从该命令返回 时必须先执行指令使转入空闲态。 命令 简化了与卡的加密认证操作，用个命令代替了 原来需要的和两条命令。命令执行的最终 目的在于开启的加密认证单元。该指令执行成功后，芯片与 卡间的通信信息将首先加密，然后再通过射频接口发送。从本质上讲， 是条变相的命令，其算法流程图与图致。但芯片内部已 经对通信过程中的各种通信状态作了相应处理，且该命令执行完后自动中止，因 此用户只须检测定时器状态和寄存器状态来判断执行情况。实际上， 只可能有种状态与卡通信帧格式，此时 该命令不能打开加密认证单元，用户必须重新执行认证操作。 执行过程中将依次从中读取字节认证模式字节 要认证的块号字节密钥和字节射频卡号等信息，在命令执行 前必须保证这字节数据完整地保存在中。认证模式有密钥认证和 密钥认证两种，般选用密钥认证。 次认证只能保证对卡的个扇区中的个数据块解 密，若要操作其他扇区的数据用户还须另外启动对该扇区的认证操作。 卡操作程序设计 对卡的操作分为请求反碰撞选择认证读写增值减值 存取和传输，对卡的操作流程图如图所示，具体描述如下中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 请求操作 当有卡进入读写器天线作用范围内，读写器发出命令。卡 上的将启动，将卡上的第扇区的第块上得卡片类型号共 个字节数据发给读写器，建立卡与读写器的第步通信联络。如果不进行请求操 作，接下去的操作无法进行。 请求函数如下 , 是输入参数，时输入命令代码， 时输入参数 是输出，返回个字节的卡类型号。中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 操作成功返回值为。 反碰撞操作 在请求操作之后，要进行的是反碰撞操作，得到张卡的序列号。当多张 卡同时处于读写器天线作用范围内，读写器与张卡进行通信， 取得徐序列号。由于卡的序列号全球唯，不可能重复，保证下步只 对张卡操作。 反碰撞函数如下 是输入，存放序列号的内存单元首地址。 操作成功时函数返回值为 卡选择操作 在卡成功完成请求，反碰撞操作后，进行的操作是卡选择。对指定 序列号的卡进行选择操作，选中的卡可以进步同进行通信，其余的卡恢 复到初始状态。 卡选择操作函数 是输入，卡的序列号。 操作成功时函数返回值为 认证操作 为了访问卡的存储器中存放的数据，必须进行认证操作。认 证的过程从内部开始。用户首先要将正确的密钥放入的密钥缓冲区 中，然后比较的密钥缓冲区中存放的密钥与卡尾