基于MF RC500的Mifare射频卡读写器设计

3．2 程序设计 

    设计思想：当有Mifare1射频卡进入距离射频天线100ram内，读卡器就可以读到卡中的数据。系统单片机要将所读数据进行分析处理，如果符合条件，则读卡成功指示灯闪一下，蜂呜器呜叫一声。并将卡片数据与当前时间一起存入单片机内的EEPROM．并在LED显示器上显示卡数据。没有卡进入读卡器工作范围时，在显示器上显示当前时间。若读卡出错，显示出错标志。在与上位机通讯时。将单片机内部EEPROM存入的信息发往上位机。

    单片机程序包括以下几个部分：读写器按键处理程序、读写卡程序、数据存储程序、与上位机的通讯程序、显示驱动程序、时基生成程序。以下重点介绍读写卡程序的设计。

    读写卡过程包括装载密码、询卡、防冲突、选卡、验证密码、读写卡和停卡。这一系列操作必须按固定的顺序进行。在没有射频卡进入射频天线有效范围时，在低5位显示当前时钟；当有射频卡进入到射频天线的有效范围，读卡程序验证卡及密码成功后．将卡号和读卡时间及相关数据作为一条记录存入EEP—ROM存储器中，并在LED显示器高5位上显示卡号。

    (1)询卡过程：当一张Mifare卡处在卡读写器的天线工作范围之内时。MCU将通过MF RC500发送一个询卡请求，询卡请求有两种，一种是request all，这指令是非连续性的读卡指令，只读一次；另一种是re—quest std，这是连续性的读卡指令。当卡片收到该指令后，卡片内的ATR将启动．并将卡片的Block 0中的卡片类型(TagType)号共2个字节传送给读卡器，从而建立卡片与读卡器的第一步通信联络．完成询卡过程。
    (2)防冲突：如果有多张Mifare卡片处在卡片读写器的天线工作范围之内．MF RC500能检测出来并通知到MCU。此时MCU通过防冲突算法来与每一张卡进行通讯。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，MCU根据卡片的序列号来保证一次只对一张卡进行操作。(根据ISO14443协议，M1型卡传统的防冲突算法是动态二进制检索树算法。它首先利用MANCHESTER编码“没有变化”的状态来检测碰撞位，然后把碰撞位设为二进制“1”，用SELECT命令发送碰撞前接收的部分卡片序列号和碰撞位，如果卡片开头部分序列号与其相同，则做出应答，不相同则没有响应。以此来缩小卡片范围，最终达到无碰撞)。
    (3)选卡：通过以上两步以后，MCU选取一张卡的序列号进行通讯，即选卡。
    (4)验证密码：选定要处理的卡片之后，MCU确定要访问的扇区号，并对该扇区密码进行密码校验，在三次相互认证之后就可以通过加密流进行通讯。(在选择另一扇区时，必须进行另一扇区密码校验。)
    (5)读写卡：读写操作是对卡的最后操作，包括读(Read)、写(Write)、增值(Increment)、减值(Decre-ment)、存储(Restore)和传送(Transfer)等操作。
    (6)停卡：当一系列的操作完成后，MCU发送一个停卡命令给卡片，使其退出工作。

在非接触通讯中，为了保证读写器和卡片之间数据传递完整、可靠，采取以下措施：一是防冲突算法，二是通过16位CRC纠错，三是检查每字节的奇偶校验位，四是检查位数，五是用编码方式来区分“1”、“O”或无信息。

    为提高处理和响应速度，程序设计采用单片机汇编语言和C语言混合编程。中断服务程序采用汇编语言编写．其它程序采用C语言编写。主程序流程图如图6所示。 

4 结束语

    本文设计了基于MF RC500的Mifarel射频卡嵌入式读写器。经实践验证．本系统能对范围内的多个卡准确无误地读写。在此读写器的基础上，稍加修改就能开发成不同的射频识别应用系统，对RFID的推广具有一定的实用价值。

参考文献：
[1]游战清，李苏建．无线射频识别技术(RFID)理论与应用[M]．北京：电子工业出版社。2004．
[2]Klans Finkertzeller[德]著，吴晓峰译．射频识别技术(第3版)[M]．北京：电子工业出版社，2006．
[3]徐新民，张春升．TEMIC系列射频卡及其应用叨．电测与仪表，2002，(1)：49—52．
[4]Philips．MF RC50 m#y Integrated ISO 14443A Reader IC[R]，2002．

作者简介：
李和平(1971一)，男，汉族，娄底职业技术学院电子学讲师，高级技师，湖南大学电气与信息工程学院硕士研究生。主要研究方向为电子技术应用。Email：lhp1397381200l@sina.com
黎福海(1964一)，男，汉族，湖南大学电气与信息工程学院教授，目前研究领域为数字信号处理和集成电路。