射频卡应用中的曼彻斯特码解码技术

    0 引言 

    射频卡，也叫非接触式IC 卡，目前正广泛地应用于各个领域。射频卡内集成了芯片、感应天线及电容等元件。读写时，将射频卡靠近读卡器，读卡器天线发出的电磁波在射频卡内的天线上产生感应电流，为卡内集成芯片提供能量。而该芯片内预先存储有一个唯一身份辨识号码，该号码被编码以后调制天线上的电流信号，再以电磁波的形式传递回读卡器[1]。大多数射频卡将卡内的身份辨识号码(ID号码)编码为曼彻斯特码，然后由单片机进行解码。 

    然而，目前的很多单片机解码程序采用定时查询或考察信号的边沿状态的方式解码，这些解码方法对天线上的载波频率要求比较高，对定时的准确度要求也比较高，当载波稍微偏离规定的范围内时将不能正确读卡。本文介绍了一种新的解码技术，载波频率的偏移对解码没有任何影响，而且不用检测信号的边沿状态，从而更加可靠、快速地读卡。 

    1 读卡原理 

    现在以卡内封装有EM4100 A6 芯片的只读射频卡为例来介绍这种曼彻斯特码的解码技术，其基本的原理如图1所示。 

    当解码芯片EM4095 的天线上产生谐振、有恒定125KHz左右的载波信号后，通过电磁场的感应，EM4100 的天线上也将产生同频率的载波信号，EM4100 将卡内的64 位曼彻斯特编码的身份辨识号码调制到此载波信号上面，通过信号的耦合，EM4095 的天线上也产生带有64 位ID 号码的调制信号，然后通过EM4095的解调系统，滤除载波[2][3]，将64 位数据传送给单片机，由单片机再解码出其中的ID 号码。 

    射频卡内的EM4100 芯片内部有预先存储的不可改写的64 位数据，当其通过天线向外输出时，格式如图2 所示[2]。

    全部的64 位数据的开头是由9 个1 组成的同步头，由于数据和偶校验的格式的原因，在后面的数据串中不会出现9个1，保证了数据头的唯一性。同步头之后是10 组4 位的数据Dxx，前两组4 位数据是厂商号，后8 组4 位数据是32 位的内码号。每一组4 位数据后面还跟有一位偶校验位Px。最后一组4 位数据是对前面10 组数据各例的偶校验位PCx。最后一位S0 是停止位，停止位恒为0。当传送卡号时，这64 位数据通过载波在天线上首尾相接持续出现。

    读卡时，64 位数据依次以曼彻斯特编码的格式输出，调制天线上载波的电流大小，从而让接收设备识别接收。接收方EM4095 将64 位数据从载波中检出，然后以图2 所示的顺序送给单片机，由单片机进一步进行40 位ID 号的提取。由于信号发送方EM4100 与接收方EM4095 采用耦合方式传输信息，所以，实际在天线上的调制信号如图3所示，这样，在EM4100 的载波上用高电流代表逻辑0，而在EM4095 载波上用低电流代表逻辑0。

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