基于ZigBee技术的二代身份证读卡器设计

　　无太阳电池供电储能设备初始满电荷时，检测其读卡情况如图5所示。 

　　读卡测试结果表明，在持续阴雨或太阳能电池损坏的极端情况下，依靠超级电容和锂电池可稳定支持突发式连续读卡达1000次以上，超出设计目标。

　　2 系统软件设计

　　软件系统在WinAVR、AVR Studio 4开发平台下，基于结构化程序设计方法，采用C语言编制而成，主要包括二代证阅读电路的驱动程序与无线通信程序两部分。 

　　如图6所示，读卡器在上电复位后，首先完成ATmegal28L及其外围功能模块的初始化，其任务主要是：设置TIMER0定时模块用于周期性检测卡是否存在；设置TMERl定时模块用于红外测卡的回波计时；配置MF RC531读卡模块，配置CC2420无线通信模块及看门狗等。初始化完成后主程序接着调用无线网络扫描子程序尝试加入网络，若加入成功，则向协调器发送自己的网络号，发送结束后启动TIMER0定时并进入低功耗模式。

　　当TIMER0定时器时间到，主程序则启动TIMERl进行卡探测，若卡存在，则调用读卡子程序读出二代证ID发送到协调器。最后，主程序重新启动TIMER0定时器并进入低功耗模式。

　　二代证中的非接触式IC卡遵循IS014443 B规范，因此初始化过程中要严格按照其流程对MF RC531的相关寄存器进行设置。读卡时，MFRC5 31驱动天线产生13．56 MHz高频磁场，循环发送REQB命令“0x05 0x000x00”，对二代证进行询卡操作。当二代证距离天线小于10 cm时，二代证内部的线圈接收到读卡模块天线发出的磁场信号，转换成电能对二代证内部IC进行供电。当二代证内部IC接收到读卡模块发送的REQB命令后，向读卡模块返回12个字节的卡类型代码。询卡成功后，读卡模块发送SELECT命令“0xld 0x00 0x00 Ox00 0x00 0x000x08 0x01 0x08”，对二代证进行选卡操作，此时二代证会返回状态码。最后读卡模块发送GUID命令“0x00 Ox360x00 0x00 0x08”，读取二代证的8字节的全球唯一ID。

　　无线通信程序基于ZigBee协议栈实现，主要实现节点组网、数据传输和数据安全。其中，网络配置与调试采用Chipcon公司提供的开发套件，该套件包括各种高性能的ZigBee软件工具，如网络设置器、协议追踪调试工具等，极大提高了开发效率。

　　结语

　　本设计基于ZigBee技术，选用ATmegal28L、MFRC531及CC2420等低功耗器件开发了一种只读卡终端设备。设计中利用我国第二代居民身份证内嵌RFID的特点，明显改善了只读卡系统的防伪性能；利用太阳能电池、超级电容及锂电池优化组合，实现了读卡设备的自供电，节能环保；利用新型无线通信技术实现读卡数据的传输，无需布线，成本低，安装方便。相对目前市场销售的只读卡系统存在的供电与数据通信需双布线、成本高、防伪性能差的情况，具有明显的替代优势。本设计已成功应用于某多厂区企业员工考勤系统中，工作稳定可靠，在宾馆、机关、学校等企事业单位，具有良好的应用前景。