H4001非接觸式IC卡讀卡程序的研究

【摘　要】　介紹了基于P4095芯片的一種非接觸式IC卡（H4001）的讀卡機(jī)制，并提出了一種曼徹斯特碼的解碼方法。
??? 關(guān)鍵詞：非接觸式IC卡，曼徹斯特碼，解碼

　　IC卡（Integrated Circuit Card）經(jīng)過20多年的發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于金融、電信、保險(xiǎn)、商業(yè)、國防、公共事業(yè)等領(lǐng)域。IC卡按外部接口設(shè)備的連接方式可分為接觸式IC卡和非接觸式IC卡（又稱射頻卡）兩類。接觸式IC卡，就是IC卡與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時，芯片的電極觸點(diǎn)必須與IC卡讀寫設(shè)備直接連接；非接觸式IC卡在使用時則無須與IC卡讀寫器設(shè)備直接連接，而是通過無線電波或電磁感應(yīng)的方式實(shí)現(xiàn)與IC卡讀寫設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊。在刷卡速度要求高，用卡環(huán)境惡劣，污染嚴(yán)重等環(huán)境下，非接觸式IC卡有著它特有的優(yōu)勢。
　　我們利用EM公司（EM MICROELECTRONICMARIN SA，2074 MARIN－Switzerland）生產(chǎn)的P4095芯片，制作了IC卡讀頭，并在此基礎(chǔ)上，編寫了EM公司H4001非接觸式IC卡的讀卡程序。
1　工作原理

??? 讀卡的工作原理如圖1所示。
　　當(dāng)IC卡（H4001）靠近讀卡器時，圖1中的兩個回路在125kHz時產(chǎn)生諧振。IC卡從中獲取能量，連續(xù)地向外發(fā)送信號。P4095接收信號，送單片機(jī)分析處理該卡的信息。

2　P4095芯片介紹
　　該芯片集成相同步邏輯系統(tǒng)，可以得到與線圈諧振頻率相同的載波頻率；不需外部晶振；載波頻率為100到150kHz；支持多種IC卡傳輸協(xié)議，如H400X，P4150，P4069等；封裝形式為SO16或PSOP216。用P4095制作的射頻卡讀頭可完成下列功能：（1）載波頻率驅(qū)動線圈。（2）對可寫卡磁場的調(diào)幅調(diào)制。（3）對線圈上由卡引發(fā)的調(diào)制信號進(jìn)行幅度解調(diào)。（4）與微處理器通過簡單的連線相互通信。
　　芯片的操作由SHD和MOD控制。SHD為高時進(jìn)入睡眠模式，在芯片供電之后，SHD必須為高以對芯片進(jìn)行正確的初始化，然后SHD再接低電平，這樣芯片可以發(fā)出射頻場，由解調(diào)模塊將線圈上讀到的信號由DEMOD__OUT輸出。MOD接地使芯片進(jìn)入只讀狀態(tài)。應(yīng)用圖如下圖2所示。
3　H4001原理
　　H4001是在異頻無線傳送中應(yīng)用的CMOS集成電路。電路由放在磁場中的線圈驅(qū)動，并從中得到時鐘脈沖。開關(guān)調(diào)制電流可以送回包含在激光可編程邏輯器件中的64位信息。
　　串行輸出的數(shù)據(jù)包括9位起始位，40位信息位，14位校驗(yàn)位，1位停止位。
　　而這64位信息是通過曼徹斯特碼調(diào)制的。邏輯“1”是在一個位周期內(nèi)產(chǎn)生一個下降沿，邏輯“0”是在一個位周期內(nèi)產(chǎn)生一個上升沿。64位曼徹斯特碼如圖3所示。一旦發(fā)送，就將連續(xù)地發(fā)。圖4所示的就是邏輯電平與曼徹斯特碼之間的關(guān)系。從圖中可以看出64位信號連續(xù)循環(huán)輸出的情況。

4　曼徹斯特碼解碼方法
　　根據(jù)曼徹斯特碼的特點(diǎn)，得知曼徹斯特碼中高電平持續(xù)的時間有兩種情況：半個位周期和一個位周期。高電平持續(xù)一個位周期的情況是因?yàn)槠渲星懊姘雮€位周期高電平屬于前一位邏輯“0”所有，后半個位周期高電平是屬于后一位邏輯“1”所有。根據(jù)這個特點(diǎn)，我們分析圖5示的波形，首先找一個下跳，然后找一個上跳，目的是確認(rèn)是否接收到信號（曼徹斯特碼）。而后進(jìn)入一個延時階段t（延時t大于半個位周期，小于一個位周期）。接著讀入信號，它必須是“1”。那么這個“1”就肯定是數(shù)據(jù)序列中某一位（如果不是“1”，就從頭再來）。接下來就是找該位“1”的下跳，找到之后又延時t，繼續(xù)讀入下一位數(shù)據(jù)。重復(fù)找跳變和延時的操作，就可以正確地讀出曼徹斯特碼序列。由于H4001在電磁場中是連續(xù)循環(huán)地輸出它的信息的，為了確保完全讀入卡上64位的信息，我們每張卡都讀128位。

　　根據(jù)H4001的特性，我們知道它的數(shù)據(jù)序列是以9個連續(xù)的“1”開始的，然后就是數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位。因此，只要在上面128位信息中找到9個連續(xù)的“1”，并且分析其后的數(shù)據(jù)位和行列校驗(yàn)位就可以確定這一張卡的信息。
5　研究結(jié)果
　　在試驗(yàn)的過程中，根據(jù)以上原理編制的程序每次都能正確讀取卡上的信息。
經(jīng)測量，程序讀卡距離為9．5cm～11．5cm。讀卡
時間為0．086s。（測量方法：把卡放在線圈上，開啟程序，正確讀到信號就停止。）
6　程序流程圖
??? 程序流程圖見圖6。程序略。

參考文獻(xiàn)

1　孫涵芳，徐愛卿．MCS－51、96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1988

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2009-11-21 08:37:02

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非接觸式IC卡節(jié)水控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

非接觸式IC卡節(jié)水控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1.引言　　非接觸式IC卡節(jié)水控制器（簡稱水控器或水控機(jī)），就是采用非接觸式IC卡讀寫器控制出水，對用水實(shí)行無人收

2009-11-23 17:17:27

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公交非接觸IC卡讀寫器的應(yīng)用設(shè)計(jì)

公交非接觸IC卡讀寫器的應(yīng)用設(shè)計(jì) 采用PHILIPS公司的Mifare卡作IC卡，設(shè)計(jì)以射頻技術(shù)為核心，以單片機(jī)為控制器的IC卡讀寫器在公交自動收費(fèi)系統(tǒng)中的

2010-01-13 10:07:48

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載頻為13.56MHz非接觸式IC卡接收模塊設(shè)計(jì)

載頻為13.56MHz非接觸式IC卡接收模塊設(shè)計(jì) 非接觸式IC卡又稱射頻卡，是世界上最近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。它利用無線通信技術(shù)進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識別和

2010-01-21 09:42:07

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接觸式IC卡,接觸式IC卡是什么意思

接觸式IC卡,接觸式IC卡是什么意思接觸式IC卡是由讀寫設(shè)備的觸點(diǎn)和卡片上的觸點(diǎn)相接觸，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的IC卡。國際標(biāo)準(zhǔn)IS07816系列對

2010-04-02 13:38:24

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非接觸式IC卡,非接觸式IC卡是什么意思

非接觸式IC卡,非接觸式IC卡是什么意思非接觸式IC卡又稱為射頻卡，是世界上近幾年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，它成功的將射頻識別技

2010-04-02 13:39:06

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非接觸式IC卡讀寫芯片使用指南

本文從背景資料，硬件原理，仿真器支持，硬件設(shè)置，DEMO例程以及小結(jié)六個方面對非接觸式 IC卡讀寫芯片使用指南進(jìn)行了說明。

2011-07-06 18:09:13

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基于ARM的非接觸式IC卡讀卡器設(shè)計(jì)

非接觸式IC卡是IC卡領(lǐng)域的一項(xiàng)新興的技術(shù)，它是射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。由于非接觸式IC卡具有操作快捷、抗干擾性強(qiáng)、工作距離遠(yuǎn)、安全性，故而被廣泛地采取。

2011-11-01 17:54:29

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非接觸式射頻卡應(yīng)用系統(tǒng)的研究與開發(fā)

本課題在深入研究了射頻卡的相關(guān)理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套完整的非接觸式射頻卡(收費(fèi))管理系統(tǒng)。本文首先結(jié)合國內(nèi)外射頻卡技術(shù)研究動態(tài)和發(fā)展趨勢，簡要介紹了非接觸

2012-02-27 14:57:37

非接觸式智能卡模塊ID-0/10/15的原理及應(yīng)用

這里介紹一種非接觸式智能卡模塊的原理，性能。并給出了與MCS51單片機(jī)接口的詳細(xì)程序。

2012-04-11 17:34:16

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基于MFRC530的非接觸式IC讀卡系統(tǒng)設(shè)計(jì)

非接觸式IC卡，又稱射頻IC卡、RFIC卡，是射頻識別技術(shù)與IC卡技術(shù)的結(jié)合而出現(xiàn)的一種新型智能卡，自出現(xiàn)以來就成為這兩種技術(shù)的重要發(fā)展方向。由于具有安全性、較大的存儲容量、更

2012-06-01 10:34:59

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非接觸式IC卡性能簡介MF1S50-CN

2015-11-16 19:16:42

125K非接觸ID卡讀卡器設(shè)計(jì)完整版

125K非接觸ID卡讀卡器設(shè)計(jì)完整版詳細(xì)說明具體調(diào)試方式，硬件軟件均有

2015-11-20 11:56:06

基于AS3911的非接觸式CPU卡讀卡器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2016-01-04 15:31:55

基于MF_RC500的非接觸式IC卡讀寫器設(shè)計(jì)

2016-01-22 14:28:22

基于MFRC500的非接觸讀卡器設(shè)計(jì)

基于MFRC500的非接觸讀卡器設(shè)計(jì)，需要下來看看。

2016-01-22 14:28:59

非接觸式IC卡（射頻卡）的組成及其應(yīng)用系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

非接觸式lC卡又稱射頻卡，由lC芯片、感應(yīng)天線組成，封裝在一個標(biāo)準(zhǔn)的PVC卡片內(nèi)，芯片及天線無任何外露部分，是近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。由于射頻IC卡具有存儲容量大、抗干擾能力強(qiáng)、便于攜帶、安全性

2017-10-17 11:25:05

FM1702非接觸式讀寫模塊設(shè)計(jì)方案

引言目前國際上非接觸式IC智能射頻卡中的主流技術(shù)是Philips公司的MIFARE技術(shù)．已經(jīng)被制定為國際標(biāo)準(zhǔn)一IS014443 TYPEA標(biāo)準(zhǔn)。本模塊采用的國產(chǎn)非接觸卡讀卡機(jī)專用芯片F(xiàn)M1702

2017-10-20 16:00:42

非接觸IC卡控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

摘要：隨著非接觸IC卡控制系統(tǒng)的應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的以單片機(jī)為核心處理器的控制系統(tǒng)已經(jīng)漸漸不能滿足大容量非接觸IC卡系統(tǒng)發(fā)展的要求。為了擴(kuò)大非接觸IC卡控制系統(tǒng)的存儲容量、提高非接觸式IC卡

2017-10-21 09:42:46

非接觸式讀卡器設(shè)計(jì)方案匯總

讀卡器（Card Reader）是一種讀卡設(shè)備，由于卡片種類較多，所以讀卡器的含義覆蓋范圍比較廣。根據(jù)卡片類型的不同，可以將其分為IC卡讀卡器，包括接觸式IC卡，遵循ISO7816接口標(biāo)準(zhǔn)；非接觸式

2017-11-08 15:43:57

基于單片機(jī)的非接觸式IC卡的應(yīng)用及其設(shè)計(jì)

非接觸式IC卡（俗稱感應(yīng)卡或射頻卡）的發(fā)展歷史僅十余年，至今已成功地應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)、行政、通訊等許多場合，特別是公交行業(yè)、衛(wèi)生保健、身份識別、小區(qū)管理等，非接觸式IC卡有著磁卡和接觸式IC卡不可比

2017-11-15 15:35:43

MFRC522非接觸式讀卡器IC中文資料

2017-12-02 11:08:21

非接觸式讀卡器設(shè)計(jì)方案匯總，包括RFID，磁卡等介紹

2018-04-23 15:47:00

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MS523非接觸式讀卡器IC詳細(xì)資料免費(fèi)下載

MS523 是一款應(yīng)用于 13.56MHz 非接觸式通信中的高集成度讀寫卡芯片，它集成了在 13.56MHz 下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議，支持 ISO14443A/B 的多層應(yīng)用。

2018-08-08 08:00:00

如何實(shí)現(xiàn)PicoRead RF的非接觸IC卡讀卡器的設(shè)計(jì)

非接觸式IC卡又稱射頻卡，由IC芯片、感應(yīng)天線組成，封裝在一個標(biāo)準(zhǔn)的PVC卡片內(nèi)，芯片及天線無任何外露部分。是世界上最近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，它成功的將射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來，結(jié)束了無

2019-05-24 08:02:00

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