基于MIFARE射频卡读写器的研究与实现

论文摘要

射频卡是随着半导体技术的发展和社会对信息安全性要求的日益提高而出现的,它成功的将IC卡技术和射频识别技术结合起来,解决了卡内能量来源和信号的无线传输两大难题。相对于目前广泛应用的接触式IC卡,射频卡具有应用可靠性高、操作速度快、保密性能高等优点,具有广阔的应用前景。因此,对射频卡读写器的研究与实现具有重要的现实意义。射频卡读写器是射频卡应用系统的关键部件之一,在对射频卡系统的相关理论和技术进行研究的基础上,设计了一种基于STC89C53单片机和MF RC530射频接口芯片的高性能、低功耗射频卡读写器。论文首先给出了射频卡技术的相关基本概念并详细介绍了Philips公司的MIFARE射频卡。随后详细介绍了射频接口芯片MF RC530,并在此基础上设计了读写器的RF接口电路和天线。射频卡系统的通信也是论文的重点之一,论文给出了ISO/IEC 14443国际标准中PCD和PICC通信的相关内容,并且对读写器和上位机之间的串行通信协议和通信方式进行了详细的设计。在最后给出了射频卡读写器各个模块的软硬件设计,主要包括MCU主控制模块、射频模块、通信模块、存储模块、时钟模块、显示模块等。实际运行结果表明读写器与射频卡之间的有效读写距离可以达到7厘米以上,具有安全、可靠、低功耗等特点,满足实际应用需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外发展及现状
• 1.3 论文结构安排
• 第二章 射频卡技术
• 2.1 射频卡概述
• 2.1.1 射频卡特点
• 2.1.2 射频卡系统物理基础
• 2.1.3 射频卡国际标准
• 2.2 MIFARE射频卡
• 2.2.1 MIFARE射频卡的工作原理
• 2.2.2 MIFARE射频卡的功能组成
• 2.2.3 MIFARE射频卡的存储结构
• 2.2.4 访问控制
• 2.3 本章小节
• 第三章 MF RC530芯片及RF接口电路设计
• 3.1 MF RC530芯片
• 3.1.1 MF RC530芯片内部结构
• 3.1.2 MF RC530芯片主要特性及应用
• 3.1.3 MF RC530芯片主要引脚介绍
• 3.2 RF接口电路
• 3.2.1 SPI接口
• 3.2.2 RF接口电路设计
• 3.3 天线设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统通信协议研究与设计
• 4.1 射频卡国际标准对通信协议的描述
• 4.1.1 ISO/IEC 14443-1物理特性
• 4.1.2 ISO/IEC 14443-2射频能量和信号接口
• 4.1.3 ISO/IEC 14443-3初始化和防冲突
• 4.1.4 ISO/IEC 14443-4传输协议
• 4.2 射频卡系统通信安全
• 4.2.1 循环冗余校验原理
• 4.2.2 循环冗余校验的实现
• 4.3 读写器与上位机通信设计
• 4.3.1 通讯方式设计
• 4.3.2 通讯指令格式及含义
• 4.3.3 通讯指令代码设计
• 4.3.4 串口通信程序设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 射频卡读写器硬件设计
• 5.1 读写器结构总述
• 5.2 MCU主控制模块
• 2C总线与存储模块电路设计'>5.3 I²C总线与存储模块电路设计
• 2C总线'>5.3.1 I²C总线
• 5.3.2 存储模块电路设计
• 5.4 时钟模块电路设计
• 5.5 显示模块电路设计
• 5.6 通信模块电路设计
• 5.6.1 RS-485电路接口设计
• 5.6.2 RS-232电路接口设计
• 5.7 声光报警模块电路设计
• 5.7.1 蜂鸣器电路设计
• 5.7.2 LED状态灯电路设计
• 5.8 PCB设计
• 5.9 本章小节
• 第六章 射频卡读写器软件设计
• 6.1 编程思想及编程语言
• 6.2 主程序设计
• 6.3 MF RC530应用程序设计
• 6.3.1 MF RC530的基本操作
• 6.3.2 射频卡操作程序设计
• 6.4 其它部分程序设计
• 6.4.1 存储部分程序设计
• 6.4.2 时钟部分程序设计
• 6.4.3 显示部分程序设计
• 6.4.4 声光报警程序设计
• 6.5 系统调试
• 6.6 本章小节
• 第七章 结论
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书