2003 年 2 月 第 29 卷 第 2 期
北京航空航天大学学报 Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics
射频识别卡读写模块的设计
严光文 张其善
( 北京航空航天大学 电子工程系)
: 射频识别卡读写模块是射频卡读写器的核心 . 根据 ISO14443 协议 , 摘 要 运用现代通信与信号处理的方法 ,采用最新的 RISC 指令单片机 , 设计了射频识别卡 的读写模块 . 该模块没有使用专用的硬件 ASIC 和功率放大管 , 纯粹采用软件实现了 硬件 ASIC 的功能 . 同时它性能稳定 , 价格低廉 ,对卡的读写距离在 0～10 cm.
关 : 数字调制 ; 计算机应用 ; 射频电路 ; 智能卡 ; 射频识别 ; 读写模块 键 词 中图分类号 : TN 929 文献标识码 : A 章 编 号 : 100125965 ( 2003) 0220178203 文
[1 ]
1 问题的提出
调制和编码方式不同 . 见表 1.
各过程特征项 载频 f c
A 型
表 1 A , B 型非接触式 IC 卡的比较
13156 MHz
射频识别卡的应用日益广泛 , 需要大量的射 频卡读写器 . 射频读写器中的核心部件是射频读 写模块 . 国外生产的射频读写模块中普遍使用了
专用 ASIC ,负责 ASK 信号的产生和调制 , BPSK 信 号的解码等 . 同时为了读写距离能达到 10 cm , 也 普遍使用了大功率高频放大管 . 我国从 2002 年起 要采用智能卡身份证 , 卡型已选定国内自主设计 的 B 型射频卡 , 射频读写模块当然也得自主设 计 . 因此设计了一种全新的射频卡读写模块 ,它没 有使用专用 ASIC ,基本上由软件来实现信号的编 码和解码 ,射频信号由普通的晶体管放大 ,而且性 能稳定 , 价格低廉 ,读写距离 0～10 cm. 射频卡读写器和射频卡之间的通信属于射频 识别的范畴 . 射频识别通过无线射频方式实现双 向通信 ,射频卡和读写器之间无须物理接触就可 交换数据 ,方便快捷 . 见图 1.
调制方式 读写器到卡 编码方式 位速率 防冲撞功能 副载波 f s 调制方式
100 % ASK
卡到读写器
2 总体设计
如图 2 所示 , 设计的射频识别卡读写模块主 要由微处理器 U1 , 微处理器 U2 , 逻辑控制电路 , 调制与发送电路 , 接收电路 , 通信接口电路 , 电源 电路等组成 .
图1 射频卡与读写器之间的能量数据交换
非接触式智能卡的工业标准 ISO14443. 它支 持 A 型和 B 型 2 类非接触式 IC 卡 . 无论是 A 型 或 B 型 ,载波频率都是 13. 56 MHz ,副载波的频率 都是847 kHz ,射频卡和读写器之间的通信波特率 都是106 kB∏ A 型和 B 型最本质的区别是两者的 s.
1) 微处理器 U1 和 U2 . U1 , U2 为 2 片 CPU ,
U1 为通信 CPU , 专门负责和 U2 及外界的通信 ; U2 为工作 CPU , 负责传送命令到卡 , 并和卡交换
数据 . U1 和 U2 都选用 ATMEL 最新的 RISC 指令
收稿日期 : 2001212220 作者简介 : 严光文 (1968 - ) ,男 ,湖南龙山人 ,博士生 ,100083 ,北京 .
1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
编码方式 曼切斯特编码 位速率 106 kB∏ s 防冲撞功能 硬件
图2 读写模块总体框图
修正米勒编码 106 kB∏ s 硬件 负载波调制
84715 kHz( f c∏ 16)
(Load M odulation)
February 2003 Vol. 29 12 No
B 型
13156 MHz 10 % ASK 106 kB∏ s
非归零编码 (NRZ) 软件
84715 kHz( f c∏ 16)
负载波调制
(Load M odulation)
二进制相移键控 106 kB∏ s 软件

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