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1、四川工业学院学报JournalofSichuanUniversityofScienceandTechnology文章编号:1000-5722(2003)04-0015-03非接触智能IC卡应用研究李军民,黎亚元,蒋建春(西华大学数控研究所,四川成都610039)摘要:介绍了一种非接触式IC的工作原理以及在智能水表中的应用,着重介绍了基于E550卡的智能水表读卡控制器的硬件和软件的设计方案。关键词:射频卡;非接触式卡;读写器;智能水表;IC卡中图分类号:TN8508;TP313文献标识码:AIC卡的概念是20世
2、纪70年代初提出来的,法国布对非接触式IC卡而言,有几个方面应进行讨论:尔公司于1976年首先创造出IC卡产品,并将这项技术(1)IC卡如何取得工作电压;(2)数据存储结构;(3)数应用于金融、交通等多种行业,它将微电子技术和计算据的读出与写入。下面分别进行说明:机技术结合在一起,提高了人们生活和工作的现代化程11电压的取得度。目前经营接触到的IC卡有两种:接触式和非接触如图1所示,E5550卡由天线、高频接口、存取控的IC卡。接触式的IC卡通过机械触点从读写器获取制和存储器构成。由于IC卡平时无法由外界供电,只能量和交换
3、数据;非接触式IC卡通过线圈的射频感应有在与读写器通信时才能取得电源,所以在卡靠近读从读写器获取能量和交换数据,所以又称射频卡。目前写器时100mm,读写器的振荡电路通过的天线产生在社会上常见的是接触式IC卡。但是这类卡的读写操高频的强磁场,磁力线的一部分穿过IC卡的线圈,通作速度较慢,容易损坏和搞脏而造成接触不良。20世过感应在IC卡的天线产生一个电压Ui,该信号电压纪90年代问世的可用、可靠、可维护性更佳的非接触IC通过卡内部的电容充电和整流电路得到IC卡内部芯卡,则将大量替代接触式卡,成为IC卡市场的主流。他片所需的电源
4、。的特点是:操作快捷方便,可靠性高、寿命长,防伪性好、安全性好、抗干扰能力强、一卡多用。根据某家水表厂的要求,我们研制了一种新型的智能水表,我们主要对水表的读卡控制器进行了设计,设计必须根据所使用卡的类型进行,所以首先对非接触式IC卡的选型进行讨论,考到目前我国引进的非接触式主要有Philips的MIFARESTANDARDHHU(型号为MFIICS50)和ATMEL的Temic卡。S50卡功能较强大,适合一卡多用,安全性好,但这种卡价格12E5550卡的数据存储结构高,其有关数据加密的情况是保密的,开发它必须买如前述,I
5、C卡只有在与读写器通信时才能取得电Philips公司的开发软件,这样使产品的开发成本很高。源,这就决定了IC卡中的存储器不能是易失的随机存在满足用户要求的前提下,考虑到可开发性和经济性储器RAM,或者不能改变内容的只读存储器ROM,而等因素,这里我们选用ATMEL的E5550卡,使整个系只能是可电擦除的可编程的只读存储器EEPROM。统的设计成本大大降低。在水表读卡控制器设计之前必其数据存储结构如图2,存储容量为264B,共分成8须了解卡的工作原理,下面对这种卡进行详细说明。个数据块每块33B。其中一块(block0)用于模式
6、设置,1E5550卡工作原理一块(block7)用于口令设置,其余六块(block1~收到日期:2002-10-17作者简介:李军民(1975-),男,四川省营山县人,西华大学数控研究所2001级硕士研究生,主要从事计算机应用技术研究。16四川工业学院学报2003年block6)为用户数据区。在每块用户数据存储区,bitl先编程写入EEPROM0区的模式字读入模式寄存器,为锁定位,该位一但锁定,该块的其余32B将变为只以便确定工作模式,如果模式规定为主动发送数据,这读而不能改写。口令块(blo
7、ck7)由模式设置决定是存时就产生一个约2ms的恒定磁场。此后产生一个约放口令还是用户的一般数据。320us的同步信号,接着便从第一块的第一位开始传送0132数据,可由块终结符来保证与读写器同步,块终结符是L用户数据或口令Block7指每块数据发送完后由IC卡产生的,供读写器识别。L用户数据区Block6每块32位,锁定位不传送,直到MAXBLK所设定的最L用户数据区Block5大块的最后一位为止,数据传送时产生带有阻尼作用的L用户数据区Block4磁场信息,读写器的线圈接收该信息即可读出数据。应L用户数据区Block3当注
8、意,当读某块时该块之前的所有块都要读出。L用户数据区Block2(b)数据写入。在读写器完成对IC卡的读写过程L用户数据区Block1后可立即进行写模式,读写器通过对线圈中电磁场能L模式及参数设定Block0量的间隔性中断将数据写入卡中,如图4a,第一个间隙为触发写模式的开始
