射頻卡應用中的曼徹斯特碼解碼技術
文章出處:http://m.overnightmodel.com 作者:丁明軍,徐建城 人氣: 發(fā)表時間:2011年09月29日
0 引言
射頻卡,也叫非接觸式IC 卡,目前正廣泛地應用于各個領域。射頻卡內(nèi)集成了芯片、感應天線及電容等元件。讀寫時,將射頻卡靠近讀卡器,讀卡器天線發(fā)出的電磁波在射頻卡內(nèi)的天線上產(chǎn)生感應電流,為卡內(nèi)集成芯片提供能量。而該芯片內(nèi)預先存儲有一個唯一身份辨識號碼,該號碼被編碼以后調(diào)制天線上的電流信號,再以電磁波的形式傳遞回讀卡器[1]。大多數(shù)射頻卡將卡內(nèi)的身份辨識號碼(ID號碼)編碼為曼徹斯特碼,然后由單片機進行解碼。
然而,目前的很多單片機解碼程序采用定時查詢或考察信號的邊沿狀態(tài)的方式解碼,這些解碼方法對天線上的載波頻率要求比較高,對定時的準確度要求也比較高,當載波稍微偏離規(guī)定的范圍內(nèi)時將不能正確讀卡。本文介紹了一種新的解碼技術,載波頻率的偏移對解碼沒有任何影響,而且不用檢測信號的邊沿狀態(tài),從而更加可靠、快速地讀卡。
1 讀卡原理
現(xiàn)在以卡內(nèi)封裝有EM4100 A6 芯片的只讀射頻卡為例來介紹這種曼徹斯特碼的解碼技術,其基本的原理如圖1所示。
當解碼芯片EM4095 的天線上產(chǎn)生諧振、有恒定125KHz左右的載波信號后,通過電磁場的感應,EM4100 的天線上也將產(chǎn)生同頻率的載波信號,EM4100 將卡內(nèi)的64 位曼徹斯特編碼的身份辨識號碼調(diào)制到此載波信號上面,通過信號的耦合,EM4095 的天線上也產(chǎn)生帶有64 位ID 號碼的調(diào)制信號,然后通過EM4095的解調(diào)系統(tǒng),濾除載波[2][3],將64 位數(shù)據(jù)傳送給單片機,由單片機再解碼出其中的ID 號碼。
射頻卡內(nèi)的EM4100 芯片內(nèi)部有預先存儲的不可改寫的64 位數(shù)據(jù),當其通過天線向外輸出時,格式如圖2 所示[2]。
全部的64 位數(shù)據(jù)的開頭是由9 個1 組成的同步頭,由于數(shù)據(jù)和偶校驗的格式的原因,在后面的數(shù)據(jù)串中不會出現(xiàn)9個1,保證了數(shù)據(jù)頭的唯一性。同步頭之后是10 組4 位的數(shù)據(jù)Dxx,前兩組4 位數(shù)據(jù)是廠商號,后8 組4 位數(shù)據(jù)是32 位的內(nèi)碼號。每一組4 位數(shù)據(jù)后面還跟有一位偶校驗位Px。最后一組4 位數(shù)據(jù)是對前面10 組數(shù)據(jù)各例的偶校驗位PCx。最后一位S0 是停止位,停止位恒為0。當傳送卡號時,這64 位數(shù)據(jù)通過載波在天線上首尾相接持續(xù)出現(xiàn)。
讀卡時,64 位數(shù)據(jù)依次以曼徹斯特編碼的格式輸出,調(diào)制天線上載波的電流大小,從而讓接收設備識別接收。接收方EM4095 將64 位數(shù)據(jù)從載波中檢出,然后以圖2 所示的順序送給單片機,由單片機進一步進行40 位ID 號的提取。由于信號發(fā)送方EM4100 與接收方EM4095 采用耦合方式傳輸信息,所以,實際在天線上的調(diào)制信號如圖3所示,這樣,在EM4100 的載波上用高電流代表邏輯0,而在EM4095 載波上用低電流代表邏輯0。
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