來(lái)源：電子元器件應(yīng)用 作者：洪生 文浩 舒懷

    引言

    ic智能卡中的接觸式卡以及非接觸式ic智能射頻卡的高度安全保密性。使之在ic卡領(lǐng)域異軍突起。特別是在公共交通行業(yè)的電子車(chē)票、衛(wèi)生醫(yī)藥中的醫(yī)療保險(xiǎn)、停車(chē)場(chǎng)等封閉式場(chǎng)所管理、身份識(shí)別、智能大廈中的電子巡更保安系統(tǒng)等領(lǐng)域中應(yīng)用前景尤為廣闊[1]。

    目前國(guó)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-p.htm" target="_blank" title="mifare貨源和pdf資料">mifare-p.htm" target="_blank" title="mifare貨源和pdf資料">mifare技術(shù)．已經(jīng)被制定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一is014443 typea標(biāo)準(zhǔn)。本模塊采用的國(guó)產(chǎn)非接觸卡讀卡機(jī)專(zhuān)用芯片fm1702，正是基于此國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。該模塊具有體積小、易于嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中使用的特點(diǎn)。

    1 fm1702sl簡(jiǎn)介

    fm1702sl是復(fù)旦微電子股份有限公司基于is014443標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的非接觸卡讀卡機(jī)專(zhuān)用芯片，該芯片采用的是0．6微米cmos eeprom工藝制造．可支持isol4443 typea協(xié)議和mifare-p.htm" target="_blank" title="mifare貨源和pdf資料">mifare-p.htm" target="_blank" title="mifare貨源和pdf資料">mifare標(biāo)準(zhǔn)的加密算法。芯片內(nèi)部集成了模擬調(diào)制解調(diào)電路。因而只需搭接最少量的外圍電路就可以工作。fm1702sl芯片支持spi接口，其數(shù)字電路具有ttl、cmos兩種電壓工作模式。特別適用于iso14443標(biāo)準(zhǔn)下的水、電、煤氣表等計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的讀卡器的應(yīng)用。該芯片的三路電源都適用于低電壓。

    2 非接觸讀寫(xiě)系統(tǒng)組成

    該系統(tǒng)主要由mcu、fm1702sl、rs232／i2c通信模塊、isp在線(xiàn)調(diào)試接口和天線(xiàn)組成。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。用戶(hù)只需簡(jiǎn)單地通過(guò)選定的uart或iic接口發(fā)送命令就可以對(duì)卡片進(jìn)行操作，mcu根據(jù)接收到的命令來(lái)控制fm1702sl，并由fm1702sl驅(qū)動(dòng)天線(xiàn)對(duì)mifare卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作。

    系統(tǒng)mcu采用philips增強(qiáng)型單片機(jī)lpc931，其可以通過(guò)isp在線(xiàn)調(diào)試，且運(yùn)行穩(wěn)定。射頻非接觸式ic卡讀寫(xiě)模塊同時(shí)支持iic和uart通訊接口。通過(guò)對(duì)模塊的引腳設(shè)置電平可確定模塊的通訊端口是iic還是uart。

    3 天線(xiàn)設(shè)計(jì)[2]

    系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在無(wú)源mifare卡中。讀寫(xiě)模塊的主要任務(wù)是將能量傳輸給mifare卡。并與之建立通信。天線(xiàn)是非接觸式ic卡讀寫(xiě)模塊的一個(gè)重要組成部分，在讀寫(xiě)模塊和非接觸式ic卡通信過(guò)程中，天線(xiàn)用于產(chǎn)生能發(fā)射和接收射頻信號(hào)的磁通量．而磁通量用于向卡提供電源并在讀寫(xiě)模塊和卡片之間傳送信息。因此，在設(shè)計(jì)中要求天線(xiàn)線(xiàn)圈的電流最大，以用于產(chǎn)生最大的磁通量，并要確保有足夠的帶寬。讀寫(xiě)模塊的性能與天線(xiàn)的參數(shù)有著直接的關(guān)系。在對(duì)天線(xiàn)的性能進(jìn)行優(yōu)化之后。讀寫(xiě)模塊的讀卡距離可以達(dá)到10 cm。

    由于fm1702sl的頻率是13．56 mhz．屬于短波段，因此可以采用小環(huán)天線(xiàn)。小環(huán)天線(xiàn)有方型、圓形、橢圓型、三角型等，本系統(tǒng)采用的是矩型天線(xiàn)。天線(xiàn)的最大幾何尺寸同工作波長(zhǎng)之間沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的界限。一般定義為：

    l／λ≤1／(2π) 　　　(1)

    式中，l是天線(xiàn)的最大尺寸，λ是工作波長(zhǎng)。對(duì)于13．6 mhz的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，天線(xiàn)的最大尺寸在50cm左右。

    在天線(xiàn)設(shè)計(jì)中，品質(zhì)因數(shù)q是一個(gè)非常重要的參數(shù)。對(duì)于電感耦合式射頻識(shí)別系統(tǒng)的讀寫(xiě)器天線(xiàn)來(lái)說(shuō)。較高的品質(zhì)因數(shù)值會(huì)使天線(xiàn)線(xiàn)圈中的電流強(qiáng)度也較大，由此可改善對(duì)卡的