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第一章讀寫器的總體需求
通用型非接觸式ic卡要應用於各種場合，因此，必須具備各種功能。一套完整的系統可以應用於諸如電子交易、醫療保險憑證、駕車授權憑證、車輛加油管理系統、家居、公司辦公通道、各種限權進入場所的門禁系統、各類電、水、熱能和煤氣計量表具的預付費系統等等。因而整套系統具有如下的特徵。
■ 具備電子現金的自動儲存功能。
■ 具備電子現金的自動折扣功能，包括固定的金額折扣和不同的金額折扣。
■ 具備身份識別功能，支援高階的門禁系統。
■ 具備隨卡的密碼授權功能。
■ 具備資料上傳功能，支援網路通訊。
■ 具備資料的三層保密功能。
■ 支援網路資料庫。
基於以上的系統總體特徵，那麼，系統終端即讀寫器必須具備以下四大總功能：
（1） 讀寫器必須具備對射頻卡的資料處理功能，包括讀寫器對卡的讀資料和寫資料兩部分，這裡提到的資料報括各種各樣的資料，其中有電子貨幣的資料、身分
**的資料、密碼授權的資料。
（2） 讀寫器必須具備資料記錄功能，即對於需要記錄的資料資訊進行實時記錄，以達到資訊中心進行資料分析的需求。
（3） 讀寫器必須具備與pc機的通訊功能，此功能可以用於發卡中心對卡的初始化，也可以用於對射頻卡的資料直接進行記錄。
（4） 讀寫器必須具備與moden的通訊功能（該功能的實現待定），此功能可以用於系統終端與資訊管理中心進行資料交換，從而解決整個系統的資訊分析需求。
整個讀寫器的結構圖如下：
2.1 讀寫器的硬體設計
根據應用環境（供電條件、功耗要求）的不同需求來設計發射基站電路。繞制合適的天線線圈，要求達到需要的射頻頻率。設計微控制器的控制介面電路對基站電路進行控制，以達到預定的操作目的。
根據應用環境（各個網點和售卡中心）的不同需求來設計微控制器的資料儲存能力和資料通訊方式。
對於各個網點的讀寫器來說，除了需要對射頻卡進行各種操作以外，還應該有專門的資料儲存空間，用來儲存當天的各種資訊，進而能提供給資訊管理中心，以供其資訊分析之用，因而各個網點的讀寫器必須有資料儲存功能，並且讀寫器與資訊管理中心的資料交換還決定了各個網點的讀寫器必須有與moden的介面電路。
對於售卡中心的讀寫器來說，只需要實現對射頻卡的各種操作，但是由於對射頻卡的各種操作是通過pc機發指令給讀寫器而實現的，因而在設計售卡中心的讀寫器時，讀寫器必須有與pc機通訊的介面電路。
2.2 讀寫器的軟體設計
根據設計好的硬體電路的約定來設計讀寫器的應用軟體。
設計的讀寫器的軟體包括讀寫程式，讀寫程式要求能夠對射頻卡進行完備的操作，包括讀資料，寫資料，資料的加密控制等等。
設計的讀寫器的軟體還包括讀寫器與pc機的通訊軟體，通訊軟體具有自己設定的通訊協議，並具有加密功能，能對相應的資料進行解碼，以加強系統的安全性。
設計的讀寫器的軟體還包括讀寫器與moden之間的資料通訊軟體，此軟體用來終端（即讀寫器）與資訊中心的網路資料庫進行資料交換，以實現網路中心的資訊統計（此模組待定）。
設計的所有應用軟體必須模組化，爭取做到需要實現那個功能，只需把相應的模組結合在一起就可以實現的地步，這樣做就有利於產品的二次開發，有利於產品的公升級和更新換代。
3.1 讀寫器的硬體實現
讀寫器大致分為兩種型別，即資訊管理中心的讀寫器和售卡中心的讀寫器。由於兩種讀寫器所需實現的功能不一樣，因而器硬體電路的實現也不一樣。下面分別來說明。
資訊管理中心讀寫器的硬體配置如下：
■發射卡採用temic 公司的射頻卡，其發射晶元的型號包括e5530、e5550、e5560。 ■
基站晶元採用temic 公司的u2270b 基站接收晶元。 ■
微控制器採用atmel 公司的at89cxx 晶元。
■讀寫器留有乙個介面與moden 進行資料通訊，支援讀寫器與資訊管理中心之間的通訊
資訊管理中心讀寫器的結構圖：
e5550系列射頻卡
基站晶元u2270b及外圍電路
微控制器1at89c51
at89c52
一些說明：
讀寫器的射頻卡採用temic 公司的射頻卡e5550系列，基站晶元採用與e5550相配套的u2270b 基站接收晶元，微控制器採用atmel 公司的at89cxx 系列，微控制器1採用at89c51，用來完成對基站晶元u2270b 的控制，微控制器2採用at89c52，用來完成資料的儲存以及與moden 的通訊。
售卡中心讀寫器的硬體配置如下：
■發射卡採用temic 公司的射頻卡，其發射晶元的型號包括e5530、e5550、e5560。 ■
基站晶元採用temic 公司的u2270b 基站接收晶元。 ■
微控制器採用atmel 公司的at89cxx 晶元。
■讀寫器留有乙個介面與pc 機進行資料通訊，支援讀寫器與售卡中心之間的通訊
售卡中心讀寫器的結構圖：
e5550系列射頻卡
基站晶元u227b及外圍電路
微控制器at89c52
一些說明：
讀寫器的射頻卡採用temic 公司的射頻卡e5550系列，基站晶元採用與e5550相配套的u2270b 基站接收晶元，微控制器採用atmel 公司的at89cxx 系列，微控制器採用at89c51，用來完成對基站晶元u2270b 的控制以及讀寫器與pc 機之間的通訊。 讀寫器的主要晶元的簡介發射晶元和基站晶元概述
e5550的全稱是標準讀寫識別積體電路（standard read/write identification ic ），實際即是一種低頻發射機應答器(tronsponder)。它與基站讀寫積體電路（read/write base station ic ）u2270b 相匹配，構成非接觸式ic 卡系統的核心器件。這兩種器件統稱為非接觸式讀寫識別積體電路，均由德國本茨集團麾下的telefunken 半導體公司開發，目前已轉由atmel 公司
生產。因其工作可靠、**低廉、相容性強等特點，而被廣泛應用於各個領域。
e5550發射晶元的基本效能如下：
（1） 低電壓、低功耗cmos結構的idic。
（2） 射晶元的電源是通過非接觸的線圈耦合獲得。
（3） 額定的發射（rf）振盪頻率範圍為：100～150khz。
（4） 8個儲存區的首位址分別為該區的寫保護位「l」。當寫「1」時，該區為唯讀區；
當寫「0」時，該區為既可讀，又可寫區。
（5） 8個儲存區的第0區為工作方式設定區，通常是不傳送的，而其他的7個區每個區中各有32位，即總共224個位供使用者使用。
（6） 8個儲存區的第8個區為密碼設定區，可供使用者選擇，當使用者選擇密碼設定方式時，第8個區就供密碼儲存用，如果成功破譯密碼的話至少要花上4年時間，足
夠起到保護作用；如果使用者選擇不設定密碼的方式，那麼第8區可供使用者作為一
般的資料儲存區來使用。
（7） 具備正強防護功能，以免非接觸式卡的eeprom誤程式設計。
（8） 每一儲存區的寫操作時間一般不超過50ms。
（9） eeprom操作的一些其他選項：
● 位元率的傳送－rf/8,rf/16,rf/32,rf/40,rf/50,rf/64,rf/100,rf/128.
● 調製方式－bin、fsk、psk、manchester、biphase。
● 其他－請求應答（aor）、終止方式、口令方式。
（10） 適用溫度範圍：－45℃～＋125℃。
表1 e5550發射晶元的儲存區對映
u2270b基站晶元的基本效能如下：
（1） 載波頻率fosc的範圍為100～150khz。
（2） fosc為125khz時，典型的資料傳輸速率為5kb/s。
（3） 適用的調製方式為manchester、biphase。
（4） 可由5v的穩壓電源或汽車蓄電池供電。
（5） 調諧能力。
（6） 與微控制器又相容介面。
（7） 處於備用工作方式時，其功耗甚低。
（8） 有一與微控制器供電的輸出端。
（9） 適用溫度範圍：－40℃～＋125℃。
微控制器概述
atmel公司的at89cxx系列微控制器，以其功能強大、**低廉、實用性強、使用壽命長、保密性好而聞名於工控界。at89c52是一款低功耗、高效能的8位cmos微控制器，它帶有8k的可程式設計儲存器，應用了atmel公司的高精密儲存器技術研製而成。指令與mcs－51系列微控制器相匹配。
at89c52的基本效能如下：
（1） 與mcs－51系列的產品相匹配。
（2） 8k容量的可程式設計快閃儲存器，擦寫次數可達1'000餘次。
（3） 完全靜態執行模式：0～24mhz。
（4） 三層程式儲存器加密。
（5） 256x8bit的內部ram。
（6） 32個可程式設計i/o口。
（7） 3個16位的定時/計數器。
（8） 8個中斷源。
（9） 序列可程式設計通道。
（10） 低功耗和掉電模式。
（11） 適宜的溫度範圍為：－55℃～＋125℃。
3.2 讀寫器的軟體實現
一般來說，不同的讀寫器其相應的應用軟體也不相同，但是由於本系統的開發是以軟體的模組化為宗旨，所以，儘管要求實現的功能不同，但是構成不同功能的軟體模組還是固定不變的，這也就是說，只要把相應的軟體模組組合在一起，就可以實現所需的功能。因而，在設計讀寫器的應用軟體時，就必須把軟體模組化，從大的方面來看，軟體的設計可以分為三大模組：
(1）讀寫器對卡的讀寫操作。
軟體設計要求設計匯程式設計序完成對射頻卡的完備操作（包括讀操作、寫操作以及命令傳送等）。讀卡程式要求用軟體模擬訊號時序，自動檢測同步訊號同步後要根據選擇的編碼方式進行軟體解碼，最後將解碼得到的資料流按合理順序存人指定儲存區。寫卡程式使用開關天線負載的方法對資料進行編碼，要求能向ic卡發射各種組合的資料流，完成對ic卡的各種控制功能（注：
寫程式只完成向ic卡傳送資料的功能，對命令或寫操作的執**況不做檢測，而是由讀卡程式獲取ic卡的反饋資訊後再進行比較判斷）。
（2）讀寫器與pc機的通訊。
軟體設計要求設計用組合語言完成讀寫器與pc機的通訊。在與pc機的通訊過程中，採用自己設定的通訊協議，並具有字元轉換的功能，進而起到資料的軟體保護作用。通訊協議的命令格式採用自己規定的命令控制字，按預先的設定值來實現相應的功能。
（3） 讀寫器與moden的通訊。
軟體設計要求設計用組合語言完成讀寫器與moden的通訊。在於moden的通訊過程中，除了應用通用的撥號、應答、資料傳輸方式以外，設定自己的資料格式，並具有資料轉換功能，進而起到資料的軟體保護作用。
根據上面的敘述，在設計讀寫器的軟體時，我們把讀寫器的軟體分成以下一些模組：
● 讀寫器的讀卡程式模組。
● 讀寫器的寫卡程式模組。
● 讀寫器的初始化模組，包括金額儲存、身份登記等。
● 讀寫器的身份識別程式模組。
● 讀寫器的自動折扣程式模組。
● 讀寫器的授權程式模組。
● 讀寫器與pc機的通訊程式模組。
● 讀寫器與moden通訊程式模組。（待定）
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