Mifare 1非接触式IC卡读写核心模块MCM200
摘要:介绍了Philips公司的Mifare1非接触IC卡读写器芯片MCM200的主要特性、引脚功能、内部的物理功能寄存器和基本指令集。重点介绍了Mifare1非接触IC卡和MCM200数据通信的一些重要模块的编程思路和编程方法,给出了两个编程实例。
关键词:非接触IC卡 MCM200 读写器
Mifare 1 IC智能(射频)卡的核心是Philips 公司的Mifare 1 IC S50(-01,-02,-03,-04)系列微模块(微晶片)。其相应的读写器模块为Philips公司的MCM200和MCM500。其中,MCM200模块主要应用于操作距离在 25mm的卡片读写器中;MCM500模块主要应用于操作距离在100mm的卡片读写器中。1 MCM200模块的主要特性
MCM200读写器模块的主要特性如下:
●采用标准的双列直插式32引脚封装;
●工作频率为13.56MHz,采用标准的+5V电源供电,典型电流消耗为40mA;
●读写卡片距离可达25mm以上;
●与卡片的通信速率可达106kbps;
●每个扇区均包含有3套密码,同时包含有认证密码用的存储器;
●有防卡片重叠功能;
●带有16字节的FIFO(先进先出)队列接收/发送缓冲寄存器;
●在模块与卡片通信时可自动侦查错误,对数据流可自动分析;
●可对RF(射频)通道进行自动监控;
●有内建8位/16位CRC协处理器,可提供CRC、PARITY等数据校验;
●支持多种方式的活动天线,并且不需天线调节系统即可对天线进行补偿调节;
●带有标准的Mifare 并行接口可直接由标准的MCU接口信号控制。
2 MCM200模块的引脚说明
MCM200的引脚排列如图1所示。各引脚的功能如下:
D0~D7:8位双向数据总线;
A0~A3:4位地址线;
BP:后备电池输入端,用于保护MCM内部密码RAM;
NPAUSE1:串行数据输出,用于驱动RF单元,该引脚必须连到RF单元的TP端。
NWR:写信号使能端;
NRD:读信号使能端;
NCS:该脚为低电平时选中MCM;
KOMP1:RF的比较器输入端,使用时必须连到RF单元的RX端;
NIRQ:MCU数据处理控制端。当该端为低时,MCU将用MCM状态寄存器中的内容来对MCM中的数据进行处理;
ALE:地址锁存使能端;
USEALE:选择从内部地址锁存器或A0~A3引脚取地址;
DGND:数字电路接地端;
DVDD:+5V电源端。
MODE:并行协议模式选择引脚,可用高电平驱动。
AVDD:+5V模拟电源输入引脚,用于RF射频单元;
AGND:RF射频单元(模拟电路)接地端;
NANT、ANT:天线连接端。
3 MCM200内部特殊功能寄存器
MCM200器件内部共有16个特殊功能寄存器,表1所列是这16种特殊功能寄存器的地址和读写情况。实际上,MCU主要通过对MCM寄存器的读写来控制MCM的工作。MCM是MCU与非接触式IC卡之间进行信息交换的接口,系统对卡片上的数据进行任何读写均须通过MCM 来传递。
表1 MCU200中的物理功能寄存器
寄存器名 地 址 读(READ) 写(WRITE)
DATA 00H READ-BYTE WRITE-BYTE
STACON 01H DV TE PE CE BE AE - - - - SOR RFS - - - - 1 1 NRF AC
ENABLE 02H N/A 1 PR CE CR - - - - - - - -
BCNTS 03H N/A BIT-COUNT-SEND
BCNTR 04H N/A BIT-COUNT-RECEIVE
BAUDRATE 05H N/A - - - - - - - - 1 1 1 BR
TOC 06H N/A TIMEOUT-COUNTER
MODE 07H N/A 1 1 0 0 0 P2 P1 P0 P0
CRCDATA 08H CRC-BYTE-READ CRC-BYTE-WRITE
CRCSTACON 09H CV - - - - - - - - - - - - CZ C8 - - - - - - - - - - - - CR
KEYDATA 0AH N/A KEY-BYTE-WRITE
KEYSTACON 0BH - - - - - - - - - - - - - - - - AL 0 - - - - - - - - KS1 KS0
KEYADDR 0CH N/A AL AB A5 A4 A3 A2 A1 A0
0DH
RCODE 0EH N/A - - - - - - - - 0 0 RC1 RC0
表2 MCM2000的基本指令集
指 令 指令代码(hex) 相关的出错标志 接收卡片上数据
Answer to Request(Request的应答) TE,BE Tagtype
Request std 26
Request all 52
AntiCollision(防重叠) 93 TE,BE Serial Number
Select Tag(选卡片) 93 TE,BE,PE,CE Size
Authentication(认证) TE,BE,PE,CE /
Auth-1a 60
Auth-1b 61
Load KEY(存取密码) / AE
Read(读) 30 TE,BE,PE,CE Data
Write(写) A0 TE,BE /
Increment(增值) C1 TE,BE /
Decrement(减值) C0 TE,BE /
Restore(重储) C2 TE,BE /
Transfer(传送) B0 TE,BE /
Halt(停机) 50 TE,BE /
4 MCM200的指令和软件设计
MCU通过特殊指令来启动MCM200并运行,同时将这些指令传输到Mifare 1卡片上。MCM200的基本指令集如表2所列。Mifare 1 IC卡与MCM200之间的通信使用握手式半双工通信协议,卡片带有高速CRC协处理器,符合CCITT标准。卡片的ROM中固化了其运行所需的必要程序指令,它能使卡片有条不紊地与卡片读写器进行数据通信。但MCU对MCM200的指令操作通常不是简单的一条指令,而是用一个程序序列来完成,其中包括对MCM200硬件内核寄存器的设置。MCM对IC卡的操作流程如图2所示。现将其中各主要子程序模块的编程方法作以说明。
4.1 Request操作子程序
Request 指令用于通知MCM200在天线有效的工作距离内寻找Mifare 1卡片。如果 Mifare 1卡片存在,就和Mifare 1通信,并读取卡片类型号TAGTYPE(2个字节),然后由MCU根据TAGTYPE区别不同类型的卡片。Request 指令分为Request std指令和Re-quest all指令。Request std指令是连续性的读卡指令。Request all指令是非连续性的读卡指令,只读一次。Request all指令在成功地读取一张卡片之后,会一直等待使用者拿走这一张卡片,直到有新一张卡片进入MCM的天线有效工作范围之内。Request操作的汇编语言程序如下:
Request:MOVA,#0CH ;设置MCM中的STACON 寄存器为0CH
MOVR0,#01H
MOVX @R0,A
MOV A,#0EH ;设置MCM中的BAU-DRATE寄存器为0EH
MOV R0,#05H
MOVX @R0,A
MOV A,#0C0H ;设置MCM中的ENABLE寄存器为0C0H
MOV R0,#02H
MOVX @R0,A
MOV A,#0C6H ;设置MCM中的MODE寄存器为0C6H
MOV R0#07H
MOVX @R0A
MOV A#02H ;设置MCM中的RCODE
寄存器为02H
MOV R0#0EH
MOVX @R0A
MOV A#07H ;设置MCM中的BCNTS
寄存器为07H
MOV R0#03H
MOVX @R
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