地铁AFC系统中的射频卡读写器设计
射频读卡芯片选用MF RC2531。MF RC531是Philips公司开发的非接触式读卡器芯片系列的一种，可以读写符合ISO／IEC 14443标准的TYPE A和TYPE B卡，具有很高的集成度、数据处理能力和很强的抗电磁干扰特性。内部自带的发射部件能够直接驱动天线，操作距离达到10 cm，不需要增加额外的驱动电路。MF RC531灵活的SPI总线接口可以方便地和微处理器相连，SPI接口不需要进行寻址操作且为全双工通信，使得通信简单高效。读写芯片是整个读写器的核心，它实现读写射频卡所有必需的功能，包括RF信号的产生、调制、解调、安全认证和防冲突等。作为微处理器与射频卡通信的中介，MF RC531与射频卡由射频场来建立无线连接并完成数据交换。
读写器天线通过自身线圈建立射频场与射频卡进行通信，将产生很大的电磁辐射；同时GPRS模块发射的无线电磁波也会影响读写器的电磁兼容性(EMC)。为了保证EMC要求，采用读写器射频主板和天线、GPRS模块分别制版，天线和GPRS模块放置在读写器底部，与读写器主板之间通过隔离板屏蔽电磁干扰。同时读写器主板PCB制版采用4层板，射频部分属于高频电路，集中放置在电路板的一侧边缘处，可以减少电路板的电磁干扰。读写器天线、GPRS模块和读写器射频主板分离的设计方案，不仅有效地保证了电磁兼容性，而且形成了系统的模块化结构，为系统的扩展升级提供了硬件设计和软件开发上的极大便利。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/157553.htm
3 软件设计
3．1 软件总体结构
该读写器的软件部分主要采用C语言开发，启动过程中的低级初始化部分用汇编语言编写。读写器软件设计采用模块化的编程思想，系统软件包括主程序、射频卡识别及读写子模块、GPRS数据传输子模块以及USB、RS232／RS422多接口的协同工作机制。软件总体结构流程如图4所示。
总体软件主要负责各个模块的控制，并协调各个模块之间的工作。在系统上电后，首先负责对系统各个硬件接口进行初始化，然后进入正常工作循环。在正常工作循环中，可以实时感应射频卡，对射频卡进行读写相关操作；GPRS采用串口中断方式响应远程监控主机，向远程监控主机发送设备信息；而与现场设备终端通信的方式可以有USB、RS232和RS422方式。这3种方式优先采用USB方式，然后采用RS232或RS422方式，很好地处理了多接口之间的协同问题。
为了实时地实现各项功能，把多个任务合理安排到前后台工作是设计的重点。一方面采用模块化和结构化的编程思想，使得读写器能够将各程序合理地组织起来，方便程序的调试、修改和维护；另一方面采用高效的中断机制，串口中断实时接收来自设备终端或监控主机的命令，定时器中断实现读写器工作模式的切换，当外界无卡时切换到空闲模式可以有效地降低读写器的功耗。
3．2 射频卡读写程序
微处理器通过对MF RC531相关寄存器的控制实现对射频卡的读写等各种操作。对射频卡的操作分为寻卡、防冲突、选卡、认证、读块、写块、增值、减值、挂起等，其操作的流程如图5所示。
当射频卡进入读写器的天线感应范围(10 cm内)并经过一段时间的延迟，射频卡上电复位，接收MF RC531发送的请求应答指令，返回卡的类型号。当有多张卡同时接近读卡器时，MF RC531随即发送防冲突指令，系统进入防冲突循环中，选中一张卡，此时被选中的卡进入激活状态，随后卡与MF RC531之间进行3次相互认证，认证通过方可进行读、写、加、减等交易操作。操作完成后，MF RC531发出停卡指令，射频卡从激活状态返回停止状态，一次交易结束。在对卡内数据进行读写操作之前，需要进行从请求应答到相互认证的过程，如果这个过程器件出现错误，将导致读写操作无法进行。
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