基于MF-RC500模组的Mifare射频卡识别系统的开发

作者：时间：2009-07-10 来源：网络收藏

当导体回路之间的距离为0而天线半径相等，耦合系数k＝1。此时，导体回路互相重叠，并有相同的磁通量通过。实际上，电感耦合的PICC系统工作时的耦合系数可低至0.01以下。
系统选型与设计
1．Mifare系列射频卡PICC的选型
系统PICC选用Mifare1卡片，该卡片主要特点如下:
1)容量为8K位EEPROM
2)分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节，以块为存取单位
3)每个扇区有独立的一组密码及访问控制
4)每张卡有唯一序列号，为32位
5)具有防冲突机制，支持多卡操作
6)无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路
7)数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次
8)工作温度：-20℃~50℃(湿度为90%)
9)工作频率：13.56MHz
10)通信速率：106KBPS
11S)读写距离：10cm以内(与读写器有关)
2．阅读模块PCD的选型与设计
系统选用Mf-RC500作为阅读模块，该模块是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成读卡IC系列中的一员，它利用了先进的调制和解调概念完全集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议；MFRC500支持ISO14443A所有的层；内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的天线可达100mm；接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路用于ISO14443A兼容的应答器；信号数字部分处理ISO14443A帧和错误检测奇偶CRC；此外它还支持快速CRYPTO1加密算法用于验证MIFARE系列产品；方便的并行接口可直接连接到任何8位微处理器。这样给读卡器/终端的设计提供了极大的灵活性。MF-RC500的特性略。
3．PCD天线设计
电感耦合射频识别系统的PCD中的天线用于产生磁通量，而磁通量用于向PICC提供电源并在PCD与PICC之间传送信息。因此，对PCD天线的构造有以下几个基本要求：
1)使天线线圈的电流最大，用于产生最大的磁通量；
2)功率匹配，以最大程度地利用产生磁通量的可用能量；
3)足够的带宽，以无失真地传送用数据调制的载波信号。
一般说来，天线是有一定负载阻抗的谐振回路，阅读器又具有一定的源阻抗。为了获得最好的性能，必须通过无源的匹配回路将线圈阻抗转换为源阻抗。然后，通过同轴线缆即可无损失且无辐射地将功率从读写器末级传送到匹配电路。
在天线设计中，还有一个参数很重要，那就是品质因数Q。用于电感耦合式射频识别系统的PCD天线，其特征值就是它的谐振频率和品质因数的值。较高的品质因数的值会使天线线圈中的电流强度大些，由此改善对PICC的功率传送。与之相反，天线的传输带宽刚好与品质因数值成反比例变化，选择的品质因数过高会导致带宽缩小从而明显地减弱PICC接收到的调制边。
品质因数可以通过电感线圈的电抗与电阻的比值计算出来,公式如下：
Q=(2f_{0}Lcoil)/Rcoil
许多系统给出的最佳品质因数为10~30。Q值最高为50~60，如果太高，卡将无法准确地识别复位响应。
4．MCU8051与MF-RC500的接口设计
总结
以上分析了基于 MF-RC500模组的Mifare射频卡识别系统的组成、工作原理及其设计方法。实验表明，由此方法设计的电路运行稳定，读写数据准确，典型的交易时间不超过100ms。