13.56M 读卡器开发详解一

管脚名称功能1 RS232 TXD RS232串口发送2 RS232 RXD RS232串口接收3 5V VDC 5V直流电源正4 GND 直流电源地3．与电脑连接（可调用圆志DLL动态库）注：在调用下面DLL函数之前，需将该对应动态库MasterRDnew.dll和MasterCom.dll复制到C:\Windows\system32文件夹下。

3.1库函数说明通用函数功能：获取动态库版本号原型：int WINAPI lib_ver(unsigned int *nVer)参数：*nVer：2字节动态库版本号返回：成功返回0通用函数功能： DES算法加密函数原型：int (WINAPI* des_encrypt)(unsigned char *szOut, unsigned char *szIn , unsigned intinlen, unsigned char *key, unsigned int keylen);参数：szOut：输出的DES值，长度等于明文长度szIn：明文inlen：明文长度,8字节的整数倍key：密钥keylen：密钥长度,如果大于8字节，是3des,如果小于等于8字节单des.不足补零返回：成功返回04．底层数据通讯协议：4.1 UART协议UART接口一帧的数据格式为 1个起始位，8个数据位，无奇偶校验位，1个停止位。

波特率：19200发送数据封包格式：数据包帧头02 数据包内容数据包帧尾03 注:0x02、0x03被使用为起始字符、结束字符，0x10被使用为0x02,0x03的辨识字符。

因此在通讯的传输数据之中（起始字符0x02，至结束字符0x03之中）的0x02、0x03、0x10字符之前，皆必须补插入0x10做为数据辨识之用。

例如起始字符0x02，至结束字符0x03之中有一原始数据为0x020310，补插入辨识字符之后，将变更为0x100210031010。

数据包内容:模块地址长度字命令字数据域校验字模块地址：对于单独使用的模块来说固定为0x0000；对网络版模块来说为0x0001~0xFFFE；0xFFFF为广播。

针对移动支付13.56MHz射频技术规范设计读卡器天线随着移动支付牌照的发放，各大运营商以及银行纷纷把下一个目标瞄准在移动支付领域。

移动支付领域的竞赛将趋于激烈化。

银联以及中国移动都先后制定了非接触IC卡支付终端的规范和标准。

本文以中国移动手机支付13.56MHz射频技术规范为例，应用NXP公司的射频芯片RC531设计出符合移动支付规范的读卡器天线及匹配电路。

1.天线外形设计天线做为一种能量变换器。

发射时，它把的高频电流转化为空间电磁波；接收时，它又把从空间截获的电磁波转换为高频电流。

对于设计一个小功率、短距离无线收发设备，天线设计是其中的重要部分。

良好的天线系统可以使通信距离和稳定性达到最佳状态。

中国移动手机支付13.56MHz射频技术规范中详细规定了读卡器天线的物理特性、功率传输与通信信号接口等技术要求。

规范中要求天线外圈尺寸为：80*60mm或55*40mm，并且天线与阻抗匹配网络臵于同一张PCB板上。

不仅如此，移动规范还规定了读卡器在规定的交易感应区域空间内的载波场强需保证在1.5A/m-7.5A/m以内。

场强测量区域如图1所示：图1由于移动规范所规定的场强测量半径非常大，已经接近了外圈天线尺寸，因此对于天线外形和绕圈方式应该谨慎处理：天线应采用两层或多层板走线；对于同一层电路板的线圈之间走线的距离应当尽量减小。

这样可以避免线圈总体宽度过大导致的外圈场强强度达不到规范所要求的1.5A/m-7.5A/m。

2.EMC电路设计NXP公司的射频芯片RC531使用的载波频率是13.56MHz，这个频率要用一个石英振荡器发生，但它同时也会产生高次谐波。

为了较好的抑制13.56MHz中的三次五次和高次谐波，我们使用如图2所示的低通滤波器：图2L0和C0是用于射频芯片RC531的输出信号TX1和TX2管脚的滤波，L0通常取值范围在0.56uH-2.2uH，根据截止频率在14MHz可以计算出C0的具体值。

RFID读卡器的设计【摘要】射频识别技术（RFID）是利用感应无线电波或者微波能量进行非接触双向通信，达到识别及数据交换目的的自动识别技术。

本文阐述了一种基于IC卡RFID读卡器的设计方法，系统硬件由13.56MHZ的RFID读卡模块,飞思卡尔S08系列单片机,液晶模块组成，运用了RFID的原理,通过对IC 卡的操作实现读取卡号的功能，并通过液晶显示读卡信息。

文章中作者给出了系统的软硬件设计，并分析了系统中存在的一系列问题和解决方法。

【关键词】RFID，IC卡，S08单片机【Abstract】Radio frequency identification (RFID) is the use of induction wireless waves or microwave energy non-contact two-way communication, to identify and data exchange purpose automatic identification technology. This paper expounds a kind of RFID reader based on IC card design method, the system hardware 13.56 MHZ RFID by reading card modules and freescale S08 series of SCM, through the operation of IC card number function, realization and read through liquid crystal displayed reading card information. Article the author gives the system hardware and software design, and analyzes a series of problems existing in the system and the solving methods 【KeyWords】RFID，IC，MCU目录第1章概述 (1)1.1 引言 (1)1.2国内外RFID研究现状 (1)1.3课题研究任务及工作安排 (2)第2章RFID的实现原理 (3)2.1 智能卡介绍 (3)2.1.1 IC卡的概述 (3)2.1.2 ID卡的概述 (4)2.1.3 IC卡与ID卡的区别 (4)2.2 RFID的原理与使用 (5)2.2.1 RFID的概述 (5)2.2.2 RFID的原理 (5)2.2.3 RFID的工作流程 (5)第3章系统硬件组成与实现方法 (6)3.1系统硬件组成总体设计 (6)3.2单片机系统的设计与实现 (6)3.2.1 S08单片机概述 (6)3.2.2 晶振电路 (7)3.2.3 复位电路 (8)3.3 1602液晶显示的实现 (9)3.3.1 液晶显示原理 (10)3.3.2 1602LCD的指令说明及时序 (10)3.3.3液晶与单片机电路连接 (10)3.4 TX522B模块的原理与使用 (11)3.4.1 TX522B概述 (11)3.4.2 TX522B读卡模块外围电路设计 (13)第4章系统软件原理与实现方法 (15)4.1 系统软件总体设计与结构 (15)4.2 SCI通信的设置 (16)4.3液晶显示与实现方法 (16)4.4读卡模块的数据传输协议 (18)4.4.1控制字符定义 (18)4.4.2 数据通信帧描述 (18)4.4.3 读卡模块实现函数 (19)4.4.4TX522B常用命令集 (20)第5章系统测试与实验结果 (21)5.1 实验测试 (21)5.2 实验结论与分析 (21)第6章总结与展望 (22)致谢 .......................................................................................................................... 错误!未定义书签。

中国移动13.56M H z读卡器技术方案版本号：1.0.0目 录1.范围 (3)2.术语、定义和缩略语 (3)2.1.名称定义 (3)2.2.缩略语 (4)3.物理特性 (5)3.1.读卡器的尺寸 (5)3.2.工作环境 (5)4.功率传输 (5)4.1.工作频率 (5)4.2.读卡器提供的场强 (6)4.3.标准ID-1卡的通信距离 (6)5.通信信号接口 (7)5.1.数据速率 (7)5.2.调制 (7)5.3.位的表示和编码 (9)6.编制历史 (10)附录A 读卡交易感应区域空间 (10)附录B 谐振频率和Q值 (11)前 言本方案对手机支付业务开展过程中13.56MHz读卡器的射频性能提出全面要求，是开展手机支付业务的依据。

本方案主要包括以下几方面内容：物理特性、功率传输和通信信号接口。

本方案的附录A为标准性附录，附录B为资料性附录。

本方案由中国移动通信集团公司数据部提出。

本方案起草单位：中国移动通信有限公司研究院本方案主要起草人：朱本浩、葛欣、黄更生1.范围本方案规定了13.56MHz非接触式读卡器系统的射频技术依据，详细规范了读卡器系统的物理特性、功率传输与通信信号接口等技术要求。

本方案适用于13.56MHz的单频、双频读卡器设备。

规范性引用文件下列文件中的条款通过本方案的引用而成为本方案的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本方案，然而，鼓励根据本方案达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本方案。

2.术语、定义和缩略语2.1. 名称定义下列术语和定义适用于本规范。

(1)集成电路（IC） integrated circuit(IC)具有处理和/或存储功能的电子器件。

(2)无触点的 contactless完成与卡交换信号和给卡供应能量，而无需使用通电流元件（即不存在从外部接口设备到卡内所包含集成电路的直接通路）。

IC卡读卡器开发指南IC卡读卡器是一种用于读取和写入集成电路卡（IC卡）数据的设备。

在实际应用中，IC卡读卡器广泛应用于各类身份验证、支付、门禁、公交等领域。

本篇指南将为您介绍IC卡读卡器的开发流程和主要技术要点，帮助您了解如何开发一款高质量的IC卡读卡器。

一、硬件设计1.连接方式：根据读卡器的使用场景和接口要求，选择合适的连接方式，常见的有USB、RS232、RS485、以太网等。

2.电源设计：根据IC卡读卡器的功耗需求，设计稳定可靠的电源电路，以确保读卡器正常工作。

3.信号处理：利用合适的模拟和数字电路技术，处理读卡器与IC卡之间的数据通信和时序问题。

4.外部接口：根据实际需求，设计合适的按键、显示屏、指示灯等外部接口，方便用户使用和状态显示。

二、软件设计1.验证算法：根据IC卡的安全协议和密码算法，设计合适的验证算法，确保读卡器可以正确验证IC卡的合法性。

3.用户界面：通过合适的图形界面设计和用户交互逻辑，为用户提供友好的操作界面和提示信息。

4.设备驱动：根据具体硬件平台和操作系统要求，设计合适的设备驱动程序，确保读卡器可以与计算机或其他设备正常通信。

三、性能优化1.读写速度：通过合理的硬件设计和软件优化，提高读卡器的读写速度，以提升用户体验。

2.数据稳定性：通过合理的电路设计和软件算法，降低读卡器的读写错误率，确保数据的稳定性和可靠性。

3.兼容性：对不同类型的IC卡进行充分测试和兼容性验证，确保读卡器可以适应各种IC卡的需求。

4.安全性：采用合适的加密算法和安全协议，保护读卡器和IC卡之间的通信安全，防止数据泄漏和恶意攻击。

四、测试和验证1.单元测试：对读卡器的各个功能模块进行单元测试，确保各个功能模块的正确性和稳定性。

2.集成测试：对整个读卡器进行功能测试和性能测试，确保整个读卡器系统的功能完整和性能稳定。

3.兼容性测试：对不同类型的IC卡进行测试，验证读卡器的兼容性和稳定性。

4.安全测试：对读卡器的安全性进行测试和评估，确保读卡器系统的数据安全性和抗攻击能力。

13.56MHz读写卡工作原理我们在生活中常常遇到刷卡这件事，比如上公交刷公交卡、上地铁刷地铁卡、出门在外住酒店时，也有一张小小的房卡用于刷卡开门。

那么这个刷卡的原理到底是怎样的呢？这就要提到射频识别（RFID）技术了。

一、什么是射频识别技术射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术，是一种利用射频通信技术实现的非接触式自动识别技术。

相对于传统的条形码、磁卡等接触式识别技术，射频识别技术可实现非可视、多目标识别，具有防水、防磁、寿命长、容量大、无机械损耗、信息可加密、内容可更改等优点。

如今RFID 技术已经广泛应用于人们的日常生活，最常见的如公共交通、门禁管理、二代身份证、公共食品药品卫生管理等。

如图1所示都是我们平常经常看到的一些非接触式卡，这些都是RFID技术的运用。

图1 生活中常见的非接触式卡二、RFID读写卡原理RFID读写卡工作频率范围为10~15MHz，通常工作选用的频率为13.56MHz。

读写器和电子标签的工作次序通常有两种时序：一种是读写器先发言（RTF,Reader Talk First）：另一种是标签先发言（TTF，Tag Talk First）。

RTF方式：电子标签只有接收到读写器特殊命令才发送数据。

TTF方式：电子标签进入读写器的能量场主动发送自身系列号。

TTF方式的射频标签具有识别速度快等特点，适用于需要高速应用的场合。

另外，TTF方式在噪声环境中更稳健，在处理标签数量动态变化的场合也更为实用，因此，更适于工业环境的跟踪和追踪应用。

RFID天线系统包括读写器天线和标签天线，即一个读写卡系统包含两个部分：非接触式射频卡（PICC）和阅读器（PCD），其中PICC也叫射频存储应答器。

他们之间交换数据是通过ISO/IEC 14443 TYPE A和TYPE B接口来进行的。

下面分别简述二者的工作原理。

三、非接触式射频卡工作原理非接触式射频卡由时钟提取、分频链、序列电路、密勒码产生器、整流器、调制器、电源管理、存储器几个部分组成，如图2所示。

1、RFID介绍最初在技术领域，应答器是指能够传输信息回复信息的电子模块，近些年，由於射频技术发展迅猛，应答器有了新的说法和含义，又被叫做智能标签或标签。

RFID电子电梯合格证的阅读器（读写器）通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。

典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。

RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。

系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。

2、特性：（1）工作频率为13.56MHz，该频率的波长大概为22m；（2）除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料，但是往往会降低读取距离，感应器需要离开金属一段距离；（3）该频段在全球都得到认可，并没有特殊的限制；（4）虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域；（5）该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签；（6）数据传输速率比低频要快，价格不是很贵。

1、通过本实验了解RFID的原理特性2、熟悉RF500寄存器的相关配置3、熟悉RF500写卡的操作流程1、编写配置RF500 IO口及寄存器的程序。

2、编写RF500写卡操作函数1.4.1硬件部分1、RFID射频识别开发平台图1-12、 PC 主机一台3、 J-Link 仿真器一个4、 13.56M 读头模块一个图1-21.4.2软件部分Keil μVision4 开发环境，J-Link 驱动程序RFID 技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive实验知识 1.5Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

应用说明 # 28HID iCLASS 13.56 MHz 读/写非接触式智能卡和读卡器HID iCLASS 13.56 MHz 读卡器、读卡器/写卡器和非接触式智能卡与现有的门禁系统兼容，并且通过与不同应用系统提供商的整合，可以在更多领域应用，如生物识别、考勤系统、电子货币及自动售买、HVAC 自动控制和记帐、IT 安全认证、警卫巡逻、停车管理和医疗或服务记录储存。

HID iCLASS读卡器可以将 13.56MHz RF 能量转换成电能，与无源iCLASS非接触式智能卡进行通讯。

ISO 15693 标准可以实现更长的读取范围，同时又符合FCC 能量输出限制。

由于认证密钥更大，加密功能更强，iCLASS提供的安全性比同类的 13.56MHz 技术，如 MIFARE 1要高。

与 MIFARE 的 48 位密钥相对，iCLASS使用 64 位密钥，而且iCLASS使用多种不同的密钥，并且可以使用DES 或 Triple DES 在卡上加密储存的数据，而 MIFARE 是随意存储其密钥和数据。

本文档将做概括介绍，可以让你熟悉应用系统提供商、咨询商、经销商和最终用户是如何使用iCLASS功能的。

要实现一项新的应用，需要“软件开发套件”以及厂家培训和认证。

iCLASS读卡器iCLASS读卡器备有三种颜色：黑色、灰色和白色。

它们还备有以下三种不同的规格用于各种不同的用途，见下所述。

除不同的 LED 和蜂鸣器操作模式之外，这些读卡器还有许多其它配置选项，可以在工厂进行预设置，或使用 HID 技术支持部门提供的专用配置卡在现场进行修改。

iCLASS读卡器产品可以分为三类：只读型、读/写型和 OEM 型。

只读型（韦根输出）R10 – 用在门框、竖框和其它受限制的空间上R30 – 用在 80mm 正方形欧洲或亚洲背盒上R40 – 用在美国 J-box 上，另外还配有欧洲/亚洲安装孔这些读卡器都配有标准韦根接口，可以配合多数门禁系统使用。