地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中的射頻卡讀寫(xiě)器設(shè)計(jì)

AT91SAM9260不同于一般的嵌入式微處理器的一個(gè)特點(diǎn)是，支持USB2.0全速12 Mbps的從機(jī)接口，同時(shí)它的USART多達(dá)4個(gè)，方便RS232、RS422和GPRS模塊的擴(kuò)展[2]。GPRS模塊主要部分為Qisda公司的 M33模塊，讀寫(xiě)器正是利用了該微處理器豐富的通信接口資源和強(qiáng)大的中斷控制機(jī)制，快速高效地處理與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。

　　射頻讀卡芯片選用MF RC531。MF RC531是Philips公司開(kāi)發(fā)的非接觸式讀卡器芯片系列的一種，可以讀寫(xiě)符合ISO/IEC 14443標(biāo)準(zhǔn)的TYPE A和TYPE B卡，具有很高的集成度、數(shù)據(jù)處理能力和很強(qiáng)的抗電磁干擾特性。內(nèi)部自帶的發(fā)射部件能夠直接驅(qū)動(dòng)天線，操作距離達(dá)到10 cm，不需要增加額外的驅(qū)動(dòng)電路[3]。MF RC531靈活的SPI總線接口可以方便地和微處理器相連，SPI接口不需要進(jìn)行尋址操作且為全雙工通信，使得通信簡(jiǎn)單高效。讀寫(xiě)芯片是整個(gè)讀寫(xiě)器的核心，它實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)射頻卡所有必需的功能，包括RF信號(hào)的產(chǎn)生、調(diào)制、解調(diào)、安全認(rèn)證和防沖突等。作為微處理器與射頻卡通信的中介，MF RC531與射頻卡由射頻場(chǎng)來(lái)建立無(wú)線連接并完成數(shù)據(jù)交換。

　　讀寫(xiě)器天線通過(guò)自身線圈建立射頻場(chǎng)與射頻卡進(jìn)行通信，將產(chǎn)生很大的電磁輻射；同時(shí)GPRS模塊發(fā)射的無(wú)線電磁波也會(huì)影響讀寫(xiě)器的電磁兼容性（EMC）。為了保證EMC要求，采用讀寫(xiě)器射頻主板和天線、GPRS模塊分別制版，天線和GPRS模塊放置在讀寫(xiě)器底部，與讀寫(xiě)器主板之間通過(guò)隔離板屏蔽電磁干擾。同時(shí)讀寫(xiě)器主板PCB制版采用4層板，射頻部分屬于高頻電路，集中放置在電路板的一側(cè)邊緣處，可以減少電路板的電磁干擾。讀寫(xiě)器天線、 GPRS模塊和讀寫(xiě)器射頻主板分離的設(shè)計(jì)方案，不僅有效地保證了電磁兼容性，而且形成了系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展升級(jí)提供了硬件設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)上的極大便利。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件總體結(jié)構(gòu)

　　該讀寫(xiě)器的軟件部分主要采用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，啟動(dòng)過(guò)程中的低級(jí)初始化部分用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。讀寫(xiě)器軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的編程思想，系統(tǒng)軟件包括主程序、射頻卡識(shí)別及讀寫(xiě)子模塊、GPRS數(shù)據(jù)傳輸子模塊以及USB、RS232/RS422多接口的協(xié)同工作機(jī)制。軟件總體結(jié)構(gòu)流程如圖4所示。

圖4 軟件總體結(jié)構(gòu)流程