地鐵自動售檢票系統(tǒng)中的射頻卡讀寫器設計

AT91SAM9260不同于一般的嵌入式微處理器的一個特點是，支持USB2.0全速12 Mbps的從機接口，同時它的USART多達4個，方便RS232、RS422和GPRS模塊的擴展[2]。GPRS模塊主要部分為Qisda公司的 M33模塊，讀寫器正是利用了該微處理器豐富的通信接口資源和強大的中斷控制機制，快速高效地處理與上位機之間的數據交換。

　　射頻讀卡芯片選用MF RC531。MF RC531是Philips公司開發(fā)的非接觸式讀卡器芯片系列的一種，可以讀寫符合ISO/IEC 14443標準的TYPE A和TYPE B卡，具有很高的集成度、數據處理能力和很強的抗電磁干擾特性。內部自帶的發(fā)射部件能夠直接驅動天線，操作距離達到10 cm，不需要增加額外的驅動電路[3]。MF RC531靈活的SPI總線接口可以方便地和微處理器相連，SPI接口不需要進行尋址操作且為全雙工通信，使得通信簡單高效。讀寫芯片是整個讀寫器的核心，它實現(xiàn)讀寫射頻卡所有必需的功能，包括RF信號的產生、調制、解調、安全認證和防沖突等。作為微處理器與射頻卡通信的中介，MF RC531與射頻卡由射頻場來建立無線連接并完成數據交換。

　　讀寫器天線通過自身線圈建立射頻場與射頻卡進行通信，將產生很大的電磁輻射；同時GPRS模塊發(fā)射的無線電磁波也會影響讀寫器的電磁兼容性（EMC）。為了保證EMC要求，采用讀寫器射頻主板和天線、GPRS模塊分別制版，天線和GPRS模塊放置在讀寫器底部，與讀寫器主板之間通過隔離板屏蔽電磁干擾。同時讀寫器主板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邊緣處，可以減少電路板的電磁干擾。讀寫器天線、 GPRS模塊和讀寫器射頻主板分離的設計方案，不僅有效地保證了電磁兼容性，而且形成了系統(tǒng)的模塊化結構，為系統(tǒng)的擴展升級提供了硬件設計和軟件開發(fā)上的極大便利。

3 軟件設計

3.1 軟件總體結構

　　該讀寫器的軟件部分主要采用C語言開發(fā)，啟動過程中的低級初始化部分用匯編語言編寫。讀寫器軟件設計采用模塊化的編程思想，系統(tǒng)軟件包括主程序、射頻卡識別及讀寫子模塊、GPRS數據傳輸子模塊以及USB、RS232/RS422多接口的協(xié)同工作機制。軟件總體結構流程如圖4所示。

圖4 軟件總體結構流程