非接觸ID卡在自動識別系統(tǒng)中的應用

摘要：非接觸ID卡具有數(shù)據(jù)讀數(shù)速度快、抗干擾能力強、價格低等特點，在自動識別系統(tǒng)中有良好的應用前景。本文分析非接觸ID卡的數(shù)據(jù)讀取及數(shù)據(jù)校驗的操作，并給出相應的源程序。

關鍵詞：非接觸ID卡 自動識別 數(shù)據(jù)讀取及校驗

隨著半導體芯片技術的不斷發(fā)展，自動識別系統(tǒng)（如巡更系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)、倉儲管理系統(tǒng)、流水線生產自動化管理系統(tǒng)等）所采用的ID標識也在不斷地更新，從條形碼、磁卡到智能IC卡、非接觸ID卡，都有各自的特點及適用場合，表1列出了幾種ID標識的特性與區(qū)別。在實踐應用過程中，用戶可根據(jù)不同的使用環(huán)境及功能要求選擇不同的ID標識。

非接觸ID卡的數(shù)據(jù)讀取具有非常接觸的特性，即根據(jù)不同的硬件電路設計，可以在距離非接觸ID卡4～10cm處讀取其數(shù)據(jù)。因此，讀取非接觸ID卡數(shù)據(jù)無需機械接觸即可完成，避免了接觸式數(shù)據(jù)讀取而產生的卡損傷，從而大大提高了卡的使用壽命。此外，非接觸ID卡還可以按不同的應用采用異型封裝，如硬幣型、柱型等，并可將其預埋于設備的混凝土基礎中，使其不容易受到外力破壞。

1 非接觸ID卡主要特性

目前市場上非接觸ID卡主要有臺灣凌航科技的GK4001卡和瑞士SWATCH集團的H4001卡。它們都采用125kHz的典型工作頻率，有64位激光可編程ROM，調制方式為曼徹斯特碼（Manchester）調制，位數(shù)據(jù)傳送周期為512μs，其64位數(shù)據(jù)結構如圖1所示。

連續(xù)9位“1”作為頭數(shù)據(jù)，是讀取數(shù)據(jù)時的同步標識；D00～D93位是用戶定義數(shù)據(jù)位；P0～P9是行奇校驗位，PC0～PC3是列奇校驗位，最后位“0”是結束標志。非接觸ID卡的這種數(shù)據(jù)結構非常有利于判斷讀出數(shù)據(jù)的正確性。

由于Temic U2270B射頻基站的典型工作頻率為125kHz，因此，可采用以U2270B作為射頻基站模塊構成的電路（參見本刊2001年第3期《Temic RF卡讀寫器的設計》）來實現(xiàn)對非接觸ID卡的數(shù)據(jù)讀取。在工作狀態(tài)下，只要射頻基站電路不斷電，非接觸ID卡循環(huán)發(fā)送64位數(shù)據(jù)。

2 非接觸ID卡數(shù)據(jù)讀取及校驗

根據(jù)曼徹斯特碼的編碼原則（參見本刊2001年第一期《一種采用曼碼調制的非接觸IC卡讀寫程序編制》），非接觸ID卡采用上升沿對應著位數(shù)據(jù)“0”，下降沿對應著位數(shù)據(jù)“1”，微控制器通過檢測U2270B輸出數(shù)據(jù)位的跳變來實現(xiàn)對曼徹斯特碼的譯碼。在現(xiàn)實工作中，數(shù)據(jù)信號會受到調制、解調、噪聲各種效應的影響，其上升沿和下降沿存在抖動，可采用鍵盤消抖的辦法來消除抖動的影響。根據(jù)非接觸ID卡64位數(shù)據(jù)循環(huán)發(fā)送以及其數(shù)據(jù)緒構特點，即數(shù)據(jù)流中第64位為“0”，第1位至第9位為“1”。據(jù)此，將“0111111111”作為讀數(shù)據(jù)的起始標識，如圖2所示。在確定了數(shù)據(jù)起始標識后，采用延時大于0.5T采樣數(shù)據(jù)位的方法，如圖3所示，來避開曼徹斯特碼編碼中的空跳對數(shù)據(jù)譯碼造成的影響，簡化了譯碼程序。

通過實驗得到：480μs≤1T≤520μs，220μs≤0.5T≤280μs，由此取Tnext=300μs。為了便于對讀出數(shù)據(jù)進行奇校驗，讀出數(shù)據(jù)每5位作為一個字節(jié)。因此確定起始標識和讀取數(shù)據(jù)對時鐘有嚴格要求，所以尋找起始標識和讀取數(shù)據(jù)部分程序采用匯編語言編寫。數(shù)據(jù)讀以后，根據(jù)前面所提到的非接觸ID卡的數(shù)據(jù)結構，通過比較奇校驗算法與讀出數(shù)據(jù)中的奇校驗位來驗證出數(shù)據(jù)的正確性。非接觸ID卡的數(shù)據(jù)讀取程序如下：

；------------------------------------------

；讀出數(shù)據(jù)程序

；晶振11.059 2MHz

；Lable define

；-----------------------------------------

TLL EQU 2DH

TLH EQU 42H

THL EQU 62H

THH EQU 81H

TDL EQU 88H

TDL1 EQU 2AH

BLK1 EQU 70H ；讀出數(shù)據(jù)緩存

OK BIT 79H

OUT BIT P1.1

CFE BIT P1.2

；-------------------------------------------

ORG 0000H

LJMP RD_D

ORG 0050H

；------------------------------

；READ RF CARD

；-------------------------------

RD_D：MOV A，R6

PUSH ACC

MOV A，R7

PUSH ACC

LCALL EDGEM

JB OK，RD_OK

RD_D0：CLR OK

LJMP RD_D

RD_OK：NOP

RD_D1：MOV R0，#BLK1 ；讀到BLK1

RD_DL0：MOV R6，#0BH ；位計數(shù)---R6*R5

RB_L：CLR A

MOV @R0，A

RD_DL1：MOV R5，#05H

RD_DL2：JB OUT，RD_DL5

MOV A，#00H

RD_DL3：CJNE A，#TDL1，RD_DL4

LJMP RD_D0

RD_DL4：JB OUT，RD_DLK

INC A

SJMP RD_DL3

RD_DL5：MOV A，#00H

RDDL5：CJNE A，#TDL1，RD_DL6

LJMP RD_D0

RD_DL6：JNB OUT，RD_DLK

INC A

SJMP RDDL5

RD_DLK：MOV C，OUT

CPL C

MOV A，@R0

RLC A

MOV @R0，A

MOV R1,#TDL ；延時TNEXT

DJNZ R1，$

DJNZ R5，RD_DL2

INC R0

DJNZ R6，RB_L

SETB OK

RDRET：POP ACC

MOV R7，A

POP ACC

MOV R6，A

SJMP $

；---------------------------------------------

；確定數(shù)據(jù)流起始標識

；---------------------------------------------

EDGEM：MOV R7，#00H

EDGE0：MOV R1，#08H

NOP

DJNZ R7,EDGE1

EDGER:CLR OK

RET

;--------------------

EDGE1:JNB OUT,$

MOV DPTR,#0000H

EDGE2:INC DPTR

JB OUT,EDGE2

MOV A,DPH

JNZ EDGER

MOV A,DPL

CLR C

SUBB A,#THL

JC EDGE0

MOV A,DPL

CLR C

SUBB A,#THH

JNC EDGER

;--------------------

EDGE3:JNB OUT,$

MOV DPTR,#0000H

EDGE4:INC DPTR

JB OUT,EDGE4

MOV A,DPL

CLR C

SUBB A,#TLH

JNC EDGE0

MOV A,DPH

JNZ EDGER

MOV A,DPL

CLR C

SUBB A,#TLL

JC EDGER

MOV A,DPL

CLR C

SUBB A,#TLH

JNC EDGE0

DJNZ R1,EDGE3

MOV R1,#TDL

DJNZ R1,$

SETB OK

RET

END

結束語

通過實驗得出，只有在正確找到數(shù)據(jù)的起始標識和通定合適的時間間隔常數(shù)后，才能正確讀出非接觸ID卡的數(shù)據(jù)。經過一段實踐，以上兩點并不難解決。