高性价比的MIFARE卡读写模块的设计

在 IC卡 读写机具领域中，可以降低成本的部分主要是读写机具的核心---读写模块。接触式 IC卡 由于卡座与卡上芯片接触点易磨损，而且不耐脏、不防水、易腐蚀，等缺点正逐渐被非接触式 IC卡 所替代^[1]。非接触式 IC卡 是根据射频电磁感应原理产生的，它的读写操作只需将卡片放在读写器附近一定的距离之内就能实现数据交换，无需任何接触，使用中非常方便、快捷，不易损坏,因此，在公交、门禁、校园、企事业人事管理、娱乐场所等方面得到广泛的应用^[2]。非接触 IC卡 又有高频与低频之分，由于低频信号很容易受外部信号干扰，经常会读错卡号或将卡写成零。高频卡则不易受外界干扰，读写稳定性要远远高于低频卡，但高频读写模块的价格也高于低频卡。PHILIPS公司的Mifare卡是国内使用较为广泛的一种高频卡，但PHILIPS进口原装的Mifare卡读写模块价格昂贵，使得读写机具造价具高不下。笔者使用MF RC500芯片如（图1）自行开发的Mifare卡读写模块其性能与进口模块相当，成本却远远低于进口模块。

一、基于MF RC500开发的高性价比的Mifare卡读写模块

MF RC500主要应用于 13.56MHz 非接触式 IC卡 的读写。该芯片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^[3]。MF RC500支持ISO14443A( 13.56MHz 电子标签标准)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操作近距离的天线（可达10cm）^[4] 。接收器部分提供一个可靠而有效的解调和解码电路，用于ISO14443A兼容的应答器信号。& nbsp;数字部分处理ISO14443A帧和错误检测。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。图2给出了MFRC500的外围电路的原理图。

二、MF RC500各引脚功能简介

1、振荡器

MFRC500的1脚OSCIN和2脚OSCOUT分别为晶振输入端和晶振输出端。 13.56MHz 晶振通过快速片内缓冲区连接到OSCIN和OSCOUT。如果器件采用外部时钟，可从OSCIN输入。

2、天线

& nbsp;& nbsp;非接触式天线使用以下4个管脚：

为了驱动天线，MF RC500通过TX1和TX2提供 13.56MHz 的能量载波。根据寄存器的设定对发送数据进行调制得到发送的信号。该卡采用RF场的负载调制进行响应。天线拾取的信号经过天线匹配电路送到RX脚。MF RC500内部接收器对信号进行检测和解调并根据寄存器的设定进行处理。然后数据发送到并行接口由微控制器进行读取。天线部分电路图如（图3）。

3、电源

器件MF RC500对各部分使用单独电源供电,以实现在EMC特性和信号解耦方面达到最佳性能。MF RC500具有出色的RF性能并且模拟和数字部分可适应不同的操作电压。

4、辅助管脚

& nbsp;& nbsp;& nbsp;MF RC500的第27脚AUX为辅助管脚可选择内部信号驱动该管脚。它可作为设计和测试之用。

5、复位管脚

& nbsp;& nbsp;& nbsp;RSTPD为复位管脚，该管脚禁止了内部电流源和时钟并使MF RC500从微控制器总线接口脱开。如果RST释放，MF RC500则执行上电时序。