基于W78E516的射頻讀卡器實現(xiàn)

  1．引言

  手持式IC卡讀寫器廣泛應用于需要現(xiàn)場進行IC卡收費及驗證的各個領(lǐng)域，是很多IC卡應用系統(tǒng)的重要組成部分。由于它具有體積小巧、輕便易攜帶、數(shù)據(jù)存貯量大、通信能力強等優(yōu)點，所以已在越來越多的應用系統(tǒng)中充當著越來越重要的角色。

  射頻卡是一種非接觸式的智能IC卡，和接觸式的智能IC卡相比，射頻卡沒有電器觸點，它與讀卡器之間信息的傳遞采用電磁感應，以無線電波的方式進行。射頻識別是非接觸式的自動識別技術(shù),它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識別工作無需人工干預,可工作于各種惡劣環(huán)境[1]。因此，相對于傳統(tǒng)的接觸式智能IC卡，具有可靠性高、壽命長等明顯優(yōu)點。

  2．系統(tǒng)設(shè)計

  本系統(tǒng)為一種刷卡門禁系統(tǒng)，每個用戶對應一個唯一的卡號。射頻讀卡器系統(tǒng)讀入用戶的卡號，經(jīng)由處理器W78E516處理，處理器再將處理結(jié)果傳送給門禁控制系統(tǒng)，門禁控制系統(tǒng)根據(jù)結(jié)果控制門的開關(guān)。另外本系統(tǒng)專門使用了擴展EPROM系統(tǒng)配合RS232對處理器進行ISP編程，這樣我們就不需要購買專門的編程器就可以隨時對處理器進行ISP編程。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

  3．讀卡器功能設(shè)計

  根據(jù)需要完成的功能，該讀卡器實現(xiàn)電路由W78E516單片機電路﹑MTP-K4射頻讀卡器電路﹑ISP編程電路﹑門禁控制系統(tǒng)電路組成。

  3.1 W78E516單片機系統(tǒng)電路

  W78E516是具有帶ISP功能的Flash EPROM的低功耗8位微處理器；ISP功能的Flash EPROM可用于固件升級。它的指令集同標準8052指令集**兼容。W78E516包含64K字節(jié)的主ROM﹑4K字節(jié)的輔助ROM。（位于4K字節(jié)輔助ROM中的裝載（loader）程序，可以讓用戶更新位于64K主ROM中的類容。）512字節(jié)片內(nèi)RAM；4個8位雙向﹑可位尋址的I/O口；一個附加的4位I/O口P4；3個16位定時/計數(shù)器及一個串行口。這些外圍設(shè)備都有8個中斷源和2級中斷能力的中斷系統(tǒng)支持。為了方便用戶進行編程和驗證，W78E516內(nèi)含的ROM允許電編程和電讀寫。一旦代碼確定后，用戶就可以對代碼進行保護。

  W78E516有兩種節(jié)電模式，空閑模式和掉電模式，2種模式均可由軟件來控制選擇。空閑模式下，處理器時鐘被關(guān)閉，但外設(shè)仍繼續(xù)工作。在掉電模式下晶體振蕩器停止工作，以將功耗降至*低。外部時鐘可以在任何時間及狀態(tài)下被關(guān)閉，而不影響處理器運行。

  本系統(tǒng)復位電路使用MAX6317作為復位芯片，MAX6317具有用戶自定義的復位門限、輸出結(jié)構(gòu)、復位時間延遲、"看門狗"定時延遲等功能。"看門狗"功能用于當軟件陷入死循環(huán)時中斷微處理器，如果在"看門狗"定時周期內(nèi)，"看門狗"檢測器輸入端WDI沒有收到觸發(fā)信號，則產(chǎn)生復位脈沖中斷微處理器，內(nèi)部"看門狗"定時器不斷地由復位脈沖或WDI端的觸發(fā)脈沖清零重新計時，復位期間"看門狗"定時器保持零狀態(tài)，不計數(shù)。 復位采用按鈕的形式，當復位按鈕被按下時，單片機的RST端處于低電平狀態(tài)，只需要低電平保持2個機器周期以上的時間，單片機就能夠**地復位。在復位按鈕正常狀態(tài)(沒有按下)，則RST端一直處于高電平，單片機正常工作。

  W78E516的P1.1,P1.2各接了一個發(fā)光二極管，P1.3接了一個蜂鳴器，作為各種提示用。W78E516系統(tǒng)電路如圖2所示。

                                        

 
  3.2 MTP-K4讀卡器電路

  射頻卡的讀寫以無線電波的方式進行，當卡片移到電磁場的**作用范圍時，卡片里的線圈將感應到讀寫器模塊天線發(fā)送的電磁波，從而獲得電源并進行數(shù)據(jù)傳送。在本系統(tǒng)中我們采用了MTP-K4系列射頻卡。MTP-K4射頻卡具有體積小、引腳少、功耗低等特點。它的主要技術(shù)性能參數(shù)如下：

  ● 尺 寸：26.5 x 16.5 x 6.9 mm
  ● 電 源：5V@44mA nominal
  ● 工作頻率：125KHz
  ● 卡片格式：EM4001/4102 或兼容卡
  ● 譯碼方式：Manchester 64bit，modulus 64
  ● I/O 輸出電流 ： 25mA sink/source
  ● 天線電壓： 150Volt PKPK
  ● 感應距離：max. 30cm
  ● 感應速度：約0.3 秒
  ● 工作溫度：-15℃~75℃
  ● 儲存溫度：-25℃~85℃
  ● 儲存濕度：5-95﹪RH
  ● 輸出格式：韋根26位/RS232 TTL （ASCII）

  MTP-K4有兩種輸出格式：韋根26位/RS232 TTL（ASCII）。在這里我們使用RS232 TTL（ASCII）輸出格式。MTP-K4總共有9個引腳，引腳3接高為RS232 TTL（ASCII）輸出格式，接低為韋根26位輸出格式。故Pin3在這里接高。天線接在引腳1和引腳2之間。引腳4可接蜂鳴器或者LED，這里把它懸空。引腳5為TX非反相輸出，在這里把它接到CPU的P3.0/RxD管腳上，引腳6為TX反相輸出，這里把它懸空。引腳7低電平復位，引腳8接地，引腳9接VCC，VCC范圍可從4.6V至5.5V。MTP-K4讀卡器電路如圖2所示。

  3.3 ISP 編程電路

  W78E516 內(nèi)建一個64K 字節(jié)的主ROM 區(qū)，來存儲應用程序（APROM），和一個4K的輔助ROM 區(qū)用于存儲裝載程序（LDROM）。在正常運作方式下，控制器執(zhí)行APROM中的代碼。如果要更改APROM 中的代碼，W78E516 允許用戶通過硬件連接方式，來使控制器進入在線下載模式即跳轉(zhuǎn)到4K 區(qū)程序執(zhí)行。進入在線下載模式硬件條件如下表1：

  在這里我們通過一個開關(guān)使處理器在復位時P4.3 為低讓處理器進入在線下載模式，此時處理器從4K LDROM 啟動,使能ISP, 64K APROM 是再編程區(qū)。正常運行時把開關(guān)撥開來使P4.3 為高，此時處理器從64K APROM 啟動,使能ISP, 4K LDROM 是再編程區(qū)。處理器的EA 管腳控制訪問內(nèi)部64K APROM 還是外部ROM，當EA 保持高電平時處理器訪問內(nèi)部64K APROM，當EA 保持低電平時處理器訪問外部ROM。在這里我們把EA 接到一個跳線上，當使用外部ROM 時把它跳到GND，使用內(nèi)部64K APROM 時跳到VCC。在這里我們擴展一個20 引腳的EPROM 插座，把EA 跳到GND，把開關(guān)拔開使P4.3 為高，讓處理器訪問外置EPROM，使用串口配合上位機程序從上位機把在線下載管理程序燒寫到4K LDROM 里面。這樣以后我們就可以通過4K LDROM 在線對64K APROM 實現(xiàn)在線編程了。(來源：RFID世界網(wǎng)   作者：羅士棟 白長清 汪峰)