基于W78E516的射頻讀卡器實(shí)現(xiàn)

  1．引言

  手持式IC卡讀寫器廣泛應(yīng)用于需要現(xiàn)場進(jìn)行IC卡收費(fèi)及驗(yàn)證的各個(gè)領(lǐng)域，是很多IC卡應(yīng)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以已在越來越多的應(yīng)用系統(tǒng)中充當(dāng)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(diǎn)，它與讀卡器之間信息的傳遞采用電磁感應(yīng)，以無線電波的方式進(jìn)行。射頻識別是非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù),它通過射頻信號自動(dòng)識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識別工作無需人工干預(yù),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(diǎn)。

  2．系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  本系統(tǒng)為一種刷卡門禁系統(tǒng)，每個(gè)用戶對應(yīng)一個(gè)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(kuò)展EPROM系統(tǒng)配合RS232對處理器進(jìn)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(shí)對處理器進(jìn)行ISP編程。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

  3．讀卡器功能設(shè)計(jì)

  根據(jù)需要完成的功能，該讀卡器實(shí)現(xiàn)電路由W78E516單片機(jī)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(gè)8位雙向﹑可位尋址的I/O口；一個(gè)附加的4位I/O口P4；3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器及一個(gè)串行口。這些外圍設(shè)備都有8個(gè)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(jìn)行編程和驗(yàn)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(jìn)行保護(hù)。

  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?？臻e模式下，處理器時(shí)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(shí)鐘可以在任何時(shí)間及狀態(tài)下被關(guān)閉，而不影響處理器運(yùn)行。

  本系統(tǒng)復(fù)位電路使用MAX6317作為復(fù)位芯片，MAX6317具有用戶自定義的復(fù)位門限、輸出結(jié)構(gòu)、復(fù)位時(shí)間延遲、"看門狗"定時(shí)延遲等功能。"看門狗"功能用于當(dāng)軟件陷入死循環(huán)時(shí)中斷微處理器，如果在"看門狗"定時(shí)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(fù)位脈沖中斷微處理器，內(nèi)部"看門狗"定時(shí)器不斷地由復(fù)位脈沖或WDI端的觸發(fā)脈沖清零重新計(jì)時(shí)，復(fù)位期間"看門狗"定時(shí)器保持零狀態(tài)，不計(jì)數(shù)。 復(fù)位采用按鈕的形式，當(dāng)復(fù)位按鈕被按下時(shí)，單片機(jī)的RST端處于低電平狀態(tài)，只需要低電平保持2個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，單片機(jī)就能夠**地復(fù)位。在復(fù)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(jī)正常工作。

  W78E516的P1.1,P1.2各接了一個(gè)發(fā)光二極管，P1.3接了一個(gè)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(jìn)行，當(dāng)卡片移到電磁場的**作用范圍時(shí)，卡片里的線圈將感應(yīng)到讀寫器模塊天線發(fā)送的電磁波，從而獲得電源并進(jìn)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(diǎn)。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(yīng)距離：max. 30cm
  ● 感應(yīng)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(gè)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(fù)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(gè)64K 字節(jié)的主ROM 區(qū)，來存儲應(yīng)用程序（APROM），和一個(gè)4K的輔助ROM 區(qū)用于存儲裝載程序（LDROM）。在正常運(yùn)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(jìn)入在線下載模式即跳轉(zhuǎn)到4K 區(qū)程序執(zhí)行。進(jìn)入在線下載模式硬件條件如下表1：

  在這里我們通過一個(gè)開關(guān)使處理器在復(fù)位時(shí)P4.3 為低讓處理器進(jìn)入在線下載模式，此時(shí)處理器從4K LDROM 啟動(dòng),使能ISP, 64K APROM 是再編程區(qū)。正常運(yùn)行時(shí)把開關(guān)撥開來使P4.3 為高，此時(shí)處理器從64K APROM 啟動(dòng),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(dāng)EA 保持高電平時(shí)處理器訪問內(nèi)部64K APROM，當(dāng)EA 保持低電平時(shí)處理器訪問外部ROM。在這里我們把EA 接到一個(gè)跳線上，當(dāng)使用外部ROM 時(shí)把它跳到GND，使用內(nèi)部64K APROM 時(shí)跳到VCC。在這里我們擴(kuò)展一個(gè)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(jī)程序從上位機(jī)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(shí)現(xiàn)在線編程了。(來源：RFID世界網(wǎng)   作者：羅士棟 白長清 汪峰)