四川大学网络教育学院 电气工程及其自动化专业 杨洪敏 DH1091N2001
detailed the non-contact IC card reader hardware and software design, are given for each part of the actual circuit and applications. Reader hardware design, including power supply circuit, LED status display circuit, buzzer driver circuit, RS232 communication circuit, MCU connection, MFCM200 reader antenna interface circuit and the design of these parts, as well as with the MCU interface circuit MFCM200 design, and Power Interface Circuit Design and RF antenna interface circuit design is in three parts. This paper introduces in detail the circuit design process. MFCM200 software applications on the design.
Keywords: IC card, non-contact, radio frequency identification, card reader
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第1章 非接触式IC卡
1.1 非接触式IC卡的特点
非接触式IC卡无机械触点，通过无线方式与读写设备进行通讯，与接触式IC卡相比具有以下特点：
（1）操作快捷：卡与读卡器之间为无线通讯，使用时无需插拔卡及固定方向。操作时，卡可以放在钱包、衣服口袋或公文包中无需拿出，大大提高了使用速度。同时，由于卡与读卡器进行通讯时的载波频率较高，卡内芯片可以工作在较高的系统时钟下，使二者的通信速率很高。
（2）高抗干扰性：非接触式IC卡具有防冲突机制，在多张卡片同时进入读卡器工作范围时能够防止卡片之间出现数据干扰，允许多张卡片同时操作，相对接触式IC卡增加了“并行”处理能力。 （3）配合具体应用具有多种工作距离：非接触式IC卡中既有作用距离为几米、可用于高速公路收费系统中的远距离卡，又有作用距离为几厘米、可用于电子钱包的近距离卡，使得系统配置灵活多样。 （4）高可靠性：非接触式IC卡与读卡器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障，同时无需担心由于触点损坏或脱落而导致卡片失效，提高了应用的可靠性及设备和卡的寿命。而且由于无线电波不会受尘土、潮气和震动的干扰，使得非接触式IC卡可应用在恶劣的环境。同时，由于读卡器可以置于障碍物的后面而不影响它与卡的通讯，可以防止在接触式IC卡的使用中对读卡器进行恶
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意破坏现象的出现。
（5）可适合于多种应用：非接触式IC卡的存储结构的特点使其可以一卡多用，能用于不同的系统，用户可以根据不同的应用设置不同的密码和访问条件。
（6）高安全性：非接触式IC卡的序列号是唯一的，制造商在产品出厂前将此序列号固化于卡内芯片中，不可再更改，使用时非接触式IC卡于读卡器要进行三次相互认证，而且通讯过程中所有的数据都加密，卡内各个扇区都有自己的操作密码和访问条件。
1.2 非接触式IC卡的种类
非接触式IC卡的种类繁多，按照卡内集成电路的不同可分为： ? 存储器卡－卡中的集成电路具有加密逻辑和EEPROM； ? CPU卡－卡中的集成电路包括中央处理器、EEPROM、随机存储器RAM以及固化在只读存储器ROM中的片内操作系统COS，有的卡内芯片还集成了密码运算协处理器CAU以提高安全性和工作速度。 按照工作频率可分为：
? 低频卡－卡与读卡器间通信使用的频段为低频段，如125KHz；
? 高频卡－卡与读卡器间通信使用的频段为高频段，如13.56MH
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915MHz、2.45GHz等。 按照工作距离可分为：
? 近距离卡－卡与读卡器的有效作用距离为几十厘米； ? 远距离卡－卡与读卡器的有效作用距离为几米。 按照卡内芯片的供电方式可分为： ? 有源卡－卡内带电池；
? 无源卡－卡内为设备，工作时由读写设备通过无线方式供电。
1.3 非接触式IC卡的关键技术
非接触式IC卡的工作特点使其在设计和制造过程中存在一些技术难点，主要集中在芯片制造和卡片封装上，这些关键技术是：
1、射频技术
非接触式IC卡是射频技术和IC卡技术相结合的产物，非接触式IC卡的射频技术有以下特殊要求：
? 由于IC卡的尺寸限制，使大部分非接触式IC卡的内部不带电池，需要由读写设备通过无线方式供电，经过卡内的稳压电路产生芯片工作所需的直流电压。
? 由于IC卡的尺寸限制，使得卡内天线需要特殊设计。 ? 由于允许多卡同时操作，要求卡内射频部分具有高抗干扰性，卡内设有“防冲突”电路以解决多张卡片互相干扰的问题。 2、低功耗技术
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对于卡内有电池和无电池的非接触式IC卡来说降低芯片功耗以提高卡片寿命和保证一定的工作距离都非常重要。卡内芯片一般采取低压低功耗CMOS工艺制造，并在电路设计中采用“休眠模式”等技术以降低功耗。
3、封装技术
由于非接触式IC卡中需要封装天线、芯片和片外电容等部件，为确保卡片的大小、厚度、柔韧性，需要特殊的封装技术。
4、安全技术
非接触式IC卡以卡用芯片的物理安全技术、卡片制造的安全技术和卡的通讯安全技术这三个方面的内容构成其强大的安全技术。
? 卡用芯片的物理安全技术通过设置高/低电压检测器、低频时钟探测器、
熔丝、存储器物理保护层、存储器逻辑保护、金属化结构等措施防止对
芯片存储器和其他逻辑电路的分析，并防止再激活芯片的测试功能。
? 卡片制造的安全技术－将荧光安全图象印刷、微线条、激光雕刻签名和图象、安全背景图象等技术用于IC卡塑封表面的印制和防伪识伪。
? 卡的通讯安全技术－通过三次相互认证、传输数据加密、设置存储区密码和访问条件、每个芯片设置唯一序列号以及在芯片运送过程中设置传输代码防止对数据的非法截取分析、
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