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    一、引言

    RFID（Radio Frequency Identification）即無線射頻識別系統達，也稱為無線IC 標簽、電子標簽、感應式電子芯片、非接觸卡等，它是一種透過無線電波來到非接觸的資料獲取和存取的技術，即一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。RFID 技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。自2004 年以來，與RFID 技術相關的文章在各個媒體上不斷涌現相關的報道讓這個歷史其實并不短的技術在短時間內成為國際追逐的焦點。從全球巨型商業帝國沃爾瑪，到國際IT 巨頭IBM、HP、微軟等等，從美國國防部到中國國家標準委，全都在RFID魔棒的指揮下舞蹈起來。本文所論述的工作，主要是在基于Philips系統的RFID 讀卡器的軟件設計及其調試。具體來說，主要是在利用AT89S51 單片機控制Philips 的RFID 芯片，讀取射頻卡上的信息，并將其顯示在數碼管上。

    二、基本原理及相關理論

    1．RFID 標簽的組成

    （1）讀寫器：也是由天線、信號收發報機與譯碼器組成。RFID 標簽上的芯片被激活啟動后，就進行需要的讀出、寫入數據操作，讀寫器可把通過天線得到的標簽芯片中的數據，經過譯碼器進行譯碼，送往主計算機處理。
    （2）天線：標簽和讀寫器收發報機之間的管道，通過天線來控制系統信號的獲得與交換。天線的形狀和大小有多種多樣，例如可以裝在門框上，接收從該門通過的人或物品的相關數據；還可安裝在適當地點監控道路上的交通情況等。
    （3）標簽：其核心部分是發射機應答器，能夠接收并發送信號，一般被做成低功率的集成電路，與外部的電磁波或電磁感應相互作用，產生RFID 標簽工作時所需的功率并進行數據傳輸。RFID 標簽通常是由印刷層、芯片層與底層構成。芯片層在印刷層與底層之間，是標簽的核心部分，芯片層不能承受印刷壓力，因此通常的做法是先印好印刷層，做好底層，再與芯片層復合。

    2．RFID 讀卡器工作原理

    RFID（射頻識別）系統由兩部分組成：讀/寫單元和電子收發器。讀寫器通過天線發出一定頻率的射頻信號，當射頻卡進入發射天線工作區域時產生感應電流，射頻卡獲得能量被激活；射頻卡將自身編碼等信息通過卡內置發送天線發送出去。系統接收天線接收到從射頻卡發送來的載波信號，經天線調節器傳送到讀寫器，讀寫器對接收的信號進行解調和解碼然后送到后臺主系統進行相關處理；主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發出指令信號控制執行機構動作。讀寫器的控制單元的功能包括：與應用系統軟件進行通信，并執行應用系統軟件發來的命令；控制與射頻卡的通信過程（主—從原則）；信號的編解碼。對一些特殊的系統還有執行防沖突算法，對射頻卡與讀寫器間要傳送的數據進行加密和解密，以及進行射頻卡和讀寫器間的身份驗證等附加功能。射頻識別系統的讀寫距離是一個很關鍵的參數。目前，長距離射頻識別系統的價格還很貴，因此尋找提高其讀寫距離的方法很重要。影響射頻卡讀寫距離的因素包括天線工作頻率、讀寫器的射頻輸出功率、讀寫器的接收靈敏度、射頻卡的功耗、天線及諧振電路的Q 值、天線方向、讀寫器和射頻卡的耦合度，以及射頻卡本身獲得的能量及發送信息的能量等。大多數系統的讀取距離和寫入距離是不同的，寫入距離大約是讀取距離的40%～80%。系統工作原理如圖1 所示。

    三、讀卡器軟件部分設計

    本次設計的目的是設計一款應用于13.56MHz 的射頻讀卡器，使其能非接觸地讀取IC 卡信息，使信息準確無誤地顯示在數碼管上，并保證一定的讀卡距離。

    編程平臺：Keil uVision2；程序燒錄軟件：AtmelMicrocontroller ISP Software

    1．對IC卡操作的流程如圖2 所示。

    （1）初始化：初始化就是對MF RC500 的32 個寄存器進行設置。MF RC500 在復位引腳RSTPD 腳由高變低的時候復位，延時的長度由系統晶振頻率決定， 本系統的晶振頻率是13.56MHz。初始化程序流程圖如圖3 所示。

    （2）發送請求：發送請求命令過程為ISO/IEC14443 TYPE A 通信協議中的REQA 命令。借助RC500 的TRANSCEIVE 命令將REQA 命令發送至IC 卡，并接收返回的數據。發送請求命令的作用就是搜尋有無IC 卡靠近，跟據返回得數據判斷有無需要與之通信的IC 卡。

    請求模式有Request all 和Request std 兩種。Request all 指令是非連續性的讀卡指令，只讀一次。但有個例外，當某一次Request all 指令讀卡片失敗時，例如，卡片沒能通過密碼認證或其它原因而出錯時，Request all 指令將連續地讀卡，直到讀卡成功才進入非連續性的讀卡模式。

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