毕业论文课题相关文献综述
摘要：给出一种带无线通信功能的IC卡读卡器的设计及实现方法，采用无线通信技术，以及ZigBee单片机CC2530为控制核心，设计了读写Mifare智能卡，并详细说明了预计实现方法，所设计的读卡器具有可移动性强，安装简单和扩展性好等优点。
关键词： ZigBee单片机CC2530，无线通信功能，IC卡读卡器
目前，有线通信式非接触IC卡读卡器被广泛使用，该类型读卡器具有信息传输快速及时、无机械磨损、防伪性能强、使用寿命长等有点，但其布线繁琐，移动性和扩展性都不好。为了满足人们日益对智能化生活的需求，在微电子技术、计算机技术发展的推动下，无线传感网络取得长足发展，其在各方面的应用暗示着它已经成为一种新的技术趋势。作为一种新兴的短距离、低速率、低功率无线网络技术，其特性预示着在消费类电子智能家庭和楼宇网络、工业控制、医疗等领域将有较大的发展。在以往的设计中，作者多采用STM8S103FP单片机，将MFRC531读卡模块和Si4432无线通信模块作为IC卡读卡器的主要硬件组成部分，其控制芯片STM8S103F3P属于性价比高的控制器，采用3级哈弗结构，内核速度高达20MIPS，8K字节FLASH程序存储器，内部集成30万次可擦写的EEPROM数据存储器，外设资源丰富，包括1个CAN2.0B接口，2个通用异步接收/发送（UART）接口、1个IC接口和1个串行外设（SPI）接口。
而本次设计将采用无线通信技术，设计的无线通信式IC卡读卡器克服了上述缺点，能够实现对考勤现场数据的实时录入、多点采集，并通过蓝牙或Zigbee无线通信技术将卡中信息传输到计算机。
如今世界上各大厂商纷纷推出实现ZigBee物理层功能的芯片，代表性的有EM250等。德州仪器也推出了一系列系统级芯片。其中CC2530是一款兼容IEEE802.15.4的片上系统，集成了增强型8051内核，结合TIZ-STACK协议栈可方便的组建自己的无线通信网络。
这次的设计理念就是想通过设计带无线通信功能的IC卡读卡器。该读卡器能够读写Mifare智能卡，通过数码管或液晶屏显示IC的卡号或卡中的内容，通过键盘设置卡的权限，或者通过上位机软件设置卡的权限，要求带串口功能，可以通过Zigbee单片机CC2530无线通信技术将卡中信息传输到计算机。CC2530单片机自带无线通信模块，在成品设计时相比STM8S103FP单片机有体积更小的优点。
其中的Mifare卡读写器的设计一般用PHILIPS公司生产的专用读写处理芯片MFRC500(RFID将在下文中详细介绍)，读写器工作时，频设IC卡与读卡器之间通过无线电波来完成的，二者之间的通讯频为13.56MHZ。当有射频卡靠近读写器时，频设卡内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器的发射频率一致，这样在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而给电容充电。在电容另一端，接有一个单向导电的电子泵，不断的将电容内的电荷送到另一个电容内存储。当这个电容充电达到2V时，此电容就作为电源为卡片上的其他电路供电，从而将卡内数据发射出去或接收读写器发来的数据。
在IC卡读卡器中使用的射频识别即RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。目前RFID技术应用很广，如：图书馆，门禁系统，食品安全溯源等。根据用途，射频卡读写器有只读型和读写型。在不同的场合和基于成本的考虑使用不同的读写器。根据频率来分有125K，13.56M，915M，2.4G等各种频段。当前125K读卡器的成本是最低的，并且是以只读为主，距离一般是10cm以下，也可以做到1米。这类读卡器主要用在低成本门禁，考勤，停车场等行业。13.56M都是可读写的，距离一般为10cm以下，分为ISO14443A，ISO14443B和ISO15693三种协议，常用的卡片有S50卡属于ISO14443A协议的，为了适应某些行业低成本的考虑，友我科技也推出了S50卡只读序列号的射频卡读卡器，USB键盘接口免驱动。这种频率多用于会员卡，近距离消费，高端门禁，考勤，停车场，如北京公交卡就属于此类。915M通常以中距离为主，一般为10米以内的读写距离，分为18000-6B和6C两种协议。这种读写器价格稍高，一般用在不停车收费，出入门自动考勤统计等高端行业。这次设计中预计使用的就是13.56M的MFRC500。MFRC500是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成读卡IC系列中的一员。该读卡IC系列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。MFRC500支持ISO14443A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近操作距离的天线（可达100mm）。接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于ISO14443A兼容的应答器信号。数字部分处理ISO14443A帧和错误检测（奇偶＆CRC）。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。
在单片机与液晶屏连接方面，CC2530和液晶屏通过标准的SPI接口相连，SPI接口是工业标准的同步串行接口，是一种全双工、四线通信的系统。它允许CC2530单片机与各种外围设备以串行方式（可配置成1~8位数据同时、同步地被发送和接收）进行通信。在SPI接口中，数据的传输需要1个时钟信号和两条数据线。SPI可工作在主模式或从模式下。在主模式下，最大数据传输速率（位/秒）是系统时钟频率的1/2；而在从模式下，全双工操作时的最大数据传输速率（位/秒）是系统时钟频率的1/10。 ADS7846是四线式触摸屏的控制器，控制器的主要功能是分时向X、Y电极对施加电压，并把测量电 极上的电压信号转换为相应触点的X、Y坐标，并通过笔中断请求向CC2530表示有触摸发生。液晶屏只能作为SPI的从设备，各信号的时序是完全固定的，因此需要配置CC2530 SPI接口信号的时序使之完全符合液晶屏的时序。
参考文献：
[1] ZigBee Aliance.ZigBee Specification.[EB/OL].(2008).http://www.ZigB
