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第二代身份证读卡模块开发及应用

作　者: 陈龙
导　师: 王宜怀
学　校: 苏州大学
专　业: 计算机技术
关键词: 第二代身份证 ISO 14443 射频识别卡串行通讯接口
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 255次
引　用: 2次
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内容摘要

随着第二代居民身份证的全面换发,中国已进入了一个全面使用射频识别卡的崭新时代。第二代居民身份证采用多项高科技技术,具有安全、防伪等特点。全国上下针对第二代身份证的应用开发正在如火如荼的展开。众福科技苏州有限公司是位于苏州工业园区的一家企业,公司考勤采用智能卡系统。近来与苏州大学合作研究开发了一款读卡模块,在原有考勤系统的基础上扩展了读卡器的功能,在不用重新发卡的情况下利用员工的身份证直接实现刷卡考勤。此应用项目可以提供给目前所有的考勤和安防系统进行升级换代,有着广阔地市场前景。该读卡模块硬件部分包含主控芯片和射频基站芯片及其天线部分,软件部分包括主控芯片与射频基站芯片通信部分,和主控芯片与外部MCU通信部分。读卡模块主控芯片通过SPI串行接口控制射频基站芯片读取第二代居民身份证卡号或者Mifare 1卡卡号,再将卡号通过SPI串行接口传递给外部MCU。该读卡模块基于模块化的设计思想,将射频基站芯片和MCU整合在一个DIP封装的PCB上,通过SPI接口与外部连接,作为硬件中间件联系射频卡与读卡器。应用系统开发人员只需调用读卡模块提供的接口函数,就可以读取卡号,开发二代证识别应用产品。文中详细介绍了该模块的具体实现及应用。硬件部分介绍了系统的组成及硬件电路实现。软件部分重点阐述如何实现射频识别的底层驱动,并提供接口函数供用户调用。最后给出了该模块的两个应用实例:考勤读卡器和带网络接口的校园管理系统,简要的介绍了其设计方法和用途。整个设计过程采用软件工程的方法对软硬件仔细测试验证,确保系统可靠性。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章概述  9-15
  1.1 射频识别技术及研究背景  9-11
    1.1.1 射频识别技术的发展  9-10
    1.1.2 第二代居民身份证概述  10
    1.1.3 射频识别卡及射频识别技术  10
    1.1.4 射频识别卡的优点及应用前景  10-11
  1.2 射频识别卡读卡模块设计思路  11-14
    1.2.1 射频识别卡读卡系统构成  11-12
    1.2.2 第二代居民身份证读卡模块设计思路  12-14
  1.3 本文工作与论文结构  14-15
    1.3.1 本文工作  14
    1.3.2 论文结构  14-15
第二章射频识别技术及标准  15-29
  2.1 射频识别的基本原理与相关技术  15-20
    2.1.1 射频识别的基本原理  15-16
    2.1.2 射频识别系统的分类  16-17
    2.1.3 能量传送  17
    2.1.4 数据传送  17-19
    2.1.5 数据完整性  19
    2.1.6 数据安全性  19-20
  2.2 射频识别卡的标准及发展  20-23
    2.2.1 射频识别卡的标准及发展  20-22
    2.2.2 近耦合IC 卡国际标准ISO/IEC 14443  22-23
  2.3 射频识别卡―Mifare 1 卡  23-27
    2.3.1 Mifare 1 卡的特性  23-24
    2.3.2 Mifare 1 芯片逻辑结构  24-25
    2.3.3 存储器组织结构  25
    2.3.4 对Mifare 1 卡的读写控制  25-27
  2.4 射频识别卡―第二代居民身份证  27-28
    2.4.1 第二代身份证的特征  27-28
    2.4.2 对第二代居民身份证的读写控制  28
  2.5 小结  28-29
第三章读卡模块硬件设计  29-43
  3.1 硬件设计概述  29-31
    3.1.1 硬件设计思路  29
    3.1.2 硬件系统组成  29-30
    3.1.3 电路设计及元器件封装选用原则  30-31
    3.1.4 PCB Layout 原则  31
  3.2 芯片选型  31-33
    3.2.1 嵌入式微控制器MCU  31-33
    3.2.2 射频基站芯片  33
  3.3 微控制器 MC68HC908JB8  33-34
    3.3.1 MC68HC908JB8 特性  33-34
    3.3.2 MC68HC908JB8 主要功能模块  34
  3.4 射频基站芯片FM1722  34-38
    3.4.1 FM1722 的功能结构  34-35
    3.4.2 FM1722 的引脚说明  35-36
    3.4.3 FM1722 的寄存器  36
    3.4.4 FM1722 的并行接口  36-37
    3.4.5 FM1722 的SPI 接口  37-38
  3.5 读卡模块硬件说明  38-40
    3.5.1 MC68HC908JB8 与 FM1722 的连接  38-39
    3.5.2 天线及相关电路的设计  39-40
    3.5.3 MC68HC908JB8 与外部 MCU 的连接  40
  3.6 硬件测试  40-42
    3.6.1 MC68HC908JB8 微控制器系统的测试  41
    3.6.2 MC68HC908JB8 对 FM1722 的控制  41-42
    3.6.3 FM1722 的天线测试  42
  3.7 小结  42-43
第四章读卡模块软件设计  43-61
  4.1 软件设计概述  43-45
    4.1.1 软件功能概述  43-44
    4.1.2 软件开发环境  44
    4.1.3 MCU 在线编程技术  44-45
  4.2 MC68HC908JB8 对 FM1722 的基本操作  45-49
    4.2.1 访问FM1722 寄存器  45-47
    4.2.2 FM1722 的FIFO 缓冲区机制  47-48
    4.2.3 FM1722 的命令  48-49
    4.2.4 MC68HC908JB8 对 FM1722 控制的测试  49
  4.3 与 Mifare 1 卡的射频识别通信  49-58
    4.3.1 Mifare 1 卡的状态图及射频通信处理流程  49-51
    4.3.2 Mifare 1 卡片识别及选中过程  51-58
    4.3.3 Mifare 1 卡号读取过程  58
    4.3.4 通过FM1722 读取Mifare 1 卡号的测试  58
  4.4 与二代证卡的识别通信  58-59
    4.4.1 二代证卡的状态图及射频通信处理流程  58
    4.4.2 二代证卡片识别及选中过程  58-59
    4.4.3 二代证卡号读取过程  59
    4.4.4 通过FM1722 读取二代证卡号的测试  59
  4.5 读卡模块的接口函数  59-60
  4.6 小结  60-61
第五章应用方案举例  61-67
  5.1 公司考勤系统应用  61-64
    5.1.1 公司考勤系统组成  61-62
    5.1.2 读卡模块与公司考勤系统硬件说明  62-64
    5.1.3 公司考勤系统MCU 程序  64
    5.1.4 公司考勤系统上位机函数  64
  5.2 校园管理系统应用  64-66
    5.2.1 校园网与嵌入式网络接口技术  64
    5.2.2 读卡模块与嵌入式网络接口的结合  64-65
    5.2.3 关健技术说明  65-66
    5.2.4 上位机测试软件  66
  5.3 小结  66-67
第六章总结  67-68
参考文献  68-69
攻读学位期间公开发表的论文  69-70
致谢  70-71
附录 1 MC68HC908JB8 结构框图  71-72
附录 2 FM1722 的寄存器表  72-73
附录 2 FM1722 的寄存器表(续)  73-74
附录 3 FM1722 的命令集  74-75
附录 4 读卡模块函数说明  75-76
附录 5 关于居民身份证的公共安全行业标准  76

第二代身份证读卡模块开发及应用

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