射頻卡應用中的曼徹斯特碼解碼技術

文章出處：http://m.dipdnbxp.cn 作者：丁明軍，徐建城   人氣： 發(fā)表時間：2011年09月29日

    0 引言 

    射頻卡，也叫非接觸式IC 卡，目前正廣泛地應用于各個領域。射頻卡內集成了芯片、感應天線及電容等元件。讀寫時，將射頻卡靠近讀卡器，讀卡器天線發(fā)出的電磁波在射頻卡內的天線上產(chǎn)生感應電流，為卡內集成芯片提供能量。而該芯片內預先存儲有一個唯一身份辨識號碼，該號碼被編碼以后調制天線上的電流信號，再以電磁波的形式傳遞回讀卡器[1]。大多數(shù)射頻卡將卡內的身份辨識號碼(ID號碼)編碼為曼徹斯特碼，然后由單片機進行解碼。 

    然而，目前的很多單片機解碼程序采用定時查詢或考察信號的邊沿狀態(tài)的方式解碼，這些解碼方法對天線上的載波頻率要求比較高，對定時的準確度要求也比較高，當載波稍微偏離規(guī)定的范圍內時將不能正確讀卡。本文介紹了一種新的解碼技術，載波頻率的偏移對解碼沒有任何影響，而且不用檢測信號的邊沿狀態(tài)，從而更加可靠、快速地讀卡。 

    1 讀卡原理 

    現(xiàn)在以卡內封裝有EM4100 A6 芯片的只讀射頻卡為例來介紹這種曼徹斯特碼的解碼技術，其基本的原理如圖1所示。 

    當解碼芯片EM4095 的天線上產(chǎn)生諧振、有恒定125KHz左右的載波信號后，通過電磁場的感應，EM4100 的天線上也將產(chǎn)生同頻率的載波信號，EM4100 將卡內的64 位曼徹斯特編碼的身份辨識號碼調制到此載波信號上面，通過信號的耦合，EM4095 的天線上也產(chǎn)生帶有64 位ID 號碼的調制信號，然后通過EM4095的解調系統(tǒng)，濾除載波[2][3]，將64 位數(shù)據(jù)傳送給單片機，由單片機再解碼出其中的ID 號碼。 

    射頻卡內的EM4100 芯片內部有預先存儲的不可改寫的64 位數(shù)據(jù)，當其通過天線向外輸出時，格式如圖2 所示[2]。

    全部的64 位數(shù)據(jù)的開頭是由9 個1 組成的同步頭，由于數(shù)據(jù)和偶校驗的格式的原因，在后面的數(shù)據(jù)串中不會出現(xiàn)9個1，保證了數(shù)據(jù)頭的唯一性。同步頭之后是10 組4 位的數(shù)據(jù)Dxx，前兩組4 位數(shù)據(jù)是廠商號，后8 組4 位數(shù)據(jù)是32 位的內碼號。每一組4 位數(shù)據(jù)后面還跟有一位偶校驗位Px。最后一組4 位數(shù)據(jù)是對前面10 組數(shù)據(jù)各例的偶校驗位PCx。最后一位S0 是停止位，停止位恒為0。當傳送卡號時，這64 位數(shù)據(jù)通過載波在天線上首尾相接持續(xù)出現(xiàn)。

    讀卡時，64 位數(shù)據(jù)依次以曼徹斯特編碼的格式輸出，調制天線上載波的電流大小，從而讓接收設備識別接收。接收方EM4095 將64 位數(shù)據(jù)從載波中檢出，然后以圖2 所示的順序送給單片機，由單片機進一步進行40 位ID 號的提取。由于信號發(fā)送方EM4100 與接收方EM4095 采用耦合方式傳輸信息，所以，實際在天線上的調制信號如圖3所示，這樣，在EM4100 的載波上用高電流代表邏輯0，而在EM4095 載波上用低電流代表邏輯0。

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