基于PIC16F877A的S50射频卡读写电路的设计*

蔡卓恩，郭志成

（兰州工业学院，甘肃　兰州730050）

基于PIC16F877A的S50射频卡读写电路的设计*

蔡卓恩，郭志成

（兰州工业学院，甘肃兰州730050）

主要阐述了基于PIC16F877A单片机的S50射频卡读写电路的设计，介绍了PIC16F877A最小应用系统及其与读卡芯片RC522的接口电路，并重点介绍了S50中所储存数据用作电子钱包的软件实现，可作为类似系统的应用参考。

PIC16F877A；RC522；S50；电子钱包

1　概述

射频卡即非接触式IC卡，将射频识别技术和IC卡技术结合起来，在大小和普通信用卡相同的PVC卡片内嵌置IC芯片和感应天线，无任何外露部分。S50是采用NXPMF1ICS50制作的非接触IC卡，符合ISO14443A标准，可以和低成本的射频卡基站RC522构成完整的射频卡应用系统，目前国内有很多公司可向用户提供S50射频卡的服务。由于S50具有很高的性价比，操作方便，加密性能好。因此在公交系统、餐饮服务系统等领域得到了广泛的应用［1］。

2　硬件电路设计

2.1PIC16F877A介绍

控制系统选用由美国Microchip公司生产的8位单片微控制器PIC16F877A作为核心控制单元，PIC16F877A具有独特的精简指令集（RISC）结构，数据总线和指令总线分离的哈佛总线结构，使器件性能和运算速度大大提高。片内集成有8k的Flash可重复编程存储器，368Byte的数据存储器，256Byte 的EEPROM数据存储器，3个定时/计数器，2个CCP模块，同步串行通信端口，8通道10位A/D转换器，以及时钟、看门狗等，具有上电复位、PWM输出、LCD驱动等功能，有40只引脚。由于片内集成的外围设备种类和数量多，使其外围电路大大简化。此外，此芯片还具有低功耗睡眠（SLEEP）模式，易于实现低功耗设计［2］。

图1所示为单片机最小应用系统，包括复位电路﹑晶振﹑编程接口电路。C19﹑R46﹑R53﹑D4构成上电复位电路，系统使用20M晶振，J3为ICD2编程接口，连接ICD2仿真器可实现程序的在线仿真及下载。

图1　单片机最小应用系统

2.2RC522接口电路

图2所示为单片机与读卡芯片RC522的接口电路，S50卡通过发射机应答器振荡线圈与基站振荡线圈的耦合取得能量，通过必要的通信软件配合，保证卡与基站间实现双向数据交换。RC522需要3.3V供电，通过稳压芯片AS2830将5V电压转换为3.3V。

图2　RC522读写系统接口电路

3　S50非接触式IC卡的应用举例

3.1S50的存储结构

S50非接触式IC卡容量为8K位 （bits）=1K字节（bytes）EEPROM，分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节，以块为存取单位，每个扇区有独立的一组密码及访问控制；每张卡有唯一序列号，为32位；具有防冲突机制，支持多卡操作；无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路；数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次；工作频率为13.56MHZ；通信速率为106KBPS；读写距离一般在10cm以内（与读写器有关）［3］。

S50存储结构如图3所示，M1卡分为16个扇区，每个扇区由4块（块0、块1、块2、块3）组成，（我们也将16个扇区的64个块按绝对地址编号为0～63；第0扇区的块0（即绝对地址0块），它用于存放厂商代码，已经固化，不可更改。每个扇区的块0、块1、块2为数据块，可用于存贮数据。每个扇区的块3为控制块，包括了密码A、存取控制、密码B。

图3　S50存储结构

3.2S50的电子钱包应用

数据块可作两种应用：（1）用作一般的数据保存，可以进行读、写操作。（2）用作数据值，可以进行初始化值、加值、减值、读值操作，即电子钱包。以下为数据块作电子钱包应用的函数，这种方式可直接对数据进行增减。

//电子钱包函数

voidmoneyset（unsignedintmon，unsignedchar adr）

｛mon=mon*100；

money［1］=mon/256；

money［0］=mon%256；

money［2］=0；

money［3］=0；

money［4］=～money［0］；

money［5］=～money［1］；

money［6］=～money［2］；

money［7］=～money［3］；

money［8］=money［0］；

money［9］=money［1］；

money［10］=money［2］；

money［11］=money［3］；

money［12］=adr；

money［13］=～adr；

money［14］=adr；

money［15］=～adr；

｝

3.3刷卡自动扣款系统

非接触式射频卡读写系统应用于刷卡自动扣款系统，采用射频卡作为电子货币载体。刷卡功能有定值预扣模式和在线消费两种模式，在线消费模式根据实际用量扣去射频卡内相应金额。用户刷卡后，主控机检测刷卡信息，配置默认用量，扣除对应金额；若在中途停止并再次刷卡，则根据实际用量返还金额。刷卡子程序流程图如图4所示，再次刷卡返还金额流程中减值操作变为增值操作即可［4］。

图4　刷卡子程序流程图

扣款和充值子程序：

//参数说明：dd_mode［IN］：命令字

//0xC0=扣款

//0xC1=充值

//addr［IN］：钱包地址

//pValue［IN］：4字节增（减）值，低位在前

charPcdValue（unsignedchardd_mode，unsigned

charaddr，unsignedchar*pValue）

｛

charstatus；

unsignedintunLen；

unsignedchari，ucComMF522Buf［MAXRLEN］；

ucComMF522Buf［0］=dd_mode；

ucComMF522Buf［1］=addr；

CalulateCRC（ucComMF522Buf，2，&ucComMF522Buf

［2］）；

status=PcdComMF522（PCD_TRANSCEIVE，uc-

ComMF522Buf，4，ucComMF522Buf，&unLen）；

if（status！=MI_OK）||（unLen！=4）||

（ucComMF522Buf［0］&0x0F）！=0x0A））

｛status=MI_ERR；｝

if（status==MI_OK）

｛

//memcpy（ucComMF522Buf，pValue，4）；

for（i=0；i＜16；i++）

｛ucComMF522Buf［i］=*（pValue+i）；｝

CalulateCRC（ucComMF522Buf，4，&ucComMF522Buf

［4］）；

unLen=0；

status=PcdComMF522（PCD_TRANSCEIVE，uc-

ComMF522Buf，6，ucComMF522Buf，&unLen）；

if（status！=MI_ERR）

｛status=MI_OK；｝

｝

if（status==MI_OK）

｛

ucComMF522Buf［0］=PICC_TRANSFER；

ucComMF522Buf［1］=addr；

CalulateCRC（ucComMF522Buf，2，&ucComMF522Buf

［2］）；

status=PcdComMF522（PCD_TRANSCEIVE，uc-

ComMF522Buf，4，ucComMF522Buf，&unLen）；

if（status！=MI_OK）||（unLen！=4）||

（ucComMF522Buf［0］&0x0F）！=0x0A））

｛status=MI_ERR；｝

｝

returnstatus；

｝

4　结论

S50中所储存数据可用作数据值即电子钱包，这种方式可直接对数据进行增减。本文讨论了S50非接触式IC卡在刷卡自动扣款系统中的应用，提供了作为电子钱包使用的一种软硬件实现方法，由于S50在多个领域得到广泛应用，本文可作为类似系统的应用参考。

［1］ 张晓红.自动售水机的研究与实现［D］.东华理工大学硕士学位论文，2012.

［2］ 朱兆优，陈坚，王海涛，邓文娟.单片机原理及应用［M］.电子工业出版，2010.9.

［3］ 吴涤，射频IC卡读写系统设计［D］.西南交通大学硕士学位论文，2005.

［4］ 陆永宁.IC卡应用系统［M］.南京：东南大学出版社，2005.5.

TP273.5

甘肃省高校科研项目资助2015B-126。