非接觸式IC卡模塊說明
文章出處：http://5052h112.com 作者：北京達盛科技有限公司 人氣： 發表時間：2011年10月11日
非接觸式 IC 卡模塊由非接觸式IC 卡讀卡器芯片FM1702及其外圍電路組成。
一、 FM1702 芯片介紹
FM17XX 系列是復旦微電子股份有限公司設計的，基于ISO14443 標準的系列非接觸卡讀卡機專用芯片，采用0.6 微米CMOS EEPROM 工藝，可分別支持13.56MHz 頻率下的typeA、typeB、15693 三種非接觸通信協議，支持MIFARE和SH 標準的加密算法，可兼容Philips 的RC500、RC530、RC531、及RC632 等讀卡機芯片。芯片內部高度集成了模擬調制解調電路，只需最少量的外圍電路就可以工作。支持6 種微處理器接口，數字電路具有TTL、CMOS 兩種電壓工作模式，適用于各類計費系統的讀卡器的應用。
1、產品特點
●高集成度的模擬電路只需最少量的外圍線路
●操作距離可達10cm
●支持ISO14443 typeA typeB 15693 協議
●包含512byte 的EEPROM
●支持MIFARE 和SH 標準的加密算法
●支持六種接口模式
●包含64byte 的FIFO
●數字電路具有TTL/CMOS 兩種電壓工作模式
●軟件控制的power down 模式
●一個可編程計時器
●一個中斷處理器
●一個串行輸出輸入口
●啟動配置可編程
●數字模擬和發射模塊都有獨立的電源供電
●采用SOP32 封裝
●FM17XXL 的版本表示該芯片的三路電源都可適用于低電壓
2、各型號區別:
二、 FM1702 芯片功能框圖及引腳圖
三、對非接觸式 IC 卡操作流程圖如下：
上電后首先用程序對讀卡器芯片（以下簡稱 PCD）進行寄存器初始化，完成后進入尋卡狀態，通過天線發出尋卡信號。當有IC 卡（以下簡稱PICC，實驗程序所使用的卡為MF1 S50 卡）進入天線有效操作區，并且得到能量后，返回給PCD 卡類型值。下一步PCD 對卡進行沖突操作，PICC 得到防沖突操作信號后，返回給PCD 卡序列號。PCD接收到序列號后，程序對序列號有效性判定。當確認PICC 序列號有效后，PCD 發送選卡命令，選卡命中包含送出所選卡序列號，這樣保證進行下一步操作的卡唯一。PCD 裝載密匙，所裝載密匙與所要操作的PICC 扇區密匙一致，同一個扇有兩組密匙，密匙A、B。如進行A 密匙認證則，裝載的密匙為A 密匙，進行B 密匙認證，則需裝載B 密匙。裝載密匙成功后，開始三遍認證操作。
如下圖所示為三遍認證的令牌原理框圖：
認證過程是這樣進行的：
（A）環：由 Mifare 1 卡片向讀寫器 發送一個隨機數據 RB；
（B）環：由讀寫器收到RB 后向Mifare 1 卡片發送一個令牌數據TOKEN AB，其中包含了讀寫器發出的一個隨機數據 RA；
（C）環：Mifare 1 卡片收到 TOKEN AB 后，對TOKEN AB 的加密的部分進行解密，并校驗第一次由（A）環中Mifare 1 卡片發出去的隨機數RB 是否與（B）環中接收到的TOKEN AB 中的RB 相一致；
（D）環 ： 如果（C）環校驗是正確的，則Mifare 1 卡片向讀寫器發送令牌TOKENBA 給讀寫器；
（E）環：讀寫器收到令牌TOKEN BA 后，讀寫器將對令牌TOKEN BA 中的RB（隨機數）進行解密；并校驗第一次由（B）環中讀寫器發出去的隨機數RA 是否與（D）環中接收到的 TOKEN BA 中的RA 相一致；
如果上述的每一個環都為“真”，都能正確通過驗證，則整個的認證過程將成功。讀寫器將能對剛剛認證通過的卡片上的這個扇區可以進入下一步的操作（READ/WRITE 等操作）。
卡片中的其他扇區由于有其各自的密碼，因此不能對其進行進一步的操作。如想對其他扇區進行操作，必須完成上述的認證過程。認證過程中的任何一環出現差錯，整個認證將告失敗。必須從新開始。如果事先不知卡片上的密碼，則由于密碼的變化可以極其復雜，因此靠猜測密碼而想打開卡片上的一個扇區的可能性幾乎為零。
這里提醒一下程序員和卡片的使用者，必須牢記卡片中的 16 個扇區的每一個密碼，否則，遺忘某一扇區的密碼，將使該扇區中的數據不能讀寫。沒有任何辦法可以挽救這種低級錯誤。但是，卡片上的其他扇區可以照樣使用。
上述的敘述已經可以充分地說明了 Mifare 1 卡片的高度安全性，保密性，及卡片的應用場合多樣性，一卡多用（一卡通）。
詳細操作流程參閱：FM1702 手冊，MF1 S50 手冊，14443 協議。
四、電路原理圖
五、模塊的基本測試方法
用跳線帽短接模塊的 CS0，模式選擇Mode_Select 選擇獨立方式，即把ALE、A0、A1、A2 跳短選擇全部接Separate 端。模塊的REST 接實驗箱的P+。
把模塊插入單片機實驗箱擴展插槽，上電，打開文件：Hardware.asm。編譯、調試，按程序中注釋棄置斷點，運行程序，依次觀察前三個斷點處內容。
第一個斷點處，30H-5FH 單元內容全部為：0FFH。
第二個斷點處，A 內容為4，正常。
第三個斷點處，39H-3CH 單元內容有變化，為讀卡芯片的序列號。每個讀卡芯片的序列號不同。
第四個斷點處，L1，L2 右端測得有峰峰值為7V 左右的正弦波，并且L1 與L2 波形反向；C3，C5 右端有峰峰值為3.5V 左右的正弦波，波形反向；C12，C13 右端有峰峰值為7V 左右正弦波，波形反向。如把示波器探頭的地端與探測端相連，圈成大小與天線線圈大相等的圈，圈放于天線上方緊貼電路板，則能感應到峰峰值為2.5V 左右的正弦波。前三個斷點處都正確，則說明寄存器訪問正常。第四個斷點處，所測數據為正常模塊數據。
去掉斷點1，2，3。保留斷點4，設置斷點5，6。調試用M1卡（MF1 S50卡）。從斷點4運行程序，把卡放于讀卡模塊天線線圈上方4厘米左右，反復執行程序觀察斷點5處A或R6的值是否正常，保持卡在天線上方的位置不改變。如正常則繼續往下執行程序，到斷點6處，觀察30H，31H內容是否為：04H，00H。則尋卡有效。模塊可以對卡進行正常操作。可以使程序反復運行，觀察對卡操作的有效距離變化。
