非接觸式IC卡模塊說(shuō)明
文章出處：http://psychicreadingswithdeb.com 作者：北京達盛科技有限公司 人氣： 發(fā)表時(shí)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(zhuān)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(xié)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(lèi)計費系統的讀卡器的應用。
1、產(chǎn)品特點(diǎn)
●高集成度的模擬電路只需最少量的外圍線(xiàn)路
●操作距離可達10cm
●支持ISO14443 typeA typeB 15693 協(xié)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(gè)可編程計時(shí)器
●一個(gè)中斷處理器
●一個(gè)串行輸出輸入口
●啟動(dòng)配置可編程
●數字模擬和發(fā)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(jiǎn)稱(chēng) PCD）進(jìn)行寄存器初始化，完成后進(jìn)入尋卡狀態(tài)，通過(guò)天線(xiàn)發(fā)出尋卡信號。當有IC 卡（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PICC，實(shí)驗程序所使用的卡為MF1 S50 卡）進(jìn)入天線(xiàn)有效操作區，并且得到能量后，返回給PCD 卡類(lèi)型值。下一步PCD 對卡進(jìn)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(fā)送選卡命令，選卡命中包含送出所選卡序列號，這樣保證進(jìn)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(gè)扇有兩組密匙，密匙A、B。如進(jìn)行A 密匙認證則，裝載的密匙為A 密匙，進(jìn)行B 密匙認證，則需裝載B 密匙。裝載密匙成功后，開(kāi)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(guò)程是這樣進(jìn)行的：
（A）環(huán)：由 Mifare 1 卡片向讀寫(xiě)器 發(fā)送一個(gè)隨機數據 RB；
（B）環(huán)：由讀寫(xiě)器收到RB 后向Mifare 1 卡片發(fā)送一個(gè)令牌數據TOKEN AB，其中包含了讀寫(xiě)器發(fā)出的一個(gè)隨機數據 RA；
（C）環(huán)：Mifare 1 卡片收到 TOKEN AB 后，對TOKEN AB 的加密的部分進(jìn)行解密，并校驗第一次由（A）環(huán)中Mifare 1 卡片發(fā)出去的隨機數RB 是否與（B）環(huán)中接收到的TOKEN AB 中的RB 相一致；
（D）環(huán) ： 如果（C）環(huán)校驗是正確的，則Mifare 1 卡片向讀寫(xiě)器發(fā)送令牌TOKENBA 給讀寫(xiě)器；
（E）環(huán)：讀寫(xiě)器收到令牌TOKEN BA 后，讀寫(xiě)器將對令牌TOKEN BA 中的RB（隨機數）進(jìn)行解密；并校驗第一次由（B）環(huán)中讀寫(xiě)器發(fā)出去的隨機數RA 是否與（D）環(huán)中接收到的 TOKEN BA 中的RA 相一致；
如果上述的每一個(gè)環(huán)都為“真”，都能正確通過(guò)驗證，則整個(gè)的認證過(guò)程將成功。讀寫(xiě)器將能對剛剛認證通過(guò)的卡片上的這個(gè)扇區可以進(jìn)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(jìn)行進(jìn)一步的操作。如想對其他扇區進(jìn)行操作，必須完成上述的認證過(guò)程。認證過(guò)程中的任何一環(huán)出現差錯，整個(gè)認證將告失敗。必須從新開(kāi)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(kāi)卡片上的一個(gè)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(gè)扇區的每一個(gè)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(xiě)。沒(méi)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(jīng)可以充分地說(shuō)明了 Mifare 1 卡片的高度安全性，保密性，及卡片的應用場(chǎng)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(xié)議。
四、電路原理圖
五、模塊的基本測試方法
用跳線(xiàn)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(shí)驗箱的P+。
把模塊插入單片機實(shí)驗箱擴展插槽，上電，打開(kāi)文件：Hardware.asm。編譯、調試，按程序中注釋棄置斷點(diǎn)，運行程序，依次觀(guān)察前三個(gè)斷點(diǎn)處內容。
第一個(gè)斷點(diǎn)處，30H-5FH 單元內容全部為：0FFH。
第二個(gè)斷點(diǎn)處，A 內容為4，正常。
第三個(gè)斷點(diǎn)處，39H-3CH 單元內容有變化，為讀卡芯片的序列號。每個(gè)讀卡芯片的序列號不同。
第四個(gè)斷點(diǎn)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(xiàn)線(xiàn)圈大相等的圈，圈放于天線(xiàn)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(gè)斷點(diǎn)處都正確，則說(shuō)明寄存器訪(fǎng)問(wèn)正常。第四個(gè)斷點(diǎn)處，所測數據為正常模塊數據。
去掉斷點(diǎn)1，2，3。保留斷點(diǎn)4，設置斷點(diǎn)5，6。調試用M1卡（MF1 S50卡）。從斷點(diǎn)4運行程序，把卡放于讀卡模塊天線(xiàn)線(xiàn)圈上方4厘米左右，反復執行程序觀(guān)察斷點(diǎn)5處A或R6的值是否正常，保持卡在天線(xiàn)上方的位置不改變。如正常則繼續往下執行程序，到斷點(diǎn)6處，觀(guān)察30H，31H內容是否為：04H，00H。則尋卡有效。模塊可以對卡進(jìn)行正常操作?？梢允钩绦蚍磸瓦\行，觀(guān)察對卡操作的有效距離變化。
