射頻卡應(yīng)用中的曼徹斯特碼解碼技術(shù)

文章出處：http://m.botanicstilllife.com 作者：丁明軍，徐建城   人氣： 發(fā)表時(shí)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(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。射頻卡內(nèi)集成了芯片、感應(yīng)天線及電容等元件。讀寫時(shí)，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(nèi)的天線上產(chǎn)生感應(yīng)電流，為卡內(nèi)集成芯片提供能量。而該芯片內(nèi)預(yù)先存儲有一個(gè)唯一身份辨識號碼，該號碼被編碼以后調(diào)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(nèi)的身份辨識號碼(ID號碼)編碼為曼徹斯特碼，然后由單片機(jī)進(jìn)行解碼。 

    然而，目前的很多單片機(jī)解碼程序采用定時(shí)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(shí)的準(zhǔn)確度要求也比較高，當(dāng)載波稍微偏離規(guī)定的范圍內(nèi)時(shí)將不能正確讀卡。本文介紹了一種新的解碼技術(shù)，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(nèi)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(shù)，其基本的原理如圖1所示。 

    當(dāng)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(yīng)，EM4100 的天線上也將產(chǎn)生同頻率的載波信號，EM4100 將卡內(nèi)的64 位曼徹斯特編碼的身份辨識號碼調(diào)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(diào)制信號，然后通過EM4095的解調(diào)系統(tǒng)，濾除載波[2][3]，將64 位數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，由單片機(jī)再解碼出其中的ID 號碼。 

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

    全部的64 位數(shù)據(jù)的開頭是由9 個(gè)1 組成的同步頭，由于數(shù)據(jù)和偶校驗(yàn)的格式的原因，在后面的數(shù)據(jù)串中不會出現(xiàn)9個(gè)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(nèi)碼號。每一組4 位數(shù)據(jù)后面還跟有一位偶校驗(yàn)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(yàn)位PCx。最后一位S0 是停止位，停止位恒為0。當(dāng)傳送卡號時(shí)，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(shí)，64 位數(shù)據(jù)依次以曼徹斯特編碼的格式輸出，調(diào)制天線上載波的電流大小，從而讓接收設(shè)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(jī)，由單片機(jī)進(jìn)一步進(jìn)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(shí)際在天線上的調(diào)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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