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载频为13.5MHz的IC卡PCD发送通道技术

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:介绍了13.56MHz PCD发送通道的电路结构和设计思路,给出了一种适合TYPE A、TYPE B、REID等多种非接触式IC卡的PCD发送通道的设计方法。

    关键词:PCD TYPE A TYPE B 修正密勒码 E类放大器

1 引言

非接触式IC卡是射频技术和IC卡技术相结合的产物,(范文先生网www.fwsir.com收集整理)它成功地解决了无源和免接触问题,因而获得了广泛的应用。ISO/IEC 14443是较新型的非接触IC卡的国际标准,该标准称IC卡为PICC卡,读写器为PCD。它规定了PICC和PCD之间的TYPE A和TYPE B两种通信传输模式,它们的载波频率均为13.56MHz。这两种模式主要针对智能卡。实际上,有很多存储器卡、射频身份识别卡(RFID)也是采用13.56MHz作为载频,但其信息传输仅从PICC到PCD。在PCD的设计中,若编解码、调制解调电路能适应多种传输模式,那么PCD就会有更大的应用范围。限于篇幅,本文仅就PCD发送通道的编码和调制电路进行分析。

2 非接触式IC卡系统的基本组成

非接触式IC卡的基本组成框图如图1所示。 该系统由PCD和PICC组成。PCD则以微控制器为核心,分为发送和接收两个通道。发送通道由13.56MHz振荡器、功放、调谐电路、编码器、调制器组成。接收通道由解调电路、滤波放大器、解码器组成。收发数据由微控制器处理,并可和主机通信。

    设计PCD时可采用PHILIPS公司的MIFARE技术读写模块MCM200/MCM500来实现,MCM是Mi-fare Core Module的缩写,意为Mifare核心模块,它和MIFARE射频RF模块相结合的协议规范被称为ISO/IEC14443 TYPE A标准。图2所示是采用MCM设计PCD的框图。

MCM200模块主要应用于对卡片操作距离为25mm的卡式读写器中,而MCM500模块则主要应用于对卡片操作距离为100mm的卡读写器中。MCM具有数据加密、错误侦察、CRC校验、防冲突等功能。其功能可通过软件编程来实现。
载频为13.5MHz的IC卡PCD发送通道技术
3 编码电路

ISO/IEC14443标准规定的数据传输速率为106kbps,数据时钟频率为载波频率的128分频。从PCD向PICC传输数据时,若使用TYPE A模式,则应采用修正的密勒(Miller)码,而用TYPE B则可直接使用NRZ(不归零)码,在这两种编码中,修正的密勒码比较复杂。

3.1 修正的密勒码编码

TYPE A中定义了如下三种时序:

(1) 时序X:该时序将在64/fc处产生一个“pause”(凹槽);

(2) 时序Y:该时序在整个位期间(128/fc)不发生调制;

(3) 时序Z:这种时序在位期间的开始时,产生一个“pause”。

在上述时序说明中,fc为载波13.56MHz,pause凹槽脉冲的底宽为0.5~3.0μs,90%幅度宽度不大于4.5μs。用这三种时序即可对帧进行编码,即修正的密勒码,其中逻辑“1”选择时序X逻辑“0”选择时序Y。但有两种情况除外,第一种是在相邻有两个或更多的“0”时,此时应从第二个“0”开始采用时序Z;第二种是在直接与起始位相连的所有位为“0”时此时应当用时序Z表示。

另外,通信开始时,用时序Z表示。通信结束则用逻辑“0”加时序Y表示。无信息时,通常应用至少两个时序Y来表示。载频为13.5MHz的IC卡PCD发送通道技术

3.2 编码电路设计

实现修正的密勒码编码的硬件电路编码器的原理框图如图3所示。图4所示是假定输出数据为011010时,采用图3方案的波形图,其中,使能信号e用于激活编码器电路以使其开始工作。波形a为

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