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高集成度TYPEA读写器芯片MFRC500及其应用

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增大字体作者：佚名来源：本站整理发布时间：2009-01-10 23:47:36

【本文由PB创新网为您整理】
摘要：介绍了高集成度TYPE A读写器芯片MF RC500的内部电路结构，并对其内部寄存器的有关命令及加密算法等功能做了较详细的阐述，最后在此基础上给出了MF RC500的典型应用电路。

关键词：TYPE A；读写器；FIFO；命令；CRYPTO1

１　引言

ＭＦＲＣ５００是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司生产的高集成度ＴＹＰＥＡ读写器芯片。其主要性能如下：

●载波频率为１３．５６ＭＨｚ；

●集成了编码调制和解调解码的收发电路；

●天线驱动电路仅需很少的外围元件，有效距离可达１０ｃｍ；

●内部集成有并行接口控制电路，可自动检测外部微控制器(ＭＣＵ)的接口类型；

●具有内部地址锁存和ＩＲＱ线，可以很方便地与ＭＣＵ接口。

●集成有６４字节的收发ＦＩＦＯ缓存器；

●内部寄存器、命令集、加密算法可支持ＴＹＰＥＡ标准的各项功能，同时支持ＭＩＦＡＲＥ类卡的有关协议。

●数字、模拟、发送电路都有各自独立的供电电源。

基于以上特点，用ＭＦＲＣ５００极易设计ＴＹＰＥＡ型卡的读写器，可广泛用于非接触式公共电话、仪器仪表、非接触式手持终端等领域。
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２　引脚功能

ＭＦＲＣ５００为３２脚ＳＯ封装，需说明的是：某些引脚（带＊号）依据其所用ＭＣＵ(微控制器)的接口情况具有不同功能。

３　工作原理

ＭＦＲＣ５００的内部电路框图如图１所示，它由并行接口及控制电路、密钥存贮及加密算法Ｃｙｐｔｏ１　、状态机与寄存器、数据处理电路、模拟电路调制、解调及输出驱动电路　等组成。

３．１ＭＦＲＣ５００寄存器设置

ＭＦＲＣ５００芯片的内部寄存器按页分配，并通过相应寻址方法获得地址。内部寄存器共分８页，每页有８个寄存器，每页的第一个寄存器称为页寄存器，用于选择该寄存器页。每个寄存器由８位组成，其位特性有四种：读／写(ｒ／ｗ)　、只读(ｒ)、仅写(ｗ)和动态(ｄｙ)。其中ｄｙ属性位可由微控制器读写，也可以在执行实际命令后自动由内部状态机改变位值。

微控制器ＭＣＵ通过对内部寄存器的写和读，可以预置和读出系统运行状况。寄存器在芯片复位状态为其预置初始值。了解内部寄存器的设置对于软件编程至关重要.

３．２并行接口

ＭＦＲＣ５００芯片可直接支持各种微控制器(ＭＣＵ)，也可直接和ＰＣ机的增强型并行接口(ＥＰＰ)相连接，每次上电(ＰＯＮ)或硬启动(Ｒｅｓｅｔ)后，芯片会复原其并行接口模式并检测当前的ＭＣＵ接口类型，通常用检测控制引脚逻辑电平的方法来识别ＭＣＵ接口，并利用固定引脚连接和初始化相结合的方法实现正确的接口。图２给出了相应的连接接线图。

３．３Ｅ２ＰＲＯＭ存贮器

ＭＦＲＣ５００的Ｅ２ＰＲＯＭ共有３２块，每块１６字节。Ｅ２ＰＲＯＭ存贮区分为四部分：第一部分为块０，属性为只读，用于保存产品的有关信息；第二部分为块１和块２，它们具有读／写属性，用于存放寄存器初始化启动文件；第三部分从块３至块７，用于存放寄存器初始化文件，属性为读／写；第四部分从块８至块３１，属性为只写，用于存放加密运算的密钥，存放一个密钥需要１２字节，Ｅ２ＰＲＯＭ密钥存放区共可存放３２个密钥，实际密钥长度为６字节，存放在紧邻的１２个Ｅ２ＰＲＯＭ字节地址中。一个密钥字节的８位必须分开存放，若设密钥８位为Ｋ７，Ｋ６，……Ｋ０，则存放在两个相邻字节时为ｋ７ｋ６ｋ５ｋ４Ｋ７Ｋ６Ｋ５Ｋ４和ｋ３ｋ２ｋ１ｋ０Ｋ３Ｋ２Ｋ１Ｋ０，例如密钥字节为Ａ０Ｈ时，则存放内容为５ＡＨ、Ｆ０Ｈ两个字节。

３．４ＦＩＦＯ缓存

８×６４位的ＦＩＦＯ用于缓存微控制器与芯片之间的输入／输出数据流。可处理数据流长度达６４字节。ＦＩＦＯＤａｔａ寄存器作为输入／输出数据流的并／并转换口；ＦＩＦＯＬｅｎｇｔｈ寄存器用于指示ＦＩＦＯ缓冲器的字节存储量、写时增量、读时减量；ＦＩＦＯ缓冲器的状态如空、溢出等　可由寄存器ＰｒｉｍａｒｙＳｔａｔｕｓ、ＦＩＦＯＬｅｖ-ｅｌ的相关位指示；对ＦＩＦＯ的访问则可通过微控制器送出有效命令来实现。
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３．５中断请求

芯片的中断请求有定时设置到、发送请求、接收请求、一个命令执行完、ＦＩＦＯ满、ＦＩＦＯ空等六种。０页寄存器ＩｎｔｅｒｒｕｐｔＥｎ的相应位读／写属性　用于相应中断请求使能设置；ＩｎｔｅｒｒｕｐｔＲｑ的相应位ｄｙ属性　用于指示使能情况下的相应中断出现。任何允许中断产生时，０页寄存器ＰｒｉｍａｒｙＳｔａｔｕｓ的ＩＲＱ位ｒ属性　可用于指示中断的产生，同时可由引脚ＩＲＱ和微控制器进行连接以产生中断请求信号。

３．６定时器

ＭＦＲＣ５００内有定时器，其时钟源于１３．５６ＭＨｚ晶振信号，１３．５６ＭＨｚ信号由晶振电路外接石英晶体　产生。微处理器可借助于定时器完成有关定时任务的管理。定时器可用于定时输出计数、看门狗计数、停止监测、定时触发等工作。

３．７模拟电路

ａ．发送电路

ＲＦ信号从引脚ＴＸ１和ＴＸ２输出可直接驱动天线线圈。调制信号及ＴＸ１、ＴＸ２输出的射频信号类型已调或无调制载波　均可由寄存器ＴｘＣｏｎｔｒｏｌ控制。

ｂ．接收电路

载波解调采用正交解调电路，正交解调所需的Ｉ和Ｑ时钟两者相差为９０°　可在芯片内产生。解调后由所得副载波调制信号要经放大、滤波相关器、判决电路进行副载波解调，其中放大电路的增益可由寄存器ＲｘＣｏｎｔｒｏｌ的设置来控制。

３．８串行信号开关

串行信号开关用于桥接芯片数字电路和模拟电路两部分，两部分电路的输入／输出和外部应用所需的输入／输出可以灵活组合。这种组合可借助ＭＦＩＮ和ＭＦＯＵＴ引脚和相关寄存器来控制实现。

ＭＦＩＮ可输入曼彻斯特码、带副载波的曼彻斯特码，并由寄存器ＲｘＣｏｎｔｒｏｌ２的设置选择送至解码器。若输入的是修正密勒码，则由寄存器ＴｘＣｏｎｔｒｏｌ设置选择送至发送通道的调制器。
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