NXP智能识别系列非接触式IC卡读写芯片设计方案

摘要：  非接触式IC卡又称射频卡，由IC芯片、感应天线组成，封装在一个标准的PVC卡片内，芯片及天线无任何外露部分。非接触式IC卡是世界上最近几年发展起来的一项新技术，NXP智能识别系列的非接触式IC卡成功的将射频识别技术和IC卡技术结合起来，结束了无源(卡中无电源)和免接触这一难题，是电子器领域的一大突破。

关键字：  非接触式IC卡，  非接触式读写器

卡片在一定距离范围内(通常为5—10mm)靠近读写器表面，通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。对非接触式IC卡的读写操作是通过读写器来完成的，读写器是主控机与非接触式IC卡间进行信息传输和存储甚至运算处理的中间媒介，也叫接口设备、卡接收设备、耦合设备或终端。

非接触式IC卡读写芯片原理

非接触式IC卡卡片的电气部分由一个元件和AISC组成，没有其他的外部器件，卡片中的天线是只有线圈，很适合封状到ISO卡片中。以Mifare为例，读卡器向IC卡发一组固定频率的电磁波，卡内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器的频率相同，这样便产生电磁共振，从而使电容内有了电荷，在电容的另一端接有一个单向通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当储存积累的电荷达到2V时，此电源可为其他电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接收读写器的数据。其中Mifare的逻辑框图如下图所示。

非接触式读写器包含流向相反的两个信号通道：上部的发送通道和下部的接收通道。发送通道首先由频率稳定的石英晶体振荡器产生相应工作频率载波信号，该信号将在调制级由已在ASIC段按曼彻斯特或变型密勒或NRZ规则编码的拟发送信息序列进行幅移键控(ASK)调制，最后经功率输出级放大后，由天线发送。接收通道则首先滤除输入信号中的干扰和噪声。从高强度的发射驱动信号中提取非接触式IC卡的微弱应答信号，继而放大解调后送ASIC进一步处理。两个通道传输数据的示意图如下图所示。

特性 ：

非接触式识别技术带给我们一个便利接入存储于电子媒体中数据的方式，以13.56 MHz 智能卡读卡器芯片与模块为例：

形成 MIFARE 接口平台不可或缺的一部份，目前为非接触式与双接口智能卡机制的业界标准

符合包括 ISO 14443 A、ISO 14443 B 与 ISO 15693 等国际化标准

相当容易导入设计

运作范围达 100mm

提供 RF 数据通信加密选择

通过 MIFARE 演示系统协助，相当容易进行新型应用的开发

典型器件

MF RC522特性

内置对卡片或标签的信号进行解调和译码的高集成度的模拟电路;

采用少量外部元件，即可将输出驱动级接天线;5mm×5mm×0.85mm(HVQFN32)的超小体积; 2.5～3.6V的低I电压低功耗设计。

支持ISO 14443 TypeA和Mifare®通信协议，可读写与该二标准的非接触式IC卡和应答器;支持ISO 14443 212kbit/s和424kbit/s的更高传输速率的通信;

支持MIFARE Classic加密;

支持防碰撞操作;

支持3种与主机通讯接口：

- 10Mbit/s的SPI接口

- I2C接口，快速模式的速率为400kbit/s，高速模式的速率为3400kbit/s

- 串行UART，传输速率高达1228.8kbit/s，帧取决于RS232接口，电压电平取决于供的管脚电压

64字节的发送和接收FIFO缓冲区;

CRC协处理器，其16位长的CRC计算多项式固定为：x16+x12+x5+1，符合ISO14443和CCITT协议;

灵活的中断模式：发送结束中断、接收接收中断、命令执行完毕中断，等等;

可编程定时器：可以用做马表、看门狗计数器等;

内部振荡器，连接27.12MHz的外部晶体振荡器;

具备硬件掉电、软件掉电和发送器掉电3种节电模式;

采用相互独立的多组电源供电，以避免模块间相互干扰，提高工作的稳定性;

具备内部自测试功能

应用

MIFARE 读卡器适用于各种基于ISO/IEC 14443标准并且要求低成本、小尺寸、高性能以及单电源的非接触式通信的应用场合。