基于RC500芯片的通用射频卡读写模块设计

一、射频卡的基础知识和工作原理 射频识别技术（RFID，Radio Frequency Identification）是一种无线通信技术，通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需建立机械或光学接触。本文提到的射频卡主要以Mifare卡为典型代表，具备与读写器进行非接触式通讯的能力。 Mifare卡是一种智能卡，它的工作原理依赖于无线电波进行数据传输。当射频读写器向Mifare卡发出的电磁波频率与卡片内LC谐振电路的固有频率相同时，会产生共振，从而激活卡片内的电子泵，把电荷存储到另一个电容中。当电容电压达到一定值时，卡片便可以从这个电容中获得工作电压，并开始发射数据给读写器或接收读写器的数据。 Mifare卡内部分为若干扇区，每个扇区包含4块，每块由16个字节组成。第0扇区用于存放厂商代码，剩余的扇区可用于存储数据，每扇区都有独立的密码和存取控制，这样可以实现灵活的数据管理和安全防护。 二、RC500芯片介绍 RC500芯片，基于PHILIPS公司的MF-RC500芯片，是用于实现13.56MHz频段非接触通信的主流读卡IC。它内含先进的调制和解调技术，支持ISO14443A协议中所有被动非接触式通讯方式。RC500的发送器能直接驱动天线，而接收器提供稳健可靠的解调/解码电路。此外，它还具备基带处理能力，包括ISO14443A帧处理、CRC校验和快速CRYPTO1加密算法。它的并行接口使得与8位微处理器的连接变得简单直接。 三、通用射频卡读写模块的硬件设计 硬件设计包括了MCU电路模块、基于RC500的基站模块、天线模块电路、通信接口模块以及LED状态显示和蜂鸣器报警电路。 MCU部分选用AT89S52单片机，它是一款低功耗、高性能的CMOS8位单片机，与MCS-51系列兼容。它带有防死锁的WATCHDOG，以确保系统稳定运行。此外，MCU的复位电路采用X5045芯片，具有SPI接口的内部FLASH，用来存储读写模块的配置信息和模块ID。 基站部分的核心是RC500芯片，它是读写模块和射频IC卡无线通信的核心部件，它能够支持ISO14443A协议下的所有层。 天线模块电路的设计重点在于计算天线线圈的电感值，进而确定天线旁路电容和电阻值，确保天线可以有效地与射频卡进行通信。 通信接口模块主要提供了三种通信方式：RS232、TTL串口和自定义两线制通信模式。通信方式的切换可以通过跳线实现，以便模块能适用于不同的应用场景。 四、系统软件设计 系统软件主要包含卡操作模块和接口通信模块两个部分。卡操作模块负责与卡片交互，实现卡识别、卡选择、读/写卡、修改密码等功能。接口通信模块则负责与外部设备（例如电脑、门禁系统等）进行数据交换，支持RS232、TTL电平串口和自定义两线制通信模式。 基于RC500芯片的通用射频卡读写模块设计是一项集硬件设计和软件开发于一体的综合性项目，它不仅涉及到射频通信的硬件设计，还需要考虑软件的开发，以确保读写模块可以在不同的应用场合中稳定、灵活地工作。