射頻IC卡使用及攜帶方便,、安全性高,、成本低，已得到越來越廣泛的應用,。本文介紹一種用TCP/IP通信的射頻一卡通系統(tǒng),。
　　系統(tǒng)分為兩個子系統(tǒng)，即嵌入式TCP/IP子系統(tǒng)和射頻IC卡讀卡子系統(tǒng),。嵌入式TCP/IP子系統(tǒng)使用一個簡化的TCP/IP協(xié)議棧,，易于在單片機中實現(xiàn)。射頻IC卡讀卡子系統(tǒng)是對射頻卡進行讀寫的系統(tǒng),。兩個子系統(tǒng)各使用一片AT89S52單片機,，子系統(tǒng)間通過UART通信。
1 嵌入式TCP/IP子系統(tǒng)
　　本子系統(tǒng)主要負責與上位機的通信,。下面介紹其結(jié)構(gòu)設計和簡化的TCP/IP協(xié)議棧,。

1.1 嵌入式TCP/IP子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計
　　本子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)主控芯片為AT89S52單片機,，選用IS61C256AH芯片外部擴展32KB SRAM,。單片機與片外RAM的接口：P0[0..7]經(jīng)74HC373鎖存低8位地址，再接到SRAM的[A0..A7],；P2[0..6]接SRAM的[A8..A14],；P2.7接SRAM的CE，當P2.7為低電平時,，SRAM使能,；P3.6和P3.7分別接SRAM的WE和OE,，作為讀寫SRAM的信號，同時P0復用到SRAM的[IO0..IO7],。局域網(wǎng)的以太網(wǎng)控制器使用RTL8019AS,。單片機與8019AS的接口：P3.6和P3.7分別接IORB和IOWB，作為網(wǎng)絡芯片的I/O信號,；P3.5接RSTDRV,，用于網(wǎng)絡Reset；P3.3接IOCHRDY,，用于網(wǎng)絡芯片忙時插入等待時間,；P1[0..7]接[SD0..SD7]。由于使用輪詢方式,，所以IRQ可以不設定,，因為I/O Base選擇300H，所以IOS0～IOS3懸空,。P2[0..4]接[SA0..SA4],，SA5..SA7接低電平，P2.7接SA8和SA9,，SA10..SA19接低電平,，這樣就使得P2.7為高電平時，選擇網(wǎng)絡芯片,，同時P2[0..4]為片內(nèi)寄存器地址,。因為沒有Memory Read和Write的動作，將SMEMRB和SMEMWB接高電平,。因為在發(fā)出I/O命令時,，地址都會先準備就緒，所以將AEN接低電平,。為了使用jumper進行初始化設定,，將JP接高電平。P3.0和P3.1是單片機UART的RX和TX,，連接到讀卡器子系統(tǒng),。
1.2 嵌入式TCP/IP子系統(tǒng)的簡化協(xié)議棧設計
　　由于單片機的資源有限，本子系統(tǒng)針對一卡通系統(tǒng)的要求簡化了TCP/IP協(xié)議棧,，只需實現(xiàn)系統(tǒng)必需的功能即可,。TCP/IP協(xié)議棧有四個層次,，分別為鏈路層" title="鏈路層">鏈路層,、網(wǎng)絡層、運輸層和應用層,，如圖2所示,。下面對簡化協(xié)議棧逐層說明,。

　　(1)鏈路層協(xié)議。10Mbps以太網(wǎng)的幀有以太網(wǎng)幀和IEEE 802幀兩種封裝格式,。根據(jù)RFC 1122(即主機需求RFC)的要求,，所有主機必須能夠發(fā)送和接收以太網(wǎng)幀，應該能夠接收IEEE 802幀,，也許能夠發(fā)送IEEE 802幀,。根據(jù)這一要求，本系統(tǒng)設定為能夠接收以太網(wǎng)幀和IEEE 802幀,，只能發(fā)送以太網(wǎng)幀,，不能發(fā)送IEEE 802幀。由于系統(tǒng)不會在同一主機的不同進程間交換IP分組,，所以不支持環(huán)回接口(Loopback Interface),。顯然SLIP和PPP鏈路協(xié)議也不必支持。在鏈路層中,，每接收到一個幀,，都檢查其Type field的值，只交付0x0800和0x0806二種Type,，丟棄其他的Type,。RARP幀的Type為0x8035，因為系統(tǒng)不必支持RARP協(xié)議,，所以這種幀也不交付,。Type為0x0800表示幀中封裝了IP分組，Type為0x0806表示幀中封裝了ARP分組,，這兩種幀的分組會被取出,，并交付給相應的子程序。
　　(2)網(wǎng)絡層協(xié)議,。本系統(tǒng)只交付Protocol=1和Protocol=17的分組,，其他的Protocol都丟棄，即只支持ICMP和UDP協(xié)議,；不支持IGMP協(xié)議(Protocol=2),，相應地也不支持組播(multicast)，但支持廣播,；不支持TCP協(xié)議(Protocol=6),。對于ICMP協(xié)議，只支持回顯請求和回顯應答,，即只處理Type=0,，Code=0和Type=8，Code=0，其他的Type和Code丟棄,，所以Ping讀卡器的IP地址會收到應答,。對于Protocol=17的分組，先檢查目的地址,，如果為廣播地址或是本機地址,，則取出其中的UDP數(shù)據(jù)報，交付給運輸層,，丟棄其他分組,。
　　(3)運輸層協(xié)議。本系統(tǒng)只支持UDP協(xié)議,，而且只接收一個指定端口的UDP數(shù)據(jù)報,，丟棄其他端口的數(shù)據(jù)報。收到要交付的數(shù)據(jù)報后,，取出其中的數(shù)據(jù)內(nèi)容,，交給應用層子程序。
　　(4)應用層,。根據(jù)收到的不同上位機指令,，分別進行處理。指令包括：掃描在線的讀卡器,、設定讀卡器地址,、同步讀卡器時間、讀取讀卡器容量狀態(tài),、上載刷卡記錄等,。
2 射頻IC卡讀卡子系統(tǒng)
　　本子系統(tǒng)完成讀寫射頻卡、保存刷卡資料,、發(fā)出控制開關(guān)量等功能,。
2.1 讀卡子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計
　　本子系統(tǒng)選用PHILIPS公司的MF1 IC S50芯片的非接觸式IC卡。這種卡的RF接口為ISO/IEC 14443A,，工作頻率為13.56MHz,，內(nèi)含1KB EEPROM。EEPROM的組成包括16個扇區(qū),，每扇區(qū)有4個區(qū),，每區(qū)有16字節(jié)。讀卡芯片選用PHILIPS公司的MF RC500,，這種芯片與單片機接口簡單,，有自動檢測與單片機接口方式的功能。單片機使用AT89S52,，選用ATMEL的DataFlash AT45DB161B保存刷卡資料,，系統(tǒng)設定資料保存在Serial EEPROM 24C02中,，時間芯片選用DS1302。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示,。單片機是主控芯片。與讀卡芯片RC500的接口為：P0[0..7]接RC500的D0..D7,，P1.4接RSTPD,，P1.5接NCS，P3.2接IRQ,，P3.6和P3.7接NWR和NRD,。與AT45DB161B的接口為：P1.0接SO，P1.1接SI,，P1.2接SCK,，P1.3接CS。與DS1302的接口為：P2.0接SCLK,，P2.1接I/O,，P2.2接CE。與24C02的接口為：P2.6接SCL,，P2.7接SDA,。單片機的P3.3、P3.4,、P3.5接顯示驅(qū)動,。P2.3接開關(guān)量控制，P2.4接蜂鳴器,。

2.2 讀卡子系統(tǒng)軟件設計
　　本子系統(tǒng)軟件設計包括：對MF1卡進行讀寫操作,；讀取和設定時間芯片的日期和時間；保存刷卡資料和設定資料,；發(fā)送顯示信息和發(fā)出開關(guān)信號等,。以下主要介紹MF1卡的讀寫操作部分。
　　MF1卡的狀態(tài)機如圖4所示,。當MF1卡進入讀卡器天線的工作區(qū)時,，經(jīng)Reset后進入IDLE狀態(tài)。此時可以接收從RC500發(fā)來的指令,。