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(yīng)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(gè)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(gè)簡(jiǎn)化的TCP/IP協(xié)議棧,，易于在單片機(jī)中實(shí)現(xiàn),。射頻IC卡讀卡子系統(tǒng)是對(duì)射頻卡進(jìn)行讀寫的系統(tǒng)。兩個(gè)子系統(tǒng)各使用一片AT89S52單片機(jī),，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(fù)責(zé)與上位機(jī)的通信。下面介紹其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)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(shè)計(jì)
　　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(jī)，選用IS61C256AH芯片外部擴(kuò)展32KB SRAM,。單片機(jī)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(dāng)P2.7為低電平時(shí)，SRAM使能,；P3.6和P3.7分別接SRAM的WE和OE,，作為讀寫SRAM的信號(hào)，同時(shí)P0復(fù)用到SRAM的[IO0..IO7],。局域網(wǎng)的以太網(wǎng)控制器使用RTL8019AS,。單片機(jī)與8019AS的接口：P3.6和P3.7分別接IORB和IOWB，作為網(wǎng)絡(luò)芯片的I/O信號(hào),；P3.5接RSTDRV,，用于網(wǎng)絡(luò)Reset；P3.3接IOCHRDY,，用于網(wǎng)絡(luò)芯片忙時(shí)插入等待時(shí)間,；P1[0..7]接[SD0..SD7],。由于使用輪詢方式，所以IRQ可以不設(shè)定,，因?yàn)镮/O Base選擇300H,，所以IOS0～I(xiàn)OS3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(shí),，選擇網(wǎng)絡(luò)芯片，同時(shí)P2[0..4]為片內(nèi)寄存器地址,。因?yàn)闆]有Memory Read和Write的動(dòng)作,，將SMEMRB和SMEMWB接高電平。因?yàn)樵诎l(fā)出I/O命令時(shí),，地址都會(huì)先準(zhǔn)備就緒,，所以將AEN接低電平。為了使用jumper進(jìn)行初始化設(shè)定,，將JP接高電平,。P3.0和P3.1是單片機(jī)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(jiǎn)化協(xié)議棧設(shè)計(jì)
　　由于單片機(jī)的資源有限,，本子系統(tǒng)針對(duì)一卡通系統(tǒng)的要求簡(jiǎn)化了TCP/IP協(xié)議棧，只需實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)必需的功能即可,。TCP/IP協(xié)議棧有四個(gè)層次,，分別為鏈路層" title="鏈路層">鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層,、運(yùn)輸層和應(yīng)用層,，如圖2所示。下面對(duì)簡(jiǎn)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(jī)需求RFC)的要求,，所有主機(jī)必須能夠發(fā)送和接收以太網(wǎng)幀,，應(yīng)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(shè)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(huì)在同一主機(jī)的不同進(jìn)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(gè)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?yàn)橄到y(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(huì)被取出，并交付給相應(yīng)的子程序,。
　　(2)網(wǎng)絡(luò)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(yīng)地也不支持組播(multicast),，但支持廣播；不支持TCP協(xié)議(Protocol=6),。對(duì)于ICMP協(xié)議,，只支持回顯請(qǐng)求和回顯應(yīng)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(huì)收到應(yīng)答,。對(duì)于Protocol=17的分組，先檢查目的地址,，如果為廣播地址或是本機(jī)地址,，則取出其中的UDP數(shù)據(jù)報(bào)，交付給運(yùn)輸層,，丟棄其他分組,。
　　(3)運(yùn)輸層協(xié)議。本系統(tǒng)只支持UDP協(xié)議，而且只接收一個(gè)指定端口的UDP數(shù)據(jù)報(bào),，丟棄其他端口的數(shù)據(jù)報(bào),。收到要交付的數(shù)據(jù)報(bào)后，取出其中的數(shù)據(jù)內(nèi)容,，交給應(yīng)用層子程序,。
　　(4)應(yīng)用層。根據(jù)收到的不同上位機(jī)指令,，分別進(jìn)行處理,。指令包括：掃描在線的讀卡器、設(shè)定讀卡器地址,、同步讀卡器時(shí)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(shè)計(jì)
　　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(gè)扇區(qū)，每扇區(qū)有4個(gè)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(jī)接口簡(jiǎn)單,，有自動(dòng)檢測(cè)與單片機(jī)接口方式的功能,。單片機(jī)使用AT89S52，選用ATMEL的DataFlash AT45DB161B保存刷卡資料,，系統(tǒng)設(shè)定資料保存在Serial EEPROM 24C02中,，時(shí)間芯片選用DS1302。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示,。單片機(jī)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(jī)的P3.3,、P3.4,、P3.5接顯示驅(qū)動(dòng)。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(shè)計(jì)
　　本子系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括：對(duì)MF1卡進(jìn)行讀寫操作；讀取和設(shè)定時(shí)間芯片的日期和時(shí)間,；保存刷卡資料和設(shè)定資料,；發(fā)送顯示信息和發(fā)出開關(guān)信號(hào)等。以下主要介紹MF1卡的讀寫操作部分,。
　　MF1卡的狀態(tài)機(jī)如圖4所示,。當(dāng)MF1卡進(jìn)入讀卡器天線的工作區(qū)時(shí)，經(jīng)Reset后進(jìn)入IDLE狀態(tài),。此時(shí)可以接收從RC500發(fā)來的指令,。