基于射频IC卡的考勤系统

第二章 系统硬件选取 17

第二章 系统硬件选取

3.1 射频IC卡选取

本文选取M1S50，它是飞利浦下属子公司恩智浦出品的芯片，全称为NXP Mifare1 S50，截止到2013年11月4日，已经有国产芯片与其兼容，其优点是可读可写的多功能卡，缺点是：价格稍贵，感应距离短，适合非定额消费系统、停车场系统、门禁考勤系统等。 3.1.1 M1S50主要指标

（1） 容量为8K位EEPROM 。

（2） 分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节,以块为存取单位。 （3） 每个扇区有独立的一组密码及访问控制。 （4） 每张卡有唯一序列号，为32位。 （5） 具有防冲突机制，支持多卡操作。

（6） 无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路。 （7） 数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次。 （8）工作温度：-20℃~50℃(湿度为90%) 。 （9） 工作频率：13.56MHZ 。 （10） 通信速率：106 KBPS 。

（11） 读写距离：10 cm以内（与读写器有关）。 3.1.2 M1S50存储结构

（1）如图3.1所示，M1卡分为16个扇区，每个扇区由4块（块0、块1、块2、块3）组成，（我们也将16个扇区的64个块按绝对地址编号为0~63）

18 基于IC卡的考勤管理系统设计

图3.1 S50存储结构

其中第0扇区的块0（即绝对地址0块），它用于存放厂商代码，已经固化，不可更改。

（2）每个扇区的块0、块1、块2为数据块，可用于存贮数据。数据块可作两种应用:

用作一般的数据保存，可以进行读、写操作。

用作数据值，可以进行初始化值、加值、减值、读值操作。

（3） 每个扇区的块3为控制块，包括了密码A、存取控制、密码B。具体结构如图3.2所示：

A0 A1 A2 A3 A4 A5 FF 07 80 69 B0 B1 B2 B3 B4 B5 密码A 6字节

存取控制 4字节

图3.2 扇区结构

密码B 6字节

（4）每个扇区的密码和存取控制都是独立的，可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制。存取控制为4个字节，共32位，扇区中的每个块（包括数据块和控制块）的存取条件是由密码和存取控制共同决定的，在存取控制中每个块都有相应的三个控制位,定义如下： 块0： C10 C20 C30 块1： C11 C21 C31 块2： C12 C22 C32

第二章 系统硬件选取 19

块3： C13 C23 C33

三个控制位以正和反两种形式存在于存取控制字节中，决定了该块的访问权限（如进行减值操作必须验证KEY A，进行加值操作必须验证KEY B，等等）。 （5）数据块存取控制

表3.1 数据块存取控制

控制位（X=0..2） C1X C2X 访 问 条 件 （对数据块 0、1、2） Write Increment Decrement, transfer, Restore C3X Read 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 KeyA|B KeyA|B KeyA|B KeyA|B KeyA|B KeyB KeyB Never KeyA|B Never KeyB KeyB Never KeyB Never Never KeyA|B Never Never KeyB Never Never Never Never KeyA|B Never Never KeyA|B KeyA|B Never Never Never （KeyA|B 表示密码A或密码B，Never表示任何条件下不能实现）

例如：当块0的存取控制位C10 C20 C30=1 0 0时，验证密码A或密码B正确后可读；验证密码B正确后可写；不能进行加值、减值操作。 （7）控制块的存取控制 如表3.2所示。

例如：当块3的存取控制位C13 C23 C33=1 0 0时，表示： 密码A：不可读，验证KEYA或KEYB正确后，可写（更改）。 存取控制：验证KEYA或KEYB正确后，可读、可写。 密码B：验证KEYA或KEYB正确后，可读、可写。

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表3.2 控制块的存取控制

C13 C23 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 C33 密码A Read Write 存取控制 Read Write 密码B Read Write 0 Never KeyA|B KeyA|B Never 0 Never Never 0 Never KeyB 0 Never Never KeyA|B Never KeyA|B Never KeyA|B Never KeyA|B KeyA|B KeyA|B Never Never Never KeyB Never 1 Never KeyA|B KeyA|B KeyA|B KeyA|B KeyA|B 1 Never KeyB 1 Never Never 1 Never Never KeyA|B KeyB KeyA|B KeyB KeyA|B Never Never Never Never KeyB Never Never 3.1.3 M1S50工作原理

卡片的电气部分只由一个天线和ASIC组成。

天线：卡片的天线是只有几组绕线的线圈，很适于封装到IS0卡片中。 ASIC：卡片的ASIC由一个高速（106KB波特率）的RF接口，一个控制单元和一个 8K位EEPROM组成。

工作原理：读写器向M1卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当所积累的电荷达到2V时，此电容可做为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。

3.1.4 M1S50与读卡器的通讯 （1）复位应答（Answer to request）

M1射频卡的通讯协议和通讯波特率是定义好的，当有卡片进入读写器的操作范围时，读写器以特定的协议与它通讯，从而确定该卡是否为M1射频卡，即验