读卡器的软件设计 - 基于S3C6410的航空用RFID读卡器设计方案

　　2 读卡器的软件设计

　　读卡器的操作系统采用较稳定的Linux-2.6.30内核，文件系统为yaffs文件系统。软件分为2大部分：第一部分为QT程序，主要的功能是接受用户指令与显示图形界面；第二部分为射频驱动程序，它负责对RC632的寄存器进行操作，实现具体的射频功能。在编写射频读卡的QT应用程序之后，需把它整合到yaffs文件系统中。此外，还需裁剪linux内核，把驱动配置到内核配置单中。

　　13.56MHz的RFID的典型协议有ISO-14443协议和ISO-15693协议。其中ISO-14443协议是非接触式IC卡标准协议，应用较ISO-15693更为广泛。下面将主要分析ISO-14443协议，ISO-14443由4个部分组成：第一部分，物理特性；第二部分，频谱功率和信号接口；第三部分，初始化和防碰撞算法；第四部分，通讯协议。

　　ISO-14443通信协议的报文可分成6个部分，如表1所示：

　　表1 ISO-14443通信协议的报文数据格式

　　

　　报头2字节固定为AABB，报文长度代表从节点到校验的字节之和，命令代码指明了报文的功能。常用的命令代码有0201（寻卡）、0202（防冲突）、0203（选卡）、0206（密码认证）、0208（读卡）、0209（写卡）等。

　　QT程序在启动后，会在TFT-LCD上显示一系列的图标，分别为：寻卡、读卡、写卡、选择扇区等，在寻卡中包含了防冲突检测，它是读卡过程中非常重要的一个步骤［10-11］。其流程如下，当用户点击TFT-LCD的寻卡图标时，触摸屏上会产生触摸点的位置信号，系统根据触摸点坐标判断其所在的区域，依据触摸的区域，系统做出相应的处理。QT程序把ISO-14443协议中的寻卡（0201），防冲突（0202），选卡（0203），密码认证（0206）都整合到1个子函数中。寻卡过程分为4个过程：

　　1）搜索标签-即S3C6410通过串口1发送指令给RC632操作其中的相关寄存器进行天线操作。无论是否有卡在天线感应区域范围之内，RC632都会S3C6410回传相关数据，S3C6410收到数据后，进行判断是否有电子标签存在。

　　2）防冲突-如果在天线感应区域范围之内有一张以上的电子标签，那么读卡器就需要进行选择。RC632在防冲突后，将给微处理器传回4个字节的电子标签卡号。

　　3）选择标签-如果要对相应卡号的电子标签进行操作，则微处理器就会发送命令给RC632，使其选中这张电子标签，以便进行下一步的读写操作。

　　4）密码认证-只有拥有正确密码的读卡器才能读写相应的电子标签。

　　选择扇区后，如进行读卡操作，则直接点击读卡图标，如进行写卡操作的话，则还需用输入数据。如图3所示。

　　

　　图3 QT应用程序流程。

　　射频驱动程序在收到应用程序发来的报文后，除去报头与校验位，通过case语句判断命令代码，然后跳转到相应的子程序，子函数通过驱动程序对RC632的寄存器进行设置，实现射频操作。读取RC632数据时，MOSI线的第一个字节设置模式与地址：具体来说，第0位设置为1，第1位到第6位为地址，第7位设置为0，MOSI线的其他字节均按此设置。MISO线的第一个字节保留，从第二个字节开始为从RC632返回的数据。对RC632写入数据时，MOSI线的第一字节代表地址，从第二个字节开始为写入RC632的数据，此时MISO线没有启用。

　　驱动RC632时，首先设置信道校验寄存器，把第0，2比特置1（启用奇偶校验与CRC校验），然后把控制寄存器第3比特清零（不启用数据加密），接着把0x07写入比特结构控制器，最后一步是设置发射控制寄存器为0x03（在管脚TX2发送未经调制的13.56MHz连续载波）。设置完寄存器状态后，RC632便可与电子铅封进行通信。通信过程中的寄存器操作包含以下几个步骤：

　　1）置中断使能与中断请求2个寄存器为0x07，设置命令寄存器，取消当前命令；2）清除FIFO BUF读写指针（即FIFO［6:0］清零），设置中断使能寄存器，提示标志位已经设置；3）依次把数据写入到FIFO BUF，把数据从天线发送出去；4）设置命令寄存器，激活要执行的命令，读取错误标志寄存器，判断是否出错；5）等待规定的时间，然后读FIFO BUF，把天线接收的数据读取到RC632中；6）置中断时能与中断请求2个寄存器为0x07，设置控制寄存器，停止定时器，设置命令寄存器，取消当前命令。