MFRC530非接觸IC卡讀寫模塊原理與應用

　　MFRC530是應用於13.56 MHz非接觸式高集成度IC卡讀寫模塊的一員。該模塊利用了先進的調製和解調概念，完全集成了在13.56 MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式和協議。MFRC530支持ISO14443A所有層的通信方式。內部的發送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅動近距離操作的天線（可達100 mm）。接收器部分提供一個堅固而有效的解調和解碼電路用於ISO14443A兼容的應答器信號。數字部分處理ISO14443A幀和錯誤檢測（奇偶校驗和CRC）。此外它還支持快速MIFARE典型安全演算法，用於驗證MIFARE系列產品。方便的并行介面可直接連接到任何8 bit微處理器，這樣給讀卡器／終端的設計提供了極大的靈活性。此外，它支持SPI介面。
    MFRC530的主要特點：

1. 高集成度模擬電路用於IC卡應答信號的解調和解碼；
2. 緩衝輸出驅動器使用最少數目的外部元件連接到天線；
3. 支持ISO14443A；
4. 支持MIFARE雙介面IC卡和MIFARE典型協議；
5. 支持波特率高達424 kHz的非接觸通信；
6. 兼容SPI介面；
7. 靈活的中斷處理；
8. 可編程定時器；
9. 近距離操作（可達100 mm）；
10. 帶低功耗的硬體複位；
11. 軟體實現掉電模式；
12. 并行微處理器介面帶有內部地址鎖存和IRQ線；
13. 自動檢測微處理器并行介面的類型；
14. 64 byt發送和接收FIFO緩衝區；
15. 面向位和位元組的幀；
16. 唯一的序列號；
17. Crypto1以及可靠的內部非易失性密匙存儲器；
18. 連接到13.56 MHz晶振上的內部振蕩緩衝器具有優化的低相位抖動；
19. 在近距離應用中，發送器採用電壓3.3～5V；
20. 數字部分採用3.3 V或5 V電源

1　內部結構與引腳說明
1.1　內部結構
　　圖1所示為MFRC530的內部結構。
 
　　并行微控制器介面自動檢測連接的8 bit并行介面的類型，它包含一個雙向FIFO緩衝區和一個可配置的中斷輸出，這樣就為連接各種MCU提供了很大的靈活性，即使使用非常低成本的器件也能滿足高速非接觸式通信的要求。
　　數據處理部分執行數據的并行串列轉換。它支持的幀包括CRC和奇偶校驗，它以完全透明的模式進行操作，因而支持ISO14443A的所有層。
　　狀態和控制部分允許對器件進行配置以適應環境的影響，並使性能調節到最佳狀態。當與MI－FAREStandard和MIFARE產品通信時使用高速Crypto1流密碼單元和一個可靠的非易失性密匙存儲器。
    模擬電路包含了一個具有低阻抗橋驅動器輸出的發送部分，這使得最大操作距離可達100mm，接收器可以檢測到並解碼非常弱的應答信號。由於採用了非常先進的技術，接收器已不再是限制操作距離的因素了。

1.2　引腳說明
　　該器件為32腳SO封裝。器件使用了3個獨立的電源以實現在EMC特性和信號解耦方面達到最佳性能。MFRC530具有出色的RF性能並且模擬和數字部分可適應不同的操作電壓。
 
1.2.1　天　線
   非接觸式天線使用以下4個管腳：

    為了驅動天線,MF RC530通過TX1 和TX2 提供13.56 MHz的能量載波。根據寄存器的設定對發送數據進行調製得到發送的信號。
    IC卡採用RF 場的負載調製進行響應。天線拾取的信號經過天線匹配電路送到RX 腳。MF RC530 內部接收器對信號進行檢測和解調並根據寄存器的設定進行處理。然後數據發送到并行介面由微控制器進行讀取。
    MFRC530對驅動部分使用單獨電源供電。

1.2.2　模擬電源
　　為了實現最佳性能，MFRC530的模擬部分也使用單獨電源。它對振蕩器、模擬解調器和解碼器電路供電。

1.2.3
    MF RC530數字部分使用單獨電源。

1.2.4　輔助管腳
　　可選擇內部信號驅動該管腳AUX。它作為設計和測試之用。
1.2.5　複位管腳
　　複位管腳RSTPD禁止了內部電流源和時鐘並使MFRC530從微控制器匯流排介面脫開。如果RST－PD釋放，MFRC530執行上電時序。
1.2.6　振蕩器

　　13.56 MHz晶振通過快速片內緩衝區連接到OSCIN和OSCOUT。如果器件採用外部時鐘，可從OSCIN輸入。
1.2.7　MIFARE介面
　　MFRC530支持MIFARE有源天線的概念。它可以處理管腳MFIN和MFOUT處的MIFARE核心模塊的基帶信號NPAUSE和KOMP。

　　MIFARE介面可採用下列方式與MFRC530的模擬或數字部分單獨通信：
　　1）模擬電路可通過MIFARE介面獨立使用。這種情況下，MFIN連接到外部產生的NPAUSE信號。
    MFOUT提供KOMP信號。
　　2）數字電路可通過MIFARE介面驅動外部信號電路。這種情況下，MFOUT提供內部產生的NPAUSE信號而MFIN連接到外部輸入的KOMP信號。
1.2.8
    下面列出的16個管腳用於控制并行介面：

2　應用
　　圖3所示為MFRC530在非接觸式IC卡讀卡器中的典型應用電路。
 
　　該系統採用89C51單片機為控制核心，主要完成數據採集、處理、存儲及控制系統工作的功能，通過P0口與MFRC530的數據匯流排相連，可實現與射頻卡數據的無線傳輸。P2.7作為MFRC530的片選端，低電平有效。RD、WR分別控制MFRC530的讀寫，INT0接收來自IC卡的中斷請求並執行中斷程序。
　　MFRC530是與射頻卡實現無線通信的核心模塊，也是讀卡器讀寫射頻卡的關鍵介面晶元。它根據寄存器的設定對發送緩衝區中的數據進行調製得到發送的信號，通過由TX1，TX2腳驅動的天線以電磁波的形式發出去，射頻卡採用RF場的負載調製進行響應。天線拾取射頻卡的響應信號經過天線匹配電路送到RX腳，MFRC530內部接收緩衝器對信號進行檢測和解調並根據寄存器的設定進行處理。處理后的數據發送到并行介面由單片機讀取。

3　結束語　　
   非接觸式IC卡是根據射頻電磁感應原理產生的。它的讀寫操作只需將卡片放在讀寫器附近一定的距離之內就能實現數據交換，無需任何接觸，使用非常方便、快捷，不易損壞。因此，在公交、門禁、校園、企事業等人事管理、娛樂場所等方面有廣泛的應用前景。