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基于ARM的IC卡读写模块设计
（本实验取材于我正做的项目“电动汽车智能交流充电桩”中我负责的部分）
实验名称基于ARM的IC卡读写模块设计课程嵌入式系统
姓名叶冠南班级控制工程1202学号2111203199

实验目的
使用ARM内核的MCU

实验原理
使用基于ARM内核的MCU芯片以及RFID卡完成非接触性IC卡读写模块的设计。
使用时序模拟的SPI通信。

实验环境和器件
编程语言环境：keilMDKμVisionV4.21.0.0
MCU芯片：基于ARM内核的STM32F103VET6芯片(Heart103V开发板)
RFID卡：RFID-MFRC522模块
调试工具：JTAG仿真器

实验内容
RFID—MFRC522模块
1.1结构
非接触式IC卡的薄膜结构

卡内部结构
1.2功能

功能框图
读卡器通过天线发射激励信号(一组固定频率的电磁波)，IC卡进入读写器工作区内，被读写器信号激励。在电磁波的激励下，卡内的LC串联谐振电路产生共振，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，此电容可以作为电源为其他电路提供工作电压，供卡内集成电路工作所需。
（1）ATR模块：AnswerToRequest(“请求之应答”)
当一张MIFARE1卡处在读写器的天线工作范围之内时，程序员控制读写器向卡发出Requestall(或Requeststd)命令后，卡的ATR将启动，将卡片块0中2个字节的卡类型号(TagType)传送给读写器，建立卡与读写器的第一步通信联络。
如果不进行第一步的ATR工作，读写器对卡的其他操作(读/写操作等)将不会进行。
（2）AntiCollision模块：防(卡片)冲突功能
如果有多张MIFARE1卡处在读写器的天线工作范围之内，则AntiCollision模块的防冲突功能将被启动工作。读写器将会首先与每一张卡进行通信，读取每一张卡的序列号(SerialNumber)。由于每一张MIFARE1卡都具有惟一的序列号，决不会相同，因此程序员将启动读写器中的AntiCollision防重叠功能配合卡上的防重叠功能模块，根据卡序列号来选定其中一张卡。被选中的卡将被激活，可以与读写器进行数据交换；而未被选中的卡处于等待状态，随时准备与读写器进行通信。
AntiCollision模块(防重叠功能)启动工作时，读写器将得到卡片的序列号(SerialNumber)。序列号存储在卡的Block0中，共有5个字节，实际有用的为4个字节，另一个字节为序列号的校验字节。
（3）SelectApplication模块：卡片的选择
当卡与读写器完成了上述两个步骤，读写器要想对卡进行读/写操作时，必须对卡进行“Select”操作，以使卡真正地被选中。
被选中的卡将卡片上存储在Block0中的卡容量“Size”字节传送给读写器。当读写器收到这一字节后，方可对卡进行进一步的操作，如密码验证等。
（4）Authentication&AccessControl模块：认证及存取控制模块
完成上述的三个步骤后，读写器对卡进行读/写操作之前，必须对卡上已经设置的密码进行认证，如果匹配，则允许进一步的读/写操作。
MIFARE1卡上有16个扇区，每个扇区都可分别设置各自的密码，互不干涉，必须分别加以认证，才能对该扇区进行下一步的操作。因此每个扇区可独立地应用于一个应用场合，整个卡可以设计成一卡多用(一卡通)的形式来应用。
密码的认证采用了三次相互认证的方法，具有很高的安全性。如果事先不知卡上的密码，则因密码的变化可以极其复杂，试图靠猜测密码而打开卡上一个扇区的可能性几乎为零。
（5）Control&ArithmeticUnit：控制及算术运算单元
这一单元是整个卡的控制中心，是卡的“头脑”。它主要对卡的各个单元进行操作控制，协调卡的各个步骤；同时它还对各种收/发的数据进行算术运算处理、递增/递减处理和CRC运算处理等，是卡中内建的中央微处理器(MCU)单元。
（6）RAM/ROM单元
RAM主要配合控制及算术运算单元，将运算的结果进行暂时存储，例如将需存储的数据由控制及算术运算单元取出送到EEPROM存储器中；将需要传送给读写器的数据由控制及算术运算单元取出，经过RF射频接口电路的处理，通过卡片上的天线传送给读写器。RAM中的数据在卡失掉电源后(卡片离开读写器天线的有效工作范围)将会丢失。
同时，ROM中则固化了卡运行所需要的必要的程序指令，由控制及算术运算单元取出，对每个单元进行指令控制，使卡能有条不紊地与读写器进行数据通信。
（7）CryptoUnit：数据加密单元
该单元完成对数据的加密处理及密码保护。加密的算法可以为DES标准算法或其他。