MF RC500系列晶片是PHILIPS 半導體公司出品的高集成度非接觸式讀寫晶片，它集成了13.56MHZ以下的各種被動式非接觸通信方法和協定，支持ISOTEC 14443TypeA 的多層套用。而且，其前端部分可直接驅動大線。工作距離為10cm; 接收部分擁有解調和解碼電路，能夠實現對ISO/IEC 14443TypeA標準信號的預處理。其數據處理部分可處理符合ISO/EC 14443TypeA 協定的數據幀及錯誤檢測(CRC和奇偶校驗)，支持快速CRYPTO 加密算法，用於實現Mifare 經典產品的安全認證。完整的並行接口可直接與各種8 位CPU 相接，使PCD 設計十分方便。在MFRC5OO 系列晶片中，有單獨支持ISO/TEC 14443Type A 標準的MF RC530,支持ISO TEC 14443 Type A 和Type B 兩個標準MF RC531,支持ISOTEC15693 標準的CLRC632.還有支持ISO/EC 14443 TypeA 標準，特別適宜智慧型化儀表(如水電氣“三表”套用) 和手持設備的低功耗、低電壓(3.3V)、低成本、小尺寸(5mmX5mm) 晶片MF RC522。
基本介紹
- 中文名：高度集成的ISO 14443A讀卡器IC
- 外文名：MF RC500
- 載波頻率：13.56MHz;
- 有效距離：可達10cm
- 集成：編碼調製和解調解碼的收發電路;
Philips公司的MF RC500是套用於13.56MHz非接觸式通信中高集成讀卡IC系列中的一員。該讀卡IC系列利用先進的調製和解調概念，完全集成了在13.56MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式和協定。MF RC500支持ISO14443A所有的層，內部的傳送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅動操作近距離的天線（可達100mm）；接收器部分提供一個堅固而有效的解調和解碼電路，用於ISO14443兼容的應答器信號；數字部分處理ISO14443A幀和錯誤檢測（奇偶&CRC）。此外，它還支持快速CRYPTOI加密算法，用於驗證Mifare系列產品。方便的並行接口可直接連線到任何8位微處理器，給讀卡器/終端的設計提供了極大的靈活性。MF RC500可方便的用於各種基於ISO/IEC 14443A標準並且要求低成本、小尺寸、高性能以及單電源的非接觸式通信的套用場合。
MF RC500內部包括並行微控制器接口、雙向。FIFO緩衝區、中斷、數據處理單元、狀態控制單元、安全和密碼控制單元、模擬電路接口及天線接口。MF RC500的外部接口包括數據匯流排、地址匯流排、控制匯流排(包含讀寫信號和中斷等)和電源等。MF RC500的並行微控制器接口自動檢測連線的8位並行接口的類型。它包含一個易用的雙向FIFO緩衝區和一個可配置的中斷輸出,為連線各種MCU提供了很大的靈活性。即使採用成本非常低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並行—串列轉換。支持的幀包括CRC和奇偶校驗。MF RC500以完全透明的模式進行操作．因而支持IS014443A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,並將性能調節到最佳狀態。當與Mifare Standard和Mifare通信時,使用高速CRYPTOI流密碼單元和一個可靠的非易失性密匙存儲器。模擬電路包含一個具有阻抗非常低的橋驅動器輸出的傳送部分。這使得最大操作距離可達100 mm，接收器可以檢測到並解碼非常弱的應答信號
MFRC500是Philips公司生產的高集成度TYPE A讀寫器晶片.其主要性能如下:
●載波頻率為13.56MHz;
●集成了編碼調製和解調解碼的收發電路;
●天線驅動電路僅需很少的外圍元件,有效距離可達10cm;
●內部集成有並行接口控制電路,可自動檢測外部微控制器(MCU)的接口類型;
●具有內部地址鎖存和IRQ線,可以很方便地與MCU接口.
●集成有64位元組的收發FIFO快取器;
●內部暫存器,命令集,加密算法可支持TYPE A標準的各項功能,同時支持MIFARE類卡的有關協定.
●數字,模擬,傳送電路都有各自獨立的供電電源.
基於以上特點,用MF RC500極易設計TYPE A型卡的讀寫器,可廣泛用於非接觸式公共電話,儀器儀表,非接觸式手持終端等領域.
MF RC500為32腳SO封裝,需說明的是:某些引腳(帶*號)依據其所用MCU(微控制器)的接口情況具有不同功能.
3.1 MF RC500暫存器設定
MF RC500晶片的內部暫存器按頁分配,並通過相應定址方法獲得地址.內部暫存器共分8頁,每頁有8個暫存器,每頁的第一個暫存器稱為頁暫存器,用於選擇該暫存器頁.每個暫存器由8位組成,其位特性有四種:讀/寫(r/w) ,唯讀(r),僅寫(w)和動態(dy).其中dy屬性位可由微控制器讀寫,也可以在執行實際命令後自動由內部狀態機改變位值.
微控制器MCU通過對內部暫存器的寫和讀,可以預置和讀出系統運行狀況.暫存器在晶片復位狀態為其預置初始值.了解內部暫存器的設定對於軟體編程至關重要.
3.2 並行接口
MFRC500晶片可直接支持各種微控制器(MCU),也可直接和PC機的增強型並行接口(EPP)相連線,每次上電(PON)或硬啟動(Reset)後,晶片會復原其並行接口模式並檢測當前的MCU接口類型,通常用檢測控制引腳邏輯電平的方法來識別MCU接口,並利用固定引腳連線和初始化相結合的方法實現正確的接口.圖2給出了相應的連線接線圖.
3.3E2PROM存貯器
MFRC500的E2PROM共有32塊,每塊16位元組.E2PROM存貯區分為四部分:第一部分為塊0,屬性為唯讀,用於保存產品的有關信息;第二部分為塊1和塊2,它們具有讀/寫屬性,用於存放暫存器初始化啟動檔案;第三部分從塊3至塊7,用於存放暫存器初始化檔案,屬性為讀/寫;第四部分從塊8至塊31,屬性為只寫,用於存放加密運算的密鑰,存放一個密鑰需要12位元組,E2PROM密鑰存放區共可存放32個密鑰,實際密鑰長度為6位元組,存放在緊鄰的12個E2PROM位元組地址中.一個密鑰位元組的8位必須分開存放,若設密鑰8位為K7,K6,……K0,則存放在兩個相鄰位元組時為k7k6K5K4K7K6K5K4和K3K2K1K0K3K2K1K0,例如密鑰位元組為A0H時,則存放內容為5AH,F0H兩個位元組.
3.4 FIFO快取
3.5 中斷請求
晶片的中斷請求有定時設定到,傳送請求,接收請求,一個命令執行完,FIFO滿,FIFO空等六種.0頁暫存器InterruptEn的相應位?讀/寫屬性 用於相應中斷請求使能設定;InterruptRq的相應位?dy屬性 用於指示使能情況下的相應中斷出現.任何允許中斷產生時,0頁暫存器PrimaryStatus的IRQ位?r屬性 可用於指示中斷的產生,同時可由引腳IRQ和微控制器進行連線以產生中斷請求信號.
3.6 定時器
MFRC500內有定時器,其時鐘源於13.56MHz晶振信號,13.56MHz信號由晶振電路?外接石英晶體 產生.微處理器可藉助於定時器完成有關定時任務的管理.定時器可用於定時輸出計數,看門狗計數,停止監測,定時觸發等工作.
3.7 模擬電路
a. 傳送電路
b. 接收電路
載波解調採用正交解調電路,正交解調所需的I和Q時鐘?兩者相差為90° 可在晶片內產生.解調後由所得副載波調製信號要經放大,濾波相關器,判決電路進行副載波解調,其中放大電路的增益可由暫存器RxControl的設定來控制.
3.8 串列信號開關
串列信號開關用於橋接晶片數字電路和模擬電路兩部分,兩部分電路的輸入/輸出和外部套用所需的輸入/輸出可以靈活組合.這種組合可藉助MFIN和MFOUT引腳和相關暫存器來控制實現.
3.9 命令設定
MC RF500的性能由內部狀態機保證,狀態機可以完成命令功能.暫存器Command的相應位存貯R 命令碼?屬性為dy 可用於啟動或停止命令執行.命令大多可由寫入相應命令碼至Command暫存器實現,其所需變數和數據主要由FIFO緩衝器交換.
3.10認證與加密
Mifare類產品中加密算法的實現被稱之為CRYPT01,它是一種密鑰長度為48bit的流密碼.要訪問一個Mifare類卡的數據,首先要完成認證,Mi-fare卡的認證採用三次認證的過程?若需了解三次認證過程,請參閱參考文獻,這個過程可由自動執行Authbent1和Authbent2命令來實現.
4典型套用
MF RC500的典型套用電路如圖3所示.這裡僅介紹其天線迴路.圖3中,L0C0為低通濾波器,用於濾除13.56MHz的諧波分量,L0可選2.2mH,C0可選47pF.L是天線線圈,C1,C2a,C2b則組成匹配電路.典型參數值為:
L=1μH,C1=27pF,C2a=270pF,C2b=270pF.
C3?15pF 主要用於耦合卡負載調製信號,R1,R2為分壓器,VMID引腳的電壓可為Rx引腳提供一個參考電位.R1阻值為10kΩ,R2為820Ω.
