Mifare 1非接触式IC卡读写核心模块MCM200

　　摘要：介绍了Philips公司的Mifare 1非接触IC卡读写器芯片MCM200的主要特性、引脚功能、内部的物理功能寄存器和基本指令集。重点介绍了Mifare 1非接触IC卡和MCM200数据通信的一些重要模块的编程思路和编程方法，给出了两个编程实例。

　　关键词：非接触IC卡 MCM200 读写器

　　Ｍｉｆａｒｅ １ ＩＣ智能(射频)卡的核心是Ｐｈｉｌｉｐｓ 公司的Ｍｉｆａｒｅ １ ＩＣ Ｓ５０（－０１，－０２，－０３，－０４）系列微模块（微晶片）。其相应的读写器模块为Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＭＣＭ２００和ＭＣＭ５００。其中，ＭＣＭ２００模块主要应用于操作距离在 ２５ｍｍ的卡片读写器中；ＭＣＭ５００模块主要应用于操作距离在１００ｍｍ的卡片读写器中。１　ＭＣＭ２００模块的主要特性

　　ＭＣＭ２００读写器模块的主要特性如下：

　　●采用标准的双列直插式３２引脚封装；

　　●工作频率为１３．５６ＭＨｚ,采用标准的＋５Ｖ电源供电,典型电流消耗为４０ｍＡ；

　　●读写卡片距离可达２５ｍｍ以上；

　　●与卡片的通信速率可达１０６ｋｂｐｓ；

　　●每个扇区均包含有３套密码，同时包含有认证密码用的存储器；

　　●有防卡片重叠功能；

　　●带有１６字节的ＦＩＦＯ（先进先出）队列接收／发送缓冲寄存器；

　　●在模块与卡片通信时可自动侦查错误，对数据流可自动分析；

　　●可对ＲＦ（射频）通道进行自动监控；

　　●有内建８位／１６位ＣＲＣ协处理器，可提供ＣＲＣ、ＰＡＲＩＴＹ等数据校验；

　　●支持多种方式的活动天线，并且不需天线调节系统即可对天线进行补偿调节；

　　●带有标准的Ｍｉｆａｒｅ 并行接口可直接由标准的ＭＣＵ接口信号控制。

　　２　ＭＣＭ２００模块的引脚说明

　　ＭＣＭ２００的引脚排列如图１所示。各引脚的功能如下：

　　Ｄ０～Ｄ７：８位双向数据总线；

　　Ａ０～Ａ３：４位地址线；

　　ＢＰ：后备电池输入端，用于保护ＭＣＭ内部密码ＲＡＭ；

　　ＮＰＡＵＳＥ１：串行数据输出，用于驱动ＲＦ单元，该引脚必须连到ＲＦ单元的ＴＰ端。

　　ＮＷＲ：写信号使能端；

　　ＮＲＤ：读信号使能端；

　　ＮＣＳ：该脚为低电平时选中ＭＣＭ；

　　ＫＯＭＰ１：ＲＦ的比较器输入端，使用时必须连到ＲＦ单元的ＲＸ端；

　　ＮＩＲＱ：ＭＣＵ数据处理控制端。当该端为低时，ＭＣＵ将用ＭＣＭ状态寄存器中的内容来对ＭＣＭ中的数据进行处理；

　　ＡＬＥ：地址锁存使能端；

　　ＵＳＥＡＬＥ：选择从内部地址锁存器或Ａ０～Ａ３引脚取地址；

　　ＤＧＮＤ：数字电路接地端；

　　ＤＶＤＤ：＋５Ｖ电源端。

　　ＭＯＤＥ：并行协议模式选择引脚，可用高电平驱动。

　　ＡＶＤＤ：＋５Ｖ模拟电源输入引脚，用于ＲＦ射频单元；

　　ＡＧＮＤ：ＲＦ射频单元（模拟电路）接地端；

　　ＮＡＮＴ、ＡＮＴ：天线连接端。

　　３ ＭＣＭ２００内部特殊功能寄存器

　　ＭＣＭ２００器件内部共有１６个特殊功能寄存器，表１所列是这１６种特殊功能寄存器的地址和读写情况。实际上，ＭＣＵ主要通过对ＭＣＭ寄存器的读写来控制ＭＣＭ的工作。ＭＣＭ是ＭＣＵ与非接触式ＩＣ卡之间进行信息交换的接口，系统对卡片上的数据进行任何读写均须通过ＭＣＭ 来传递。

　　表1 MCU200中的物理功能寄存器

　　寄存器名 地 址 读（READ） 写（WRITE）

　　DATA 00H READ-BYTE WRITE-BYTE

　　STACON 01H DV TE PE CE BE AE - - - - SOR RFS - - - - 1 1 NRF AC

　　ENABLE 02H N/A 1 PR CE CR - - - - - - - -

　　BCNTS 03H N/A BIT-COUNT-SEND

　　BCNTR 04H N/A BIT-COUNT-RECEIVE

　　BAUDRATE 05H N/A - - - - - - - - 1 1 1 BR

　　TOC 06H N/A TIMEOUT-COUNTER

　　MODE 07H N/A 1 1 0 0 0 P2 P1 P0 P0

　　CRCDATA 08H CRC-BYTE-READ CRC-BYTE-WRITE

　　CRCSTACON 09H CV - - - - - - - - - - - - CZ C8 - - - - - - - - - - - - CR

　　KEYDATA 0AH N/A KEY-BYTE-WRITE

　　KEYSTACON 0BH - - - - - - - - - - - - - - - - AL 0 - - - - - - - - KS1 KS0

　　KEYADDR 0CH N/A AL AB A5 A4 A3 A2 A1 A0

　　0DH 　 　

　　RCODE 0EH N/A - - - - - - - - 0 0 RC1 RC0

　　表2 MCM2000的基本指令集

　　指 令 指令代码（hex） 相关的出错标志 接收卡片上数据

　　Answer to Request(Request的应答） 　 TE，BE Tagtype

　　Request std 26

　　Request all 52

　　AntiCollision(防重叠） 93 TE，BE Serial Number

　　Select Tag(选卡片) 93 TE,BE,PE,CE Size

　　Authentication(认证） 　 TE,BE,PE,CE /

　　Auth-1a 60

　　Auth-1b 61

　　Load KEY（存取密码） / AE 　

　　Read(读） 30 TE,BE,PE,CE Data

　　Write(写） A0 TE,BE /

　　Increment(增值） C1 TE,BE /

　　Decrement(减值） C0 TE,BE /

　　Restore（重储） C2 TE,BE /

　　Transfer(传送） B0 TE,BE /

　　Halt(停机） 50 TE,BE /

　　４　ＭＣＭ２００的指令和软件设计

　　ＭＣＵ通过特殊指令来启动ＭＣＭ２００并运行，同时将这些指令传输到Ｍｉｆａｒｅ １卡片上。ＭＣＭ２００的基本指令集如表２所列。Ｍｉｆａｒｅ １ ＩＣ卡与ＭＣＭ２００之间的通信使用握手式半双工通信协议，卡片带有高速ＣＲＣ协处理器，符合ＣＣＩＴＴ标准。卡片的ＲＯＭ中固化了其运行所需的必要程序指令，它能使卡片有条不紊地与卡片读写器进行数据通信。但ＭＣＵ对ＭＣＭ２００的指令操作通常不是简单的一条指令，而是用一个程序序列来完成，其中包括对ＭＣＭ２００硬件内核寄存器的设置。ＭＣＭ对ＩＣ卡的操作流程如图２所示。现将其中各主要子程序模块的编程方法作以说明。

　　４．１ Ｒｅｑｕｅｓｔ操作子程序

　　Ｒｅｑｕｅｓｔ 指令用于通知ＭＣＭ２００在天线有效的工作距离内寻找Ｍｉｆａｒｅ １卡片。如果 Ｍｉｆａｒｅ １卡片存在，就和Ｍｉｆａｒｅ １通信，并读取卡片类型号ＴＡＧＴＹＰＥ（２个字节），然后由ＭＣＵ根据ＴＡＧＴＹＰＥ区别不同类型的卡片。Ｒｅｑｕｅｓｔ 指令分为Ｒｅｑｕｅｓｔ ｓｔｄ指令和Ｒｅ-ｑｕｅｓｔ ａｌｌ指令。Ｒｅｑｕｅｓｔ ｓｔｄ指令是连续性的读卡指令。Ｒｅｑｕｅｓｔ ａｌｌ指令是非连续性的读卡指令，只读一次。Ｒｅｑｕｅｓｔ ａｌｌ指令在成功地读取一张卡片之后，会一直等待使用者拿走这一张卡片，直到有新一张卡片进入ＭＣＭ的天线有效工作范围之内。Ｒｅｑｕｅｓｔ操作的汇编语言程序如下：

　　Ｒｅｑｕｅｓｔ: ＭＯＶ Ａ,＃０ＣＨ ;设置ＭＣＭ中的ＳＴＡＣＯＮ 寄存器为０ＣＨ

　　ＭＯＶ Ｒ０,＃０１Ｈ

　　ＭＯＶＸ ＠Ｒ０,Ａ

　　ＭＯＶ Ａ,＃０ＥＨ ;设置ＭＣＭ中的ＢＡＵ－ＤＲＡＴＥ寄存器为０ＥＨ

　　ＭＯＶ Ｒ０,＃０５Ｈ

　　ＭＯＶＸ ＠Ｒ０,Ａ

　　ＭＯＶ Ａ,＃０Ｃ０Ｈ ;设置ＭＣＭ中的ＥＮＡＢＬＥ寄存器为０Ｃ０Ｈ

　　ＭＯＶ Ｒ０,＃０２Ｈ

　　ＭＯＶＸ ＠Ｒ０,Ａ

　　ＭＯＶ Ａ,＃０Ｃ６Ｈ ;设置ＭＣＭ中的ＭＯＤＥ寄存器为０Ｃ６Ｈ

　　ＭＯＶ Ｒ０＃０７Ｈ

　　ＭＯＶＸ ＠Ｒ０Ａ

　　ＭＯＶ Ａ＃０２Ｈ ；设置ＭＣＭ中的ＲＣＯＤＥ

　　寄存器为０２Ｈ

　　ＭＯＶ Ｒ０＃０ＥＨ

　　ＭＯＶＸ ＠Ｒ０Ａ

　　ＭＯＶ Ａ＃０７Ｈ ；设置ＭＣＭ中的ＢＣＮＴＳ

　　寄存器为０７Ｈ

　　ＭＯＶ Ｒ０＃０３Ｈ

　　ＭＯＶＸ ＠Ｒ