基于ZigBee技術(shù)的二代身份證讀卡器設(shè)計(jì)

讀卡測(cè)試結(jié)果表明，在持續(xù)陰雨或太陽(yáng)能電池損壞的極端情況下，依靠超級(jí)電容和鋰電池可穩(wěn)定支持突發(fā)式連續(xù)讀卡達(dá)1000次以上，超出設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件系統(tǒng)在WinAVR、AVR Studio 4開(kāi)發(fā)平臺(tái)下，基于結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，采用C語(yǔ)言編制而成，主要包括二代證閱讀電路的驅(qū)動(dòng)程序與無(wú)線通信程序兩部分。

如圖6所示，讀卡器在上電復(fù)位后，首先完成ATmegal28L及其外圍功能模塊的初始化，其任務(wù)主要是：設(shè)置TIMER0定時(shí)模塊用于周期性檢測(cè)卡是否存在；設(shè)置TMERl定時(shí)模塊用于紅外測(cè)卡的回波計(jì)時(shí)；配置MF RC531讀卡模塊，配置CC2420無(wú)線通信模塊及看門(mén)狗等。初始化完成后主程序接著調(diào)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)掃描子程序嘗試加入網(wǎng)絡(luò)，若加入成功，則向協(xié)調(diào)器發(fā)送自己的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，發(fā)送結(jié)束后啟動(dòng)TIMER0定時(shí)并進(jìn)入低功耗模式。
當(dāng)TIMER0定時(shí)器時(shí)間到，主程序則啟動(dòng)TIMERl進(jìn)行卡探測(cè)，若卡存在，則調(diào)用讀卡子程序讀出二代證ID發(fā)送到協(xié)調(diào)器。最后，主程序重新啟動(dòng)TIMER0定時(shí)器并進(jìn)入低功耗模式。
二代證中的非接觸式IC卡遵循IS014443 B規(guī)范，因此初始化過(guò)程中要嚴(yán)格按照其流程對(duì)MF RC531的相關(guān)寄存器進(jìn)行設(shè)置。讀卡時(shí)，MFRC5 31驅(qū)動(dòng)天線產(chǎn)生13．56 MHz高頻磁場(chǎng)，循環(huán)發(fā)送REQB命令“0x05 0x000x00”，對(duì)二代證進(jìn)行詢卡操作。當(dāng)二代證距離天線小于10 cm時(shí)，二代證內(nèi)部的線圈接收到讀卡模塊天線發(fā)出的磁場(chǎng)信號(hào)，轉(zhuǎn)換成電能對(duì)二代證內(nèi)部IC進(jìn)行供電。當(dāng)二代證內(nèi)部IC接收到讀卡模塊發(fā)送的REQB命令后，向讀卡模塊返回12個(gè)字節(jié)的卡類型代碼。詢卡成功后，讀卡模塊發(fā)送SELECT命令“0xld 0x00 0x00 Ox00 0x00 0x000x08 0x01 0x08”，對(duì)二代證進(jìn)行選卡操作，此時(shí)二代證會(huì)返回狀態(tài)碼。最后讀卡模塊發(fā)送GUID命令“0x00 Ox360x00 0x00 0x08”，讀取二代證的8字節(jié)的全球唯一ID。
無(wú)線通信程序基于ZigBee協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)，主要實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)安全。其中，網(wǎng)絡(luò)配置與調(diào)試采用Chipcon公司提供的開(kāi)發(fā)套件，該套件包括各種高性能的ZigBee軟件工具，如網(wǎng)絡(luò)設(shè)置器、協(xié)議追蹤調(diào)試工具等，極大提高了開(kāi)發(fā)效率。

結(jié)語(yǔ)
本設(shè)計(jì)基于ZigBee技術(shù)，選用ATmegal28L、MFRC531及CC2420等低功耗器件開(kāi)發(fā)了一種只讀卡終端設(shè)備。設(shè)計(jì)中利用我國(guó)第二代居民身份證內(nèi)嵌RFID的特點(diǎn)，明顯改善了只讀卡系統(tǒng)的防偽性能；利用太陽(yáng)能電池、超級(jí)電容及鋰電池優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)了讀卡設(shè)備的自供電，節(jié)能環(huán)保；利用新型無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)讀卡數(shù)據(jù)的傳輸，無(wú)需布線，成本低，安裝方便。相對(duì)目前市場(chǎng)銷售的只讀卡系統(tǒng)存在的供電與數(shù)據(jù)通信需雙布線、成本高、防偽性能差的情況，具有明顯的替代優(yōu)勢(shì)。本設(shè)計(jì)已成功應(yīng)用于某多廠區(qū)企業(yè)員工考勤系統(tǒng)中，工作穩(wěn)定可靠，在賓館、機(jī)關(guān)、學(xué)校等企事業(yè)單位，具有良好的應(yīng)用前景。