非接觸式IC卡又稱射頻卡，由IC芯片、感應天線組成，封裝在一個標準的PVC卡片內(nèi)，芯片及天線無任何外露部分。是世界上近幾年發(fā)展起來的一項新技術，它成功的將射頻識別技術和IC卡技術結合起來，結束了無源（卡中無電源）和免接觸這一難題，是電子器件領域的一大突破?？ㄆ谝欢ň嚯x范圍（通常為5-10mm）靠近讀寫器表面，通過無線電波的傳遞來完成數(shù)據(jù)的讀寫操作。

　　1 硬件結構與工作原理

本課題中射頻卡采用業(yè)界廣泛使用的由荷蘭飛利浦公司生產(chǎn)的M1卡，M1卡主要有射頻天線和ASIC兩部分組成。射頻天線是由特制的磁感線圈繞制而成，用來接收讀卡器發(fā)出的固定頻率的電磁波。ASIC主要由高速射頻RF接口、數(shù)據(jù)讀寫控制單元、存儲工具EEPROM構成。當讀卡器對射頻卡進行讀寫操作時，讀卡器會持續(xù)發(fā)出一組頻率固定的電磁波，電磁波的頻率與M1卡內(nèi)置的LC諧振模塊的諧振頻率相同，從而造成LC諧振模塊發(fā)生共振，使諧振電路的電容內(nèi)產(chǎn)生電荷，這個電容通過特殊的傳輸裝置單向傳輸?shù)搅硗庖粋€電容聚集起來。當積累的電荷電壓達到2 V時，此電荷實際上可以作為一個電源向卡內(nèi)的各種電路裝置供電，從而實現(xiàn)讀卡器對射頻卡的讀寫操作。

高速射頻RF接口的主要功能是用來接收通過LC諧振電路產(chǎn)生的電源電壓以及諧振電路本身的復位信號和時鐘信號。數(shù)據(jù)讀寫控制單元的主要功能是對射頻接口傳遞的數(shù)據(jù)進行調(diào)制和解密并對數(shù)據(jù)按照特定的步驟與讀卡器進行數(shù)據(jù)的交互處理。讀卡器與計算機連接的串口初始化成功后，就開始在讀卡器射頻感應的工作范圍內(nèi)尋找射頻卡。如果同時感應到多張射頻卡，讀卡器會啟動反沖突機制控制模塊選定其中的一張。選定要處理的卡之后，讀寫器就確定要訪問的扇區(qū)號，并對該扇區(qū)密碼進行密碼校驗，在3次相互之后就可以通過加密流進行通訊，對讀卡器進行讀寫操作，操作成功后啟動報警控制模塊，提示操作成功，同時掛起該張卡。EEPROM是射頻卡的存儲單元，用來保存讀卡器寫入的信息。M1射頻卡存儲空間是8 KB。存儲空間分為16個扇區(qū)，每個扇區(qū)又分為4個塊，每個塊內(nèi)存大小為16 B。64個塊按物理排序命名，序號從0塊一直到63塊。其中0塊保存的是射頻卡的序列號，出廠時由廠家直接寫入，不能更改。另外，每個扇區(qū)的第4塊是該扇區(qū)的密碼存儲塊，其中包括兩套密碼以及密碼讀取控制字節(jié)。其余3塊是數(shù)據(jù)塊，可以存儲數(shù)據(jù)并進行相應數(shù)據(jù)操作。

　　2 軟件設計流程與程序實現(xiàn)

基于射頻卡使用環(huán)境及對數(shù)據(jù)處理實時性的特殊要求，必然要求讀卡器處于一種不間斷的監(jiān)測狀態(tài)，能夠對進入讀卡器感應區(qū)域的射頻卡進行快速穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集，并把這種處理結果實時傳輸給相連的計算機，通過專門的軟件進行信息的交互處理[4]。考慮到這些要求，在軟件的設計過程中使用C#中的timer控件來滿足這種要求，利用Timer控件的定時激發(fā)功能，使讀卡器能夠不間斷地檢測是否有卡進入感應區(qū)域。首先初始化串口，保證讀卡器和計算機的正常連接，如果讀卡器沒有檢測到有射頻卡處于工作區(qū)，就一直保持檢測狀態(tài)。如果讀卡器檢測到工作范圍內(nèi)有卡，就按照正常讀寫操作流程對射頻卡進行操作，一張卡操作完成后，讀卡器會自動報警提示操作成功并掛起這張卡。在這種情況下，除非把這張卡移除工作區(qū)，否則讀卡器將無法繼續(xù)正常工作。

在分析了射頻卡的工作原理和軟件流程后，本文用C#語言來編寫具體的程序代碼，C#是微軟公司發(fā)布的一種面向對象的、運行于。NET Framework之上的程序設計語言[5]。為了便于產(chǎn)品的開發(fā)，廠家已經(jīng)附帶給出了開發(fā)射頻卡程序所需要的動態(tài)連接庫。C#語言可以直接調(diào)用給動態(tài)連接庫，只需要在程序中加以引用說明即可。本課題采用的讀卡器為雙面D8讀卡器，附帶的動態(tài)鏈接庫文件為dcrf32.dll。此文件中包含了常用的射頻卡讀寫操作等系列函數(shù)。實現(xiàn)對射頻卡寫數(shù)據(jù)操作的部分關鍵代碼如下：

…

[DllImport（"dcrf32.dll"）]

public static extern int dc_init（short port, int baud）；

[DllImport（"dcrf32.dll"）]

public static extern short dc_request（int icdev, char _Mode, ref uint TagType）；

[DllImport（"dcrf32.dll"）]

public static extern short dc_select（int icdev, uint _SecNr, byte[] _Size）；

[DllImport（"dcrf32.dll"）]

public static extern short dc_authentication（int icdev, int _Mode, int _SecNr）；

[DllImport（"dcrf32.dll"）]

public static extern int dc_beep（int icdev, short _Msec）；

[DllImport（"dcrf32.dll"）]

public static extern int dc_pro_halt（int icdev）；

[DllImport（"dcrf32.dll"）]

public static extern short dc_exit（int icdev）；

private void  Card_Read（）；

{

_icdev=dc_init（Form3.Com, Form3.botelv）；

//串口初始化

if （_icdev <= 0）

{MessageBox.Show（“串口初始化失?。?）；

return;

}

byte[] name = System.Text.Encoding.Default.GetBytes

（txtN.Text）；

byte[] sex = System.Text.Encoding.Default.GetBytes

（txtS.Text）；

if （name.Length > 16）

{

MessageBox.Show（"超過規(guī)定的數(shù)據(jù)長度，寫入失敗"）；

txtN.Text = null;

return;

}

if （sex.Length > 16）  //數(shù)據(jù)長度檢測

{

MessageBox.Show（"超過規(guī)定的數(shù)據(jù)長度，寫入失敗"）；

txtS.Text = null;

return;

}

int st;

ulong icCardNo = 0;

char tt = （char）0;

st = dc_card（IcDev, tt, ref icCardNo）； //尋卡操作

if （st != 0）

{   txtCardId.Text = "";

txtN.Text = "";

txtS.Text = "";

MessageBox.Show（"尋卡失敗！"）；

return;

}

int sector = 0;

st = dc_authentication（IcDev, 0, sector）； //密碼驗證

if （st != 0）

{

MessageBox.Show（"驗證密碼失?。?）；

return;

}

try

{

string dt = txtS.Text;

st = dc_write（IcDev, 2, dt）；    //射頻卡寫操作

dc_beep（IcDev, 10）；                     //蜂鳴操作

st=dc_halt（IcDev） ;                       //掛起操作

MessageBox.Show（"修改成功"）；

}

catch

{

MessageBox.Show（"更改卡中信息失敗"）；

}

dc_exit（IcDev）； //關閉串口

}

private void timer1_Tick（object sender, EventArgs e）

//定時器操作

{

timer1.Interval = 1000;

timer1.Start（）；

Card_Read（）；

}

實驗結果表明，運用C#語言結合定時器的特有功能編寫的射頻卡讀寫程序工作穩(wěn)定，很好的滿足工程需求。在讀卡器對射頻卡進行讀寫操作的同時，并不影響軟件系統(tǒng)其他模塊的操作，具有較強的實用意義。