摘  要： 介紹了射頻卡的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理，給出了一套對射頻卡進行數(shù)據(jù)采集和實時處理的軟件設(shè)計方案，并采用C#語言編寫了關(guān)鍵的程序代碼。
關(guān)鍵詞: 射頻卡； 讀卡器； 定時器； 動態(tài)鏈接庫

    射頻卡又稱非接觸式IC卡，它將RFID和IC技術(shù)完美結(jié)合，使卡片能夠在不需要電源及與讀卡器不接觸的情況下正常工作。目前射頻卡已經(jīng)廣泛使用在社會生活的各個領(lǐng)域,如銀行卡、企業(yè)一卡通系統(tǒng)等。由于射頻卡具有使用人群的密集性以及使用時間不確定性的特點,就要求讀卡器能夠?qū)ι漕l卡進行實時準確的數(shù)據(jù)采集并通過數(shù)據(jù)線把采集到的數(shù)據(jù)傳送給計算機,通過特定的處理軟件進行快速處理,并將處理結(jié)果反饋回射頻卡,從而實現(xiàn)計算機與射頻卡信息的雙向交互,滿足人們特定的要求。本文通過定時器技術(shù)實現(xiàn)對射頻卡信息的實時采集和交互處理,利用定時器的定時觸發(fā)功能實現(xiàn)對射頻卡讀寫函數(shù)的全天候循環(huán)調(diào)用,減輕系統(tǒng)的負載、優(yōu)化系統(tǒng)的進程、提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,從而保持計算機和射頻卡協(xié)同高效地工作。
1 射頻卡硬件結(jié)構(gòu)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，如圖1[1]。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(gòu)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(fù)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(yīng)的工作范圍內(nèi)尋找射頻卡[2]。如果同時感應(yīng)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次相互認證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(yīng)數(shù)據(jù)操作[3]，如圖2所示。

2 軟件設(shè)計流程與程序?qū)崿F(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?qū)M入讀卡器感應(yīng)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(jié)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]?？紤]到這些要求，在軟件的設(shè)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(yīng)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(如圖3)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?qū)ο蟮?、運行于.NET Framework之上的高級程序設(shè)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(guān)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(“串口初始化失敗!");
                 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??！");
                    return;
             }
      　    int sector = 0;
             st = dc_authentication(IcDev, 0, sector); //密碼驗證
                if (st != 0)
                {
                    MessageBox.Show("驗證密碼失?。?quot;);
                    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(guān)閉串口
    }
    private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
                                        //定時器操作
          {
           timer1.Interval = 1000;     
           timer1.Start();
           Card_Read();
    }
    實際應(yīng)用結(jié)果表明，采用C#語言結(jié)合定時器的特有功能編寫的射頻卡讀寫控制程序運行穩(wěn)定，能夠很好地滿足工作現(xiàn)場的需要。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。
參考文獻
[1]  楊瑞,彩虹.射頻卡多線程讀寫原理及其實現(xiàn)[J].計算機與信息技術(shù)，2006(2):1-3.
[2]  蘇明強，劉偉.高性價比的MIFARE卡讀寫模塊的設(shè)計. [J].微計算機信息，2006,22(5-2):1-2.