[发明专利]一种非接触卡读卡器

说明书

技术领域

本发明涉及一种射频卡读写器，尤其涉及一种利用支持纳瓦技术的MCU实现低功耗工作状态的射频卡读写器。

背景技术

非接触式IC卡又称射频卡，由IC芯片、感应天线组成，封装在一个标准的PVC卡片内，芯片及天线无任何外露部分。是世界上最近几年发展起来的一项新技术，它成功的将射频识别技术和IC卡技术结合起来，结束了无源(卡中无电源)和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。卡片在一定距离范围(通常为5-10mm)靠近读写器表面，通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。

非接触性IC卡与读卡器之间通过无线电波来完成读写操作。二者之间的通讯频为125Kz。非接触性IC卡本身是无源卡，当读写器对卡进行读写操作是，读写器发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与本身的L/C产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是指令和数据信号，指挥芯片完成数据的读取、储存等，并返回信号给读写器，完成一次读写操作。读写器则一般由单片机，专用智能模块和天线组成，并配有与PC的通讯接口，打印口，I/O口等，以便应用于不同的领域。

与接触式IC卡相比较，非接触式卡具有以下优点：

1、可靠性高非接触式IC卡与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障。例如：由于粗暴插卡，非卡外物插入，灰尘或油污导致接触不良造成的故障。此外，非接触式卡表面无裸露芯片，无须担心芯片脱落、静电击穿、弯曲损坏等问题，既便于卡片印刷，又提高了卡片的使用可靠性。

2、操作方便。由于非接触通讯，读写器在10CM范围内就可以对卡片操作，所以不必插拨卡，非常方便用户使用。非接触式卡使用时没有方向性，卡片可以在任意方向掠过读写器表面，既可完成操作，这大大提高了每次使用的速度。

3、可以适合于多种应用。非接触式卡的序列号是唯一的，制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化，不可再更改。非接触式卡与读写器之间采用双向验证机制，即读写器验证IC卡的合法性，同时IC卡也验证读写器的合法性。

4、加密性能好。非接触式IC卡由IC芯片，感应天线组成，并完全密封在一个标准PVC卡片中，无外露部分。非接触式IC卡的读写过程，通常由非接触型IC卡与读写器之间通过无线电波来完成读写操作。

非接触型IC卡本身是无源体，当读写器对卡进行读写操作时，读写器发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与其本身的L/C产生谐振，产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是结合数据信号，指挥芯片完成数据、修改、存储等，并返回给读写器。由非接触式IC卡所形成的读写系统，无论是硬件结构，还是操作过程都得到了很大的简化，同时借助于先进的管理软件，脱机的操作方式，都使数据读写过程更为简单。

目前，射频卡广泛应用于水表、热量表、燃气表、公交自动售票、停车自动收费、食堂售饭、考勤和门禁等多种场合，而对射频卡进行读写的电路应用最多的是由集成器件U2270B结合其外围器件构成，如图2所示。由于U2270B只能在4.5V～5.5V的电压区间工作，如果用户使用U2270B来设计读写基站系统，则需要工作在5V或更高电压，系统在这个电压下工作，功耗变高，供电电池有效工作电压区间也显得比较窄，而且要考虑到由于电池放电的不均匀而造成电池的使用寿命短等问题。U2270B采用内置的RC振荡电路提供射频的基准时钟，而RC振荡电路的频率特性在稳定性和温度系数方面较差，所以U2270B的读写电路中需要在RF管脚上加一个频率校准电阻，在必要的时候对这个电阻进行调整才可以达到理想的输出频率，这样在生产的过程中就需要在产品出厂前对射频的频率进行测试和调整，大大地增加了生产流程的复杂性。U2270B的天线驱动电路采用直接耦合的方式，这样做的一个直接后果就是当外部串接的谐振回路的固有频率和U2270B的内部时钟频率存在误差的时候，天线上的实际发射频率也会发生变化，影响卡片的读写。

此外，还有采用逻辑器件门电路4060，运算放大器TL062，LM358，ST393等，组成的读写卡电路由于器件多，电路结构相对复杂，其固有的缺点是故障率比较高，不利于缩小体积。

上述的电路都是通电后直接处于运行状态，其自身的运行状态特别是电路的器件故障、自身的功耗是不可控的，难以做到电池供电系统长期的低功耗运行。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种能大幅度降低运行功耗的非接触卡读卡器。