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及。典型的射频识别应用系统由非接触式IC卡、非接触式IC卡读卡器和应用系统组成，其中非接触式IC卡读卡器是连接非接触式IC卡和应用系统的桥梁，是射频识别应用系统中的关键部件，而且现在的发展趋势要求射频识别系统要有更高的安全性，因此设计一款安全有效地读卡器有着重要的商业价值意义。
1.2 RFID读卡器国内外现状及前景
RFID相比传统的识别系统具有信息量大，通过无线通信方式可重复读写数据，保密性极好，环境适应能力强，使用寿命更长。随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大，现已涉及到人们的日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。目前第二代身份证、公共交通等都广泛采用了这项技术，超市如沃尔玛采用电子标签管理商品。现射频识别技术在中国还处于一个迅猛发展的阶段，前景十分广阔，相信随着技术越来越成熟，射频识别技术与其它技术一样走进我们日常生活的各个角落，使我们的生活更加方便快捷。
RFID技术在国外的发展较早也较快，在美国、英国、德国、瑞典、日本等国家目前都有成熟且先进的RFID系统。其中低频近距离RFID系统主要集中在125KHz 、13.56MHz，高频远距离RFID系统主要集中在UHF频段915MHz、2.45GHz、5.8GHz，UHF频段远距离系统在北美得到了很好的发展，在欧洲有源2.45GHz得到了较多的应用，5.8GHz在日本和欧洲均有较为成熟的有源RFID系统。
国内RFID读卡器按照应用场合的不同出现全面发展的态势，有读写器模块便携式读写器、超高频（UHF）读写器、高频读写器、双频标签读写微波读写器、低频读写器等各种各样的产品供应，这些产品有适合远距离读写、有近距离读写的。他们都有一个共同的特点，同质化严重，各产品之间的差别不大，性能也相近，基本上采用读卡器芯片加单片机的结构，而核心技术并不在自己手中，缺乏成套系统的自主知识产权。
目前，RFID典型应用领域包括：（1）车辆道路交通自动收费管理（2）旅客航空行包自动识别、分拣转运管理（3）车辆出入控制（4）RFID金融卡（5）产品加工过程自动控制（6）物流仓库自动管理（7）门禁管理（8）图书馆图书管理（9）防伪技术。随着技术的进步，读卡器会朝着多功能如条码识别、无线数据传输、以太网传输等方向发展，读卡器的成本也会越来越低，同时阅读器将实现多制式多频段兼容，多功能、多制式、小型化、模块化、嵌入式方向是读
卡器发展的趋势。
// 1.3 本课题主要研究内容及论文主要内容
//在本课题主要研究内容中说明一下你所负责研究的重点内容，即软件设计
第二章 射频识别系统技术及相关理论
2.1射频识别系统原理
从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型（初级与次级之间的能量传递及信号传递），在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型（雷达发射的电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机）。
射频标签与读卡器之间的电磁耦合包含两种情况：一种情况是电感耦合。在电感耦合方式中读卡器的天线相当于变压器的初级线圈，射频标签的天线相当于变压器的次级，因而也称电感耦合方式为变压器方式。电感耦合方式通过空间磁场实现耦合，耦合磁场在读卡器线圈（初级）与射频识别标签（次级）之间构成闭合电路。电感耦合方式是低频段近距离无接触射频识别的耦合方式。另一种是电磁耦合方式，在电磁耦合方式中，读卡器的天线将读卡器产生的射频信号以电磁波方式定向发送到空间范围内，形成读卡器的有效阅读区域，位于读卡器有效阅读区域中射频标签从读卡器天线发出得电磁场中提取工作电源，并通过射频标签的内部电路及标签天线将标签内存的数据信息传送到读卡器。电磁耦合与电感耦合的差别在于电磁耦合方式中得读卡器将射频信号以电磁波的形式发送出去；在电感耦合方式中，读卡器将射频信号束缚在读卡器电感线圈的周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟通读卡器与射频标签天线之间的射频通道，而没有向空间辐射电磁能量。
2.2射频识别系统组成
射频识别系统一般由以下三部分组成： ①读写器（Reader）
一台典型的读写器应包含射频信号发射单元器，高频接收单元金额控制单元，此外，许多读写器还都有附加的接口（RS232、USB）,以便将获得的数据传输给另外系统作进一步的处理或存储。
②标签（Tag）
RFID标签是一种以无线方式传送数据的信息载体形势，它具有数据处理及安全认证等特有的优点。RFID标签是射频识别系统真正的数据载体，主要有天线、谐振电容以及IC芯片组成，其种类可以分为无源标签和有源标签两种。
射频标签与读卡器之间采用双向验证机制，即读卡器验证射频标签的合法性，同时射频标签也验证读卡器的合法性；处理前，标签要与读卡器进行三次互相认证，而且在通讯过程中所有数据都加密。此外，标签中各个扇区都有自己的操作密码和访问条件。
③天线（Antenna）
射频识别系统中的天线用于产生磁通量，而磁通量用于向无源标签提供能量并在读卡器和标签之间传送信息。13.56 MHz射频天线及其匹配电路共有三块：天线线圈、匹配电路（LC谐振电路）和EMC滤波电路。在天线的匹配设计中必须保证产生一个尽可能强的电磁场，以使卡片能够获得足够的能量给自己供电，而且考虑到调谐电路的带通特性，天线的输出能量必须保证足够的通带范围来传送调制后的信号。
2.3 射频识别系统的分类
按照读写距离来划分，RFID系统可分为接触式和非接触式，而非接触式又分为近距离（密耦合）、中距离（遥耦合）和远距离。按照工作频段来划分，RFID系统可分为低频、中高频、超高频和微波频段。
2.4 非接触式IC卡--S50
Mifare1 IC智能（射频）卡的核心是NXP公司的Mifare1 IC S50(-01，-02，-03，-04)系列微晶片，他确定了卡片的也行以及卡片读写器的诸多性能。Mifare1 IC智能卡采用先进的芯片制造工艺制作，内建有高速的CMOS EEPROM，MCU等。卡片上除了微晶片及一副高效率天线外，无任何其他元件。卡片上无源（无任何电池），工作时的电源能量由卡片读写器天线发送电载波信号耦合到卡片上天线而产生电能，一般可达2V以上，供卡片上得IC工作。工作频率为13.56MHz。Mifare1射频卡所具有的独特的MIFARA RE(射频)非接触式接口标准已被指定为国际标准：ISO/IEC 14443 TYPEA标准。
Mifare1 IC S50是多应用的智能卡，它使用起来方便、高速、安全，经常
应用在支付领域，它与读写器通信使用握手式半双工通信协议；卡片上有高速的CRC协处理器，符合CCITT标准，卡片制造是具有唯一的卡片序列号，没有重复的相同的两张Mifare卡片。卡片上内奸8K(bit)EEPROM存储容量并划分为16个扇区，每个扇区划分为4个数据存储块，每个扇区可由多种方式的密码来管理。卡片上还内建有增值/减值的专项的数学运算电路，非常适合公交、地铁等行业的检票收费系统。典型的检票交易时间最长不超过100ms。卡片上的数据读写可超过10万次以上；数据保存期可达10年以上。
本文设计的读卡器正是用于读写Mifare1 IC S50卡的应用系统，可以对Mifare 1 IC S50进行读写操作、电子钱包操作、密码操作以及认证方式设置等操作。
2.5读卡器的工作原理
MCU通过对读卡器芯片内寄存器的读写来控制读卡器芯片，读卡器芯片搜到MCU发来的命令后，按照非接触式射频卡协议格式，通过天线及其匹配电路向附近发出一组固定频率的调制信号（13.56MHZ）进行寻卡，若此范围内有卡片存在，卡片内部的LC谐振电路（谐振频率与读卡器发送的电磁波频率相同）在电磁波的激励下，产生共振，在卡片内部电压泵的作用下不断为其另一端的电容充电，获得能量，当该电压达到2V时，即可作为电源为卡片的其他电路提供工作电压。
当有卡片在读卡器的有效工作范围内时，MCU向卡片发出寻卡命令，卡片将回复卡片类型，建立卡片与读卡器的第一步联系，若同时有多张卡片在天线的工作范围内，读卡器通过启动防冲撞机制，根据卡片序列号选定一张卡片，被选中的卡片再与读卡器进行密码校验，确保读卡器对卡片有操作权限以及卡片的合法性，而未被选中的则仍然处在闲置状态，等待下一次寻卡命令。密码验证通过后就可以对卡片进行读写等应用操作。
第三章 非接触式IC卡国际标准
非接触式IC卡以作用距离的不同而分为三个不同的标准。。密耦合IC卡标准ISO/IEC10536主要是在1992年到1995年间发展的。近耦合和疏耦合IC卡标准的制定工作——国际标准ISO/IEC 14443和ISO/IEC 15693——大约是1995年开始着手进行的，两项标准在2000年后才开始有效完成。远耦合卡暂未出统