Philips公司的MF RC500是應(yīng)用于13.56MHz非接觸式通信中高集成讀卡IC系列中的一員。該讀卡IC系列利用先進的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在13.56MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議。MF RC500支持ISO14443A所有的層，內(nèi)部的發(fā)送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅(qū)動操作近距離的天線（可達100mm）；接收器部分提供一個堅固而有效的解調(diào)和解碼電路，用于ISO14443兼容的應(yīng)答器信號；數(shù)字部分處理ISO14443A幀和錯誤檢測（奇偶&CRC）。此外，它還支持快速CRYPTOI加密算法，用于驗證Mifare系列產(chǎn)品。方便的并行接口可直接連接到任何8位微處理器，給讀卡器/終端的設(shè)計提供了極大的靈活性。MF RC500可方便的用于各種基于ISO/IEC 14443A標準并且要求低成本、小尺寸、高性能以及單電源的非接觸式通信的應(yīng)用場合。
　　MF RC500內(nèi)部包括并行微控制器接口、雙向。FIFO緩沖區(qū)、中斷、數(shù)據(jù)處理單元、狀態(tài)控制單元、安全和密碼控制單元、模擬電路接口及天線接口。MF RC500的外部接口包括數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線(包含讀寫信號和中斷等)和電源等。MF RC500的并行微控制器接口自動檢測連接的8位并行接口的類型。它包含一個易用的雙向FIFO緩沖區(qū)和一個可配置的中斷輸出,為連接各種MCU提供了很大的靈活性。即使采用成本非常低的器件也能滿足高速非接觸式通信的要求。數(shù)據(jù)處理部分執(zhí)行數(shù)據(jù)的并行—串行轉(zhuǎn)換。支持的幀包括CRC和奇偶校驗。MF RC500以完全透明的模式進行操作．因而支持IS014443A的所有層。狀態(tài)和控制部分允許對器件進行配置以適應(yīng)環(huán)境的影響,并將性能調(diào)節(jié)到狀態(tài)。當與Mifare Standard和Mifare通信時,使用高速CRYPTOI流密碼單元和一個可靠的非易失性密匙存儲器。模擬電路包含一個具有阻抗非常低的橋驅(qū)動器輸出的發(fā)送部分。這使得操作距離可達100 mm，接收器可以檢測到并解碼非常弱的應(yīng)答信號

　　MFRC500是Philips公司生產(chǎn)的高集成度TYPE A讀寫器芯片.其主要性能如下:
　　●載波頻率為13.56MHz;
　　●集成了編碼調(diào)制和解調(diào)解碼的收發(fā)電路;
　　●天線驅(qū)動電路僅需很少的外圍元件,有效距離可達10cm;
　　●內(nèi)部集成有并行接口控制電路,可自動檢測外部微控制器(MCU)的接口類型;
　　●具有內(nèi)部地址鎖存和IRQ線,可以很方便地與MCU接口.
　　●集成有64字節(jié)的收發(fā)FIFO緩存器;
　　●內(nèi)部寄存器,命令集,加密算法可支持TYPE A標準的各項功能,同時支持MIFARE類卡的有關(guān)協(xié)議.
　　●數(shù)字,模擬,發(fā)送電路都有各自獨立的供電電源.
　　基于以上特點,用MF RC500極易設(shè)計TYPE A型卡的讀寫器,可廣泛用于非接觸式公共電話,儀器儀表,非接觸式手持終端等領(lǐng)域.
　　MF RC500為32腳SO封裝,需說明的是:某些引腳(帶*號)依據(jù)其所用MCU(微控制器)的接口情況具有不同功能.
　　MF RC500的內(nèi)部電路框圖如圖1所示,它由并行接口及控制電路,密鑰存貯及加密算法?Cypto1 ,狀態(tài)機與寄存器,數(shù)據(jù)處理電路,模擬電路?調(diào)制,解調(diào)及輸出驅(qū)動電路等組成.
　　3.1 MF RC500寄存器設(shè)置
　　MF RC500芯片的內(nèi)部寄存器按頁分配,并通過相應(yīng)尋址方法獲得地址.內(nèi)部寄存器共分8頁,每頁有8個寄存器,每頁的個寄存器稱為頁寄存器,用于選擇該寄存器頁.每個寄存器由8位組成,其位特性有四種:讀/寫(r/w) ,只讀(r),僅寫(w)和動態(tài)(dy).其中dy屬性位可由微控制器讀寫,也可以在執(zhí)行實際命令后自動由內(nèi)部狀態(tài)機改變位值.
　　微控制器MCU通過對內(nèi)部寄存器的寫和讀,可以預置和讀出系統(tǒng)運行狀況.寄存器在芯片復位狀態(tài)為其預置初始值.了解內(nèi)部寄存器的設(shè)置對于軟件編程至關(guān)重要.
　　3.2 并行接口
　　MFRC500芯片可直接支持各種微控制器(MCU),也可直接和PC機的增強型并行接口(EPP)相連接,每次上電(PON)或硬啟動(Reset)后,芯片會復原其并行接口模式并檢測當前的MCU接口類型,通常用檢測控制引腳邏輯電平的方法來識別MCU接口,并利用固定引腳連接和初始化相結(jié)合的方法實現(xiàn)正確的接口.圖2給出了相應(yīng)的連接接線圖.
　　3.3E2PROM存貯器
　　MFRC500的E2PROM共有32塊,每塊16字節(jié).E2PROM存貯區(qū)分為四部分:部分為塊0,屬性為只讀,用于保存產(chǎn)品的有關(guān)信息;第二部分為塊1和塊2,它們具有讀/寫屬性,用于存放寄存器初始化啟動文件;第三部分從塊3至塊7,用于存放寄存器初始化文件,屬性為讀/寫;第四部分從塊8至塊31,屬性為只寫,用于存放加密運算的密鑰,存放一個密鑰需要12字節(jié),E2PROM密鑰存放區(qū)共可存放32個密鑰,實際密鑰長度為6字節(jié),存放在緊鄰的12個E2PROM字節(jié)地址中.一個密鑰字節(jié)的8位必須分開存放,若設(shè)密鑰8位為K7,K6,……K0,則存放在兩個相鄰字節(jié)時為k7k6K5K4K7K6K5K4和K3K2K1K0K3K2K1K0,例如密鑰字節(jié)為A0H時,則存放內(nèi)容為5AH,F0H兩個字節(jié).
　　3.4 FIFO緩存
　　8*64位的FIFO用于緩存微控制器與芯片之間的輸入/輸出數(shù)據(jù)流.可處理數(shù)據(jù)流長度達64字節(jié).FIFOData寄存器作為輸入/輸出數(shù)據(jù)流的并/并轉(zhuǎn)換口;FIFOLength寄存器用于指示FIFO緩沖器的字節(jié)存儲量,寫時增量,讀時減量;FIFO緩沖器的狀態(tài)?如空,溢出等 可由寄存器PrimaryStatus,FIFOLev-el的相關(guān)位指示;對FIFO的訪問則可通過微控制器送出有效命令來實現(xiàn).
　　3.5 中斷請求
　　芯片的中斷請求有定時設(shè)置到,發(fā)送請求,接收請求,一個命令執(zhí)行完,FIFO滿,FIFO空等六種.0頁寄存器InterruptEn的相應(yīng)位?讀/寫屬性 用于相應(yīng)中斷請求使能設(shè)置;InterruptRq的相應(yīng)位?dy屬性 用于指示使能情況下的相應(yīng)中斷出現(xiàn).任何允許中斷產(chǎn)生時,0頁寄存器PrimaryStatus的IRQ位?r屬性 可用于指示中斷的產(chǎn)生,同時可由引腳IRQ和微控制器進行連接以產(chǎn)生中斷請求信號.
　　3.6 定時器
　　MFRC500內(nèi)有定時器,其時鐘源于13.56MHz晶振信號,13.56MHz信號由晶振電路?外接石英晶體 產(chǎn)生.微處理器可借助于定時器完成有關(guān)定時任務(wù)的管理.定時器可用于定時輸出計數(shù),看門狗計數(shù),停止監(jiān)測,定時觸發(fā)等工作.
　　3.7 模擬電路
　　a. 發(fā)送電路
　　RF信號從引腳TX1和TX2輸出可直接驅(qū)動天線線圈.調(diào)制信號及TX1,TX2輸出的射頻信號類型?已調(diào)或無調(diào)制載波 均可由寄存器TxControl控制.
　　b. 接收電路
　　載波解調(diào)采用正交解調(diào)電路,正交解調(diào)所需的I和Q時鐘?兩者相差為90° 可在芯片內(nèi)產(chǎn)生.解調(diào)后由所得副載波調(diào)制信號要經(jīng)放大,濾波相關(guān)器,判決電路進行副載波解調(diào),其中放大電路的增益可由寄存器RxControl的設(shè)置來控制.
　　3.8 串行信號開關(guān)
　　串行信號開關(guān)用于橋接芯片數(shù)字電路和模擬電路兩部分,兩部分電路的輸入/輸出和外部應(yīng)用所需的輸入/輸出可以靈活組合.這種組合可借助MFIN和MFOUT引腳和相關(guān)寄存器來控制實現(xiàn).
　　MFIN可輸入曼徹斯特碼,帶副載波的曼徹斯特碼,并由寄存器RxControl2的設(shè)置選擇送至解碼器.若輸入的是修正密勒碼,則由寄存器TxControl設(shè)置選擇送至發(fā)送通道的調(diào)制器.
　　MFOUT引腳上可輸出曼徹斯特碼,帶副載波的曼徹斯特碼,NRZ碼,修正密勒碼以及測試信號,具體可通過寄存器MFOUTSelect的不同設(shè)置來選擇.
　　3.9 命令設(shè)置
　　MC RF500的性能由內(nèi)部狀態(tài)機保證,狀態(tài)機可以完成命令功能.寄存器Command的相應(yīng)位存貯R 命令碼?屬性為dy 可用于啟動或停止命令執(zhí)行.命令大多可由寫入相應(yīng)命令碼至Command寄存器實現(xiàn),其所需變量和數(shù)據(jù)主要由FIFO緩沖器交換.
　　3.10認證與加密
　　Mifare類產(chǎn)品中加密算法的實現(xiàn)被稱之為CRYPT01,它是一種密鑰長度為48bit的流密碼.要訪問一個Mifare類卡的數(shù)據(jù),首先要完成認證,Mi-fare卡的認證采用三次認證的過程?若需了解三次認證過程,請參閱參考文獻,這個過程可由自動執(zhí)行Authbent1和Authbent2命令來實現(xiàn).
　　4典型應(yīng)用
　　MF RC500的典型應(yīng)用電路如圖3所示.這里僅介紹其天線回路.圖3中,L0C0為低通濾波器,用于濾除13.56MHz的諧波分量,L0可選2.2mH,C0可選47pF.L是天線線圈,C1,C2a,C2b則組成匹配電路.典型參數(shù)值為:
　　L=1μH,C1=27pF,C2a=270pF,C2b=270pF.
　　C3?15pF 主要用于耦合卡負載調(diào)制信號,R1,R2為分壓器,VMID引腳的電壓可為Rx引腳提供一個參考電位.R1阻值為10kΩ,R2為820Ω.