基于FPGA的ISO14443B協(xié)議通信數據采集系統(tǒng)設計.pdf

1、非接觸式IC卡是一種基于無線通信技術開發(fā)的新技術，非接觸式IC卡具有數據保存功能，在和讀寫機間進行通信時，數據可以被讀取和改寫。由于非接觸式IC卡使用方便、安全可靠，被廣泛地應用于身份證、金融卡、門禁系統(tǒng)、公交收費等領域。非接觸式IC卡的通信標準主要有摩托羅拉、意法半導體公司的ISO14443B；飛利浦、西門子公司的ISO14443A。
　　ISO14443B協(xié)議是一種比較新的一種通信標準，其通信數據采用的NRZ編碼，讀寫機發(fā)送信

2、號調制方式為ASK調制，芯片回應信號調制方式為BPSK調制。本文對非接觸式IC卡的ISO14443B標準協(xié)議進行了具體的研究，研究了ISO14443B協(xié)議IC卡的工作原理、信號調制方式和通信數據的編碼方式。某公司需要實時采集觀察某型號的ISO14443B協(xié)議IC卡在與主機進行通信時所交互的數據和指令，為了解決這個問題，本論文創(chuàng)造性地設計出了一種無線通信數據采集方案，可以實時地采集基于ISO14443B協(xié)議的IC卡和主機間通信的數據。

3、r>　　本論文在參考了前人設計的對BPSK調制信號的相干法解調方案的基礎上，設計出一種較為簡易的BPSK調制信號的解調方案，即用FPGA使用基于時間測量的解碼方案對BPSK調制信號進行非相干解調，以此得到BPSK調制信號所傳遞的通信數據，該方案與以往的相干法解調方案相比有著比較明顯的優(yōu)勢，設計難度和開發(fā)成本大為降低，并且電路工作穩(wěn)定性較好，信號解調解碼較不易出錯。
　　數據采集系統(tǒng)可以分為模擬電路和數字電路兩個部分，模擬電路部分的

4、設計使用運放電路實現，電路設計的目的是將模擬信號轉換為數字信號，從功能上可以將電路劃分可以分為阻抗匹配、自動增益控制、包絡提取、濾波、電平匹配等幾個主要部分。
　　數字電路部分基于Xilinx的FPGA芯片開發(fā)，FPGA的型號為spartan3xc3s400，數字電路設計的目的是對數字信號進行解碼然后將數據通過UART總線上傳到電腦上。從功能上可以將這部分電路劃分可以分為信號解碼、自動增益控制、數據緩存、串行數據發(fā)送等幾個主要部分

5、。
　　在Xilinx公司的集成開發(fā)環(huán)境ISE下，用Velilog語言實現了FPGA的開發(fā)。對最終的系統(tǒng)進行測試結果表明：在滿足一定的使用條件下，本文設計的數據采集系統(tǒng)能夠實時地對外部主機與非接觸式IC卡之間通信的無線信號進行采集，通過模擬電路的A/D轉換后，FPGA能夠對信號中交互的數據及指令進行收集，在FPGA內對數據處理后完成后上傳至上位機，從而工程人員可以實時地采集觀測芯片通信過程中的數據，通過對數據的觀察，IC卡的設計者