基于FPGA的ISO14443B協(xié)議通信數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、非接觸式IC卡是一種基于無(wú)線通信技術(shù)開發(fā)的新技術(shù)，非接觸式IC卡具有數(shù)據(jù)保存功能，在和讀寫機(jī)間進(jìn)行通信時(shí)，數(shù)據(jù)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(yīng)用于身份證、金融卡、門禁系統(tǒng)、公交收費(fèi)等領(lǐng)域。非接觸式IC卡的通信標(biāo)準(zhǔn)主要有摩托羅拉、意法半導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)，其通信數(shù)據(jù)采用的NRZ編碼，讀寫機(jī)發(fā)送信

2、號(hào)調(diào)制方式為ASK調(diào)制，芯片回應(yīng)信號(hào)調(diào)制方式為BPSK調(diào)制。本文對(duì)非接觸式IC卡的ISO14443B標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行了具體的研究，研究了ISO14443B協(xié)議IC卡的工作原理、信號(hào)調(diào)制方式和通信數(shù)據(jù)的編碼方式。某公司需要實(shí)時(shí)采集觀察某型號(hào)的ISO14443B協(xié)議IC卡在與主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)所交互的數(shù)據(jù)和指令，為了解決這個(gè)問(wèn)題，本論文創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出了一種無(wú)線通信數(shù)據(jù)采集方案，可以實(shí)時(shí)地采集基于ISO14443B協(xié)議的IC卡和主機(jī)間通信的數(shù)據(jù)。

3、r>　　本論文在參考了前人設(shè)計(jì)的對(duì)BPSK調(diào)制信號(hào)的相干法解調(diào)方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一種較為簡(jiǎn)易的BPSK調(diào)制信號(hào)的解調(diào)方案，即用FPGA使用基于時(shí)間測(cè)量的解碼方案對(duì)BPSK調(diào)制信號(hào)進(jìn)行非相干解調(diào)，以此得到BPSK調(diào)制信號(hào)所傳遞的通信數(shù)據(jù)，該方案與以往的相干法解調(diào)方案相比有著比較明顯的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)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(hào)解調(diào)解碼較不易出錯(cuò)。
　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以分為模擬電路和數(shù)字電路兩個(gè)部分，模擬電路部分的

4、設(shè)計(jì)使用運(yùn)放電路實(shí)現(xiàn)，電路設(shè)計(jì)的目的是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從功能上可以將電路劃分可以分為阻抗匹配、自動(dòng)增益控制、包絡(luò)提取、濾波、電平匹配等幾個(gè)主要部分。
　　數(shù)字電路部分基于Xilinx的FPGA芯片開發(fā)，F(xiàn)PGA的型號(hào)為spartan3xc3s400，數(shù)字電路設(shè)計(jì)的目的是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解碼然后將數(shù)據(jù)通過(guò)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(hào)解碼、自動(dòng)增益控制、數(shù)據(jù)緩存、串行數(shù)據(jù)發(fā)送等幾個(gè)主要部分

5、。
　　在Xilinx公司的集成開發(fā)環(huán)境ISE下，用Velilog語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了FPGA的開發(fā)。對(duì)最終的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試結(jié)果表明：在滿足一定的使用條件下，本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)外部主機(jī)與非接觸式IC卡之間通信的無(wú)線信號(hào)進(jìn)行采集，通過(guò)模擬電路的A/D轉(zhuǎn)換后，F(xiàn)PGA能夠?qū)π盘?hào)中交互的數(shù)據(jù)及指令進(jìn)行收集，在FPGA內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)處理后完成后上傳至上位機(jī)，從而工程人員可以實(shí)時(shí)地采集觀測(cè)芯片通信過(guò)程中的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的觀察，IC卡的設(shè)計(jì)者