地铁AFC系统中基于ARM9的双模射频IC卡读卡器设计

摘要

随着城市轨道交通建设的发展，适合于地铁AFC系统的双模射频IC卡读卡器被越来越多地安装在地铁闸机上。作为 RF技术的衍生，双模射频IC卡读卡器具有操作快捷、集成度高、抗干扰性强、安全性高、适合多种频率模式卡片的使用等优点。在减少乘客进出站时间和推广支持手机电子商务发展中具有广阔的前景。双模的含义是指支持ISO14443协议、工作于13.56MHz的非接触式射频IC卡片和工作于2.4GHz手机RF-SIM卡。
　　本项目工程依据电磁场理论讨论了射频天线的设计，其中工作于13.56MHz的射频部分天线模型为变压器电感耦合方式，天线设计采用环形线圈；对工作于2.4GHz的射频部分天线模型为雷达电磁反向散射方式，采用射频偶极子天线。本文还讨论了ARM9芯片开发的基础以及嵌入式操作系统uC/OS-II的内核。
　　基于以上理论基础本文进行了双模射频IC卡读卡器的总体设计。读卡器的设计共分为三章。
　　首先进行读卡器天线的设计，采用复旦微电子FM1725系列芯片作为射频采集电路的控制芯片。
　　其次是读卡器硬件部分模块的设计，采用SAMSUNG S3C2410 ARM9芯片作为主要控制模块，同时对电源供应电路、时钟晶振电路、存储器电路、通信接口电路等设计做了一定的描述。
　　最后进行基于uC/OS-II的读卡器应用软件的程序设计，采用移植嵌入式操作系统并添加任务的模式来实现读卡器的各功能。通过最终调试，该双模射频IC卡读卡器能够满足轨道交通实际使用需求。

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第一章 绪论

1.1 背景介绍

1.2 本设计需要解决的关键问题

1.3 地铁AFC系统

1.4 射频IC卡

1.5 手机支付业务需求和模式

1.6 本文完成的主要工作

第二章 双模读卡器总体结构及其与外部系统的关系

2.1 引言

2.2 双模射频IC卡读卡器总体结构

2.3 双模射频IC卡读卡器在整个闸机系统中的地位

2.4 本章小结

第三章 射频IC卡和读卡器的标准化协议简介

3.1 引言

3.2 国际协议：ISO/IEC14443协议族

3.3 国内协议：国民技术2.4GHz数据协议

3.4 本章小结

第四章 双模射频读卡器天线及电路设计

4.1 引言

4.2 射频天线的理论研究[13]

4.3 影响天线性能的基本参数[13]

4.4 电感耦合系统的理论模型

4.5 读卡器天线的设计

4.6 本章小结

第五章 双模读卡器的硬件电路设计

5.1 处理器的选型

5.2 硬件系统的设计原则

5.3 双模射频读写器硬件系统设计的整体架构

5.4 系统各部分的硬件设计

5.5 本章小结

第六章 双模读写器的软件设计

6.1 嵌入式操作系统

6.2 嵌入式操作系统uC/OS –II

6.3 uC/OS –II操作系统移植的条件

6.4 移植uC/OS –II操作系统至S3C2410

6.5 引导加载程序bootloader[20-23]

6.6 交叉编译环境的配置[24]

6.7 嵌入式系统uC/OS –II编程开发所需要的知识点

6.8 应用程序的设计

6.9 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 展望

附录一软件流程图

附录二 Vivi源代码

参考文献

致谢

攻读学位期间发表或录用的论文