基于ZigBee技術的二代身份證讀卡器設計

讀卡測試結果表明，在持續陰雨或太陽能電池損壞的極端情況下，依靠超級電容和鋰電池可穩定支持突發式連續讀卡達1000次以上，超出設計目標。

2 系統軟件設計
軟件系統在WinAVR、AVR Studio 4開發平臺下，基于結構化程序設計方法，采用C語言編制而成，主要包括二代證閱讀電路的驅動程序與無線通信程序兩部分。

如圖6所示，讀卡器在上電復位后，首先完成ATmegal28L及其外圍功能模塊的初始化，其任務主要是：設置TIMER0定時模塊用于周期性檢測卡是否存在；設置TMERl定時模塊用于紅外測卡的回波計時；配置MF RC531讀卡模塊，配置CC2420無線通信模塊及看門狗等。初始化完成后主程序接著調用無線網絡掃描子程序嘗試加入網絡，若加入成功，則向協調器發送自己的網絡號，發送結束后啟動TIMER0定時并進入低功耗模式。
當TIMER0定時器時間到，主程序則啟動TIMERl進行卡探測，若卡存在，則調用讀卡子程序讀出二代證ID發送到協調器。最后，主程序重新啟動TIMER0定時器并進入低功耗模式。
二代證中的非接觸式IC卡遵循IS014443 B規范，因此初始化過程中要嚴格按照其流程對MF RC531的相關寄存器進行設置。讀卡時，MFRC5 31驅動天線產生13．56 MHz高頻磁場，循環發送REQB命令“0x05 0x000x00”，對二代證進行詢卡操作。當二代證距離天線小于10 cm時，二代證內部的線圈接收到讀卡模塊天線發出的磁場信號，轉換成電能對二代證內部IC進行供電。當二代證內部IC接收到讀卡模塊發送的REQB命令后，向讀卡模塊返回12個字節的卡類型代碼。詢卡成功后，讀卡模塊發送SELECT命令“0xld 0x00 0x00 Ox00 0x00 0x000x08 0x01 0x08”，對二代證進行選卡操作，此時二代證會返回狀態碼。最后讀卡模塊發送GUID命令“0x00 Ox360x00 0x00 0x08”，讀取二代證的8字節的全球唯一ID。
無線通信程序基于ZigBee協議棧實現，主要實現節點組網、數據傳輸和數據安全。其中，網絡配置與調試采用Chipcon公司提供的開發套件，該套件包括各種高性能的ZigBee軟件工具，如網絡設置器、協議追蹤調試工具等，極大提高了開發效率。

結語
本設計基于ZigBee技術，選用ATmegal28L、MFRC531及CC2420等低功耗器件開發了一種只讀卡終端設備。設計中利用我國第二代居民身份證內嵌RFID的特點，明顯改善了只讀卡系統的防偽性能；利用太陽能電池、超級電容及鋰電池優化組合，實現了讀卡設備的自供電，節能環保；利用新型無線通信技術實現讀卡數據的傳輸，無需布線，成本低，安裝方便。相對目前市場銷售的只讀卡系統存在的供電與數據通信需雙布線、成本高、防偽性能差的情況，具有明顯的替代優勢。本設計已成功應用于某多廠區企業員工考勤系統中，工作穩定可靠，在賓館、機關、學校等企事業單位，具有良好的應用前景。