CN112036197A - 一种适用于iso14443协议阅读器的解码模块 - Google Patents
一种适用于iso14443协议阅读器的解码模块 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种适用于ISO14443协议阅读器的解码模块。本解码模块从数字电路设计出发，能同时支持曼切斯特解码和二进制相移键控下非归零解码，具体为TypeA 106kbp/s的曼彻斯特解码，TypeA 212kbp/s，TypeA 424kbp/s，TypeA 848kbp/s以及TypeB的二进制相移键控下非归零解码。本解码模块主要分为3个部分：第一，输入信号的设计；第二，输出信号的设计；第三，解码流程的设计。通过实施本发明实施例，可以设计出兼容性强、稳定性高的阅读器解码模块。
Description
技术领域
本发明涉及数字电路领域，尤其涉及ISO14443协议阅读器的解码电路。
背景技术
射频识别技术在各个领域都有广泛的应用，例如物流、安防、票据、考情。其中ISO14443协议是RFID的一个标准，对于阅读器来说，里面涉及到曼彻斯特解码，二进制相移键控下非归零解码。在射频识别领域工具开发的过程中，尤其是阅读器的开发，开发者需要开发出同时支持这两种解码模式的功能模块。此外，为兼容Mafare1卡的通信，其解码模块还应添加与Mafare1卡密钥生成器的通信接口。
为解决上述技术问题，本发明实施例的目的在于：从数字电路设计出发，提供一个同时支持曼彻斯特解码，二进制相移键控下非归零解码的功能模块设计。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种适用于ISO14443 协议阅读器的解码模块，通过实施本实施例，可以设计出兼容性强、稳定性高的解码模块。
本发明实施了一种适用于ISO14443协议阅读器的解码模块，所述方法包括：
输入信号的设计；
输出信号的设计；
解码流程的设计。
优选地，对所述的输入信号的设计描述如下：
本解码模块的输入信号共有14个，分别如下所示：
时钟输入(clk)，复位信号输入(rst_n)，解码模式选择(receive_mode)，解码速率选择(receive_rate)，TypeA断帧接收时起始位位置输入 (receive_begin_bit)，TypeA的奇偶校验选择(parity_ch)，Mafare1卡解密使能选择(m1_op)，TypeB的帧起始模式选择(sof_mode)，TypeB的帧结束模式选择(eof_mode)，帧额外保护时间选择(egt_time)，接收使能 (receive_en)，待解码信号(coded_data)，M1密钥生成器的密钥输入(ks)， M1密钥生成器的密钥位输入(ks_bit)。如下表所示：
| 输入信号 | 表示形式 |
| 时钟输入 | clk |
| 复位信号输手 | rst n |
| 解码模式选择 | receive_mode |
| 解码速率选择 | rcccivc_ratc |
| TypeA断帧接收时起始位位置输入 | receive begin bit |
| TypeA的奇偶校验选择 | parity_ch |
| Mafarcl卡解密使能选择 | ml_op |
| TypeB的帧起始模式选择 | sof_mode |
| TypeB的帧结束模式选择 | eof_mode |
| 帧额外保护时间选择 | cgt_timc |
| 接收使能 | receive_en |
| 待解码信号 | coded_data |
| M1密钥生成器的密钥输入 | ks |
| M1密钥生成器的密钥位输入 | ks_bit |
优选地，对所述的输出信号的设计描述如下：
本解码模块的输出信号共有11个，分别如下所示：
接收完成标志(receive_done)，接收错误标志(receive_error)，接收字节数反馈(receive_byte_num)，接收冲突标志(coll_flag)，冲突字节位置反馈(receive_coll_byte)，冲突位数位置反馈(receive_coll_bit)，数据缓存器的读取使能(ram_enable)，数据缓存器的地址输出(ram_address)，数据缓存器解码结果数据输出(ram_data)，M1密钥生成器的使能信号 (ks_gen_en)，M1密钥生成器的回退信号(ks_back_en)。具体如下表所示：
| 输入信号 | 表示形式 |
| 接收完成标志 | rcccivc_donc |
| 接收错误标志 | receive error |
| 接收字节数反馈 | receive_byte_num |
| 接收冲突标志 | coll_flag |
| 冲突字节位置反馈 | receive_coll_byte |
| 冲突位数位置反馈 | receive coll bit |
| 数据缓存器的读取使能 | ram_enable |
| 数据缓存器的地址输出 | ram_address |
| 数据缓存器解码结果数据输出 | ram_data |
| M1密钥生成器的使能信号 | ks gen en |
| M1密钥生成器的回退信号 | ks_back_en |
优选地，对所述的解码流程的设计描述如下：
解码模块的解码流程如下所示：
第一，模块工作有基本的时钟输入信号(clk)，复位信号输入(rst_n)，作为整个模块的触发与基础复位控制。
第二，由接收使能(receive_en)作为模块工作的使能信号，在使能前，需要先将各输入控制信号配置好，一旦启动了接收使能信号，经过对待解码信号(coded_data)的边沿跳变检测后(等待阶段)，模块便根据已有的输入信号进行解码。
输入控制信号的功能设置如下：
解码模式选择(receive_mode)，用于选择ISO14443协议的解码模式，有TypeA，TypeB两种。
解码速率选择(receive_rate)，用于选择ISO14443协议的通信速率，有106kbp/s，212kbp/s，424kbp/s，848kbp/s四种可以选择。
TypeA断帧接收时起始位位置输入(receive_begin_bit)，若模块工作在 TypeA模式下，且在ISO14443协议初始化和防冲突的阶段，阅读器会接收到来自卡片的不完整的帧，此时，需要输入该不完整的帧的第一位是字节的哪一位，以便后续的保存处理。
TypeA的奇偶校验选择(parity_ch)，若模块工作在TypeA模式下，用于选择所采用的奇偶校验方式。
Mafare1卡解密使能选择(m1_op)，若模块工作在TypeA模式下，且需要与Mafare1卡进行通信时，用于使能与M1密钥生成器相关的接口，并在数据处理阶段，使用从M1密钥生成器得到的密钥进行数据解密。
TypeB的帧起始模式选择(sof_mode)，若模块工作在TypeB模式下，用于选择TypeB模式下的帧起始格式。
TypeB的帧结束模式选择(eof_mode)，若模块工作在TypeB模式下，用于选择TypeB模式下的帧结束格式。
帧额外保护时间选择(egt_time)，若模块工作在TypeB模式下，用于选择TypeB模式下一帧内多个字节传输之间的额外保护时间。
解码模块与外部数据交互的设置如下：
M1密钥生成器的密钥输入(ks)和M1密钥生成器的密钥位输入 (ks_bit)，为当Mafare1卡解密使能选择(m1_op)信号使能时，从M1密钥生成器流入的两种密钥形式，用于在数据处理阶段将密文处理为明文。
数据缓存器解码结果数据输出(ram_data)，为模块将接收到的信息写入到数据缓存器中，用于后续处理。
通过以上的设置，即可实现解码。在解码过程中，由于需要不断将解码结果写入数据缓存器，因此，会有相应的输出控制信号，即为缓存器的读取使能(ram_enable)，数据缓存器的地址输出(ram_address)。同时，若使能了M1解密，也有相应的输出控制信号，即为M1密钥生成器的使能信号(ks_gen_en)，M1密钥生成器的回退信号(ks_back_en)。
整个模块的最终目的为将待解码信号(coded_data)解码，为表示工作状态，还有接收完成标志(receive_done)，接收错误标志(receive_error)，接收字节数反馈(receive_byte_num)，若在TypeA工作状态下，且在初始化和防冲突阶段，此时会有断帧的出现，因此还需要有接收冲突标志 (coll_flag)，冲突字节位置反馈(receive_coll_byte)以及冲突位数位置反馈(receive_coll_bit)。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施了一种适用于ISO14443协议阅读器的解码模块的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，该方法包括：
S11：输入信号的设计；
S12：输出信号的设计；
S13：解码流程的设计。
对S11进一步说明：
本解码模块的输入信号共有14个，分别如下所示：
时钟输入(clk)，复位信号输入(rst_n)，解码模式选择(receive_mode)，解码速率选择(receive_rate)，TypeA断帧接收时起始位位置输入 (receive_begin_bit)，TypeA的奇偶校验选择(parity_ch)，Mafare1卡解密使能选择(m1_op)，TypeB的帧起始模式选择(sof_mode)，TypeB的帧结束模式选择(eof_mode)，帧额外保护时间选择(egt_time)，接收使能 (receive_en)，待解码信号(coded_data)，M1密钥生成器的密钥输入(ks)， M1密钥生成器的密钥位输入(ks_bit)。如下表所示：
| 输入信号 | 表示形式 |
| 时钟输入 | clk |
| 复位信号输入 | rst n |
| 解码模式选择 | receive_mode |
| 解码速率选择 | rcccive_ratc |
| TypeA断帧接收时起始位位置输入 | receive begin bit |
| TypeA的奇偶校验选择 | parity_ch |
| Mafarcl卡解密使能选择 | ml_op |
| TypeB的帧起始模式选择 | sof_mode |
| TypeB的帧结束模式选择 | eof_mode |
| 帧额外保护时间选择 | cgt_timc |
| 接收使能 | receive_en |
| 待解码信号 | coded_data |
| M1密钥生成器的密钥输入 | ks |
| M1密钥生成器的密钥位输入 | ks_bit |
对S12进一步说明：
本解码模块的输出信号共有11个，分别如下所示：
接收完成标志(receive_done)，接收错误标志(receive_error)，接收字节数反馈(receive_byte_num)，接收冲突标志(coll_flag)，冲突字节位置反馈(receive_coll_byte)，冲突位数位置反馈(receive_coll_bit)，数据缓存器的读取使能(ram_enable)，数据缓存器的地址输出(ram_address)，数据缓存器解码结果数据输出(ram_data)，M1密钥生成器的使能信号(ks_gen_en)，M1密钥生成器的回退信号(ks_back_en)。具体如下表所示：
| 愉入信号 | 表示形式 |
| 接收完成标志 | rcccivc_donc |
| 接收错误标志 | receive error |
| 接收字节数反馈 | receive_byte_num |
| 接收冲突标志 | coll_flag |
| 冲突字节位置反馈 | receive_coll_byte |
| 冲突位数位置反馈 | receive coll bit |
| 数据缓存器的读取使能 | ram_enable |
| 数据缓存器的地址输出 | ram_address |
| 数据缓存器解码结果数据输出 | ram_data |
| M1密钥生成器的使能信号 | ks gen en |
| M1密钥生成器的回退信号 | ks_back_en |
对S13进一步说明：
解码模块的解码流程如下所示：
第一，模块工作有基本的时钟输入信号(clk)，复位信号输入(rst_n)，作为整个模块的触发与基础复位控制。
第二，由接收使能(receive_en)作为模块工作的使能信号，在使能前，需要先将各输入控制信号配置好，一旦启动了接收使能信号，经过对待解码信号(coded_data)的边沿跳变检测后(等待阶段)，模块便根据已有的输入信号进行解码。
输入控制信号的功能设置如下：
解码模式选择(receive_mode)，用于选择ISO14443协议的解码模式，有TypeA，TypeB两种。
解码速率选择(receive_rate)，用于选择ISO14443协议的通信速率，有106kbp/s，212kbp/s，424kbp/s，848kbp/s四种可以选择。
TypeA断帧接收时起始位位置输入(receive_begin_bit)，若模块工作在 TypeA模式下，且在ISO14443协议初始化和防冲突的阶段，阅读器会接收到来自卡片的不完整的帧，此时，需要输入该不完整的帧的第一位是字节的哪一位，以便后续的保存处理。
TypeA的奇偶校验选择(parity_ch)，若模块工作在TypeA模式下，用于选择所采用的奇偶校验方式。
Mafare1卡解密使能选择(m1_op)，若模块工作在TypeA模式下，且需要与Mafare1卡进行通信时，用于使能与M1密钥生成器相关的接口，并在数据处理阶段，使用从M1密钥生成器得到的密钥进行数据解密。
TypeB的帧起始模式选择(sof_mode)，若模块工作在TypeB模式下，用于选择TypeB模式下的帧起始格式。
TypeB的帧结束模式选择(eof_mode)，若模块工作在TypeB模式下，用于选择TypeB模式下的帧结束格式。
帧额外保护时间选择(egt_time)，若模块工作在TypeB模式下，用于选择TypeB模式下一帧内多个字节传输之间的额外保护时间。
解码模块与外部数据交互的设置如下：
M1密钥生成器的密钥输入(ks)和M1密钥生成器的密钥位输入 (ks_bit)，为当Mafare1卡解密使能选择(m1_op)信号使能时，从M1密钥生成器流入的两种密钥形式，用于在数据处理阶段将密文处理为明文。
数据缓存器解码结果数据输出(ram_data)，为模块将接收到的信息写入到数据缓存器中，用于后续处理。
通过以上的设置，即可实现解码。在解码过程中，由于需要不断将解码结果写入数据缓存器，因此，会有相应的输出控制信号，即为缓存器的读取使能(ram_enable)，数据缓存器的地址输出(ram_address)。同时，若使能了M1解密，也有相应的输出控制信号，即为M1密钥生成器的使能信号(ks_gen_en)，M1密钥生成器的回退信号(ks_back_en)。
整个模块的最终目的为将待解码信号(coded_data)解码，为表示工作状态，还有接收完成标志(receive_done)，接收错误标志(receive_error)，接收字节数反馈(receive_byte_num)，若在TypeA工作状态下，且在初始化和防冲突阶段，此时会有断帧的出现，因此还需要有接收冲突标志 (coll_flag)，冲突字节位置反馈(receive_coll_byte)以及冲突位数位置反馈(receive_coll_bit)。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，ReadOnly Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。
另外，以上对本发明实施例所提供的一种适用于ISO14443协议阅读器的解码模块进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种适用于ISO14443协议阅读器的解码模块，其特征在于，所述方法包括：
输入信号的设计；
输出信号的设计；
解码流程的设计。
2.根据权利要求1所述一种适用于ISO14443协议阅读器的解码模块，其特征在于所述的输入信号的设计：
本解码模块的输入信号共有14个，分别如下所示：
时钟输入(clk)，复位信号输入(rst_n)，解码模式选择(receive_mode)，解码速率选择(receive_rate)，TypeA断帧接收时起始位位置输入(receive_begin_bit)，TypeA的奇偶校验选择(parity_ch)，Mafare1卡解密使能选择(m1_op)，TypeB的帧起始模式选择(sof_mode)，TypeB的帧结束模式选择(eof_mode)，帧额外保护时间选择(egt_time)，接收使能(receive_en)，待解码信号(coded_data)，M1密钥生成器的密钥输入(ks)，M1密钥生成器的密钥位输入(ks_bit)。如下表所示：
3.根据权利要求1所述一种适用于ISO14443协议阅读器的解码模块，其特征在于所述的输出信号的设计：
本解码模块的输出信号共有11个，分别如下所示：
接收完成标志(receive_done)，接收错误标志(receive_error)，接收字节数反馈(receive_byte_num)，接收冲突标志(coll_flag)，冲突字节位置反馈(receive_coll_byte)，冲突位数位置反馈(receive_coll_bit)，数据缓存器的读取使能(ram_enable)，数据缓存器的地址输出(ram_address)，数据缓存器解码结果数据输出(ram_data)，M1密钥生成器的使能信号(ks_gen_en)，M1密钥生成器的回退信号(ks_back_en)。具体如下表所示：
4.根据权利要求1所述一种适用于ISO14443协议阅读器的解码模块，其特征在于所述的解码流程的设计：
解码模块的解码流程如下所示：
第一，模块工作有基本的时钟输入信号(clk)，复位信号输入(rst_n)，作为整个模块的触发与基础复位控制。
第二，由接收使能(receive_en)作为模块工作的使能信号，在使能前，需要先将各输入控制信号配置好，一旦启动了接收使能信号，经过对待解码信号(coded_data)的边沿跳变检测后(等待阶段)，模块便根据已有的输入信号进行解码。
输入控制信号的功能设置如下：
解码模式选择(receive_mode)，用于选择ISO14443协议的解码模式，有TypeA，TypeB两种。
解码速率选择(receive_rate)，用于选择ISO14443协议的通信速率，有106kbp/s，212kbp/s，424kbp/s，848kbp/s四种可以选择。
TypeA断帧接收时起始位位置输入(receive_begin_bit)，若模块工作在TypeA模式下，且在ISO14443协议初始化和防冲突的阶段，阅读器会接收到来自卡片的不完整的帧，此时，需要输入该不完整的帧的第一位是字节的哪一位，以便后续的保存处理。
TypeA的奇偶校验选择(parity_ch)，若模块工作在TypeA模式下，用于选择所采用的奇偶校验方式。
Mafare1卡解密使能选择(m1_op)，若模块工作在TypeA模式下，且需要与Mafare1卡进行通信时，用于使能与M1密钥生成器相关的接口，并在数据处理阶段，使用从M1密钥生成器得到的密钥进行数据解密。
TypeB的帧起始模式选择(sof_mode)，若模块工作在TypeB模式下，用于选择TypeB模式下的帧起始格式。
TypeB的帧结束模式选择(eof_mode)，若模块工作在TypeB模式下，用于选择TypeB模式下的帧结束格式。
帧额外保护时间选择(egt_time)，若模块工作在TypeB模式下，用于选择TypeB模式下一帧内多个字节传输之间的额外保护时间。
解码模块与外部数据交互的设置如下：
M1密钥生成器的密钥输入(ks)和M1密钥生成器的密钥位输入(ks_bit)，为当Mafare1卡解密使能选择(m1_op)信号使能时，从M1密钥生成器流入的两种密钥形式，用于在数据处理阶段将密文处理为明文。
数据缓存器解码结果数据输出(ram_data)，为模块将接收到的信息写入到数据缓存器中，用于后续处理。
通过以上的设置，即可实现解码。在解码过程中，由于需要不断将解码结果写入数据缓存器，因此，会有相应的输出控制信号，即为缓存器的读取使能(ram_enable)，数据缓存器的地址输出(ram_address)。同时，若使能了M1解密，也有相应的输出控制信号，即为M1密钥生成器的使能信号(ks_gen_en)，M1密钥生成器的回退信号(ks_back_en)。
整个模块的最终目的为将待解码信号(coded_data)解码，为表示工作状态，还有接收完成标志(receive_done)，接收错误标志(receive_error)，接收字节数反馈(receive_byte_num)，若在TypeA工作状态下，且在初始化和防冲突阶段，此时会有断帧的出现，因此还需要有接收冲突标志(coll_flag)，冲突字节位置反馈(receive_coll_byte)以及冲突位数位置反馈(receive_coll_bit)。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910478028.9A CN112036197A (zh) | 2019-06-03 | 2019-06-03 | 一种适用于iso14443协议阅读器的解码模块 |
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|---|---|
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| CN (1) | CN112036197A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112235221A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-01-15 | 广州智慧城市发展研究院 | Bpsk信号解码方法及装置 |
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2019
- 2019-06-03 CN CN201910478028.9A patent/CN112036197A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112235221A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-01-15 | 广州智慧城市发展研究院 | Bpsk信号解码方法及装置 |
| CN112235221B (zh) * | 2020-12-15 | 2021-03-16 | 广州智慧城市发展研究院 | Bpsk信号解码方法及装置 |
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