射頻卡芯片設(shè)計(jì)研究論文.doc

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1、射頻卡芯片設(shè)計(jì)研究論文摘要：介紹了一套基于AT88SC6416CRF開(kāi)發(fā)醫(yī)院門診電子病歷的射頻識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)既能方便安全地記錄門診病人相關(guān)的各種就診信息，又能確保數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全性，完全可以滿足門診電子病歷的基本要求。關(guān)鍵詞：射頻識(shí)別系統(tǒng)電子病歷AT88SC6416CRF１引言射頻卡（簡(jiǎn)稱ＲＦ卡）是一種新式非接觸ＩＣ卡，具有使用壽命長(zhǎng)、對(duì)讀寫設(shè)備（ＰＣＤ）無(wú)物理磨損、不存在因接觸而引起病菌交叉?zhèn)魅镜葍?yōu)點(diǎn)，所以特別適用于在醫(yī)院這種特殊場(chǎng)所進(jìn)行信息儲(chǔ)存。ＲＦ卡的關(guān)鍵部分為鑲嵌在卡片內(nèi)部的ＲＦ芯片，下面以ＡＴ-ＭＥＬ公司的ＡＴ８８ＳＣ６４１６

2、ＣＲＦ射頻卡芯片為例來(lái)討論其在門診電子病歷中的應(yīng)用。２芯片簡(jiǎn)介ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ射頻卡芯片在出廠時(shí)已被做成封裝好的微型模塊，其體積僅為５．０６×８．００×０．３８ｍｍ３。內(nèi)部帶有６４ｋＢ的用戶ＥＥＰＲＯＭ和２ｋＢ的系統(tǒng)ＥＥＰＲＯＭ，遵循ＩＳＯ１４４４３Ｂ標(biāo)準(zhǔn)，使用１３．５６ＭＨｚ頻段，內(nèi)設(shè)防重疊系統(tǒng)，可支持多卡同時(shí)使用。該器件采用３組６４位長(zhǎng)、相互加密校驗(yàn)的密鑰和密碼對(duì)，能重復(fù)寫１０００００次以上，數(shù)據(jù)可保持１０年，并可抵抗各種惡劣的使用環(huán)境，溫度使用范圍為－４０～＋８５℃。ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，具有良好的兼容性，允許用戶自行

3、選擇讀卡設(shè)備同時(shí)與常用的ＰＨＩＬＩＰＳ公司的ＭＣ５３１兼容，而且價(jià)格低廉，每個(gè)芯片售價(jià)不到７元人民幣。３內(nèi)部結(jié)構(gòu)ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ射頻卡芯片內(nèi)部分為ＲＦ射頻接口電路和其它數(shù)字電路兩大部分，其功能組成框圖如圖１所示。３．１系統(tǒng)配置區(qū)結(jié)構(gòu)4學(xué)海無(wú)涯ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ內(nèi)有大小為２．０４８ｂｉｔ的ＥＥＰ-ＲＯＭ單元，稱為系統(tǒng)配置區(qū)，專門用于存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如密碼、數(shù)據(jù)編碼方式和用戶內(nèi)存中每個(gè)扇區(qū)的安全級(jí)別定義等。對(duì)配置區(qū)的操作可通過(guò)安全熔絲技術(shù)對(duì)卡的配置區(qū)等特定部分的編程寫入進(jìn)行控制。該類操作只能由系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者以規(guī)定的控制時(shí)序邏輯來(lái)完成，普通的最終用戶

4、如電子病歷卡的使用者無(wú)法改變其中的信息。３．２用戶區(qū)內(nèi)存結(jié)構(gòu)ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ給用戶提供有８１９２個(gè)字節(jié)６４ｋＢ的ＥＥＰＲＯＭ存儲(chǔ)容量，整個(gè)用戶內(nèi)存劃分為１６個(gè)扇區(qū)，編號(hào)為扇區(qū)０～扇區(qū)１５。每個(gè)扇區(qū)有１６個(gè)頁(yè)（ｐａｇｅ），每個(gè)頁(yè)的長(zhǎng)度為３２個(gè)字節(jié)，這樣，一個(gè)扇區(qū)共有３２Ｂｙｔｅ×１６＝５１２Ｂｙｔｅ。用戶區(qū)內(nèi)存具體的分配結(jié)構(gòu)如表１所列。表1用戶EEPROM具體分配結(jié)構(gòu)扇區(qū)0000001002003004005006007共512個(gè)字節(jié)1F81F91FA1FB1FC1FD1FE1FF扇區(qū)1～扇區(qū)14000……1FF扇區(qū)150000010020

5、03004005006007共512個(gè)字節(jié)1F81F91FA1FB1FC1FD1FE1FF３．３用戶區(qū)內(nèi)存的存取在讀卡器（即ＰＣＤ）對(duì)ＲＦ卡進(jìn)行配置時(shí)，將會(huì)加載安全認(rèn)證協(xié)議，并對(duì)每一次讀／寫操作的當(dāng)前密碼進(jìn)行雙向校驗(yàn)，同時(shí)用此安全認(rèn)證機(jī)制來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正確性。為了保證每個(gè)用戶扇區(qū)的數(shù)據(jù)安全，每個(gè)用戶扇區(qū)可以配置成自由讀／寫數(shù)據(jù)，或者設(shè)置操作密碼。各個(gè)不同的用戶扇區(qū)可以設(shè)置自己互不相同的密碼。ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ芯片內(nèi)部設(shè)有特殊計(jì)數(shù)器，同時(shí)可以限定嘗試密碼的次數(shù)，還可以有效地抵抗外界暴力破解密碼的攻擊。具體的安全認(rèn)證過(guò)程如圖２所示。4學(xué)海無(wú)涯在ＲＦ卡和識(shí)

6、別系統(tǒng)建立起信任關(guān)系前，首先應(yīng)將自己的卡號(hào)送給識(shí)別系統(tǒng)，以使識(shí)別系統(tǒng)計(jì)算出一個(gè)驗(yàn)明身份的ＣｈａｌｌｅｎｇｅＡ，并將它送給ＲＦ卡進(jìn)行校驗(yàn)。ＲＦ卡接著計(jì)算驗(yàn)明身份的ＣｈａｌｌｅｎｇｅＢ，同時(shí)將它送回給識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行校驗(yàn)。完成第一次雙向校驗(yàn)后，識(shí)別系統(tǒng)開(kāi)始讀取密碼，并由ＲＦ卡對(duì)讀取的該密碼進(jìn)行檢查，檢查通過(guò)后，將發(fā)送檢驗(yàn)用的Ｃｈｅｃｋｓｕｍ和數(shù)據(jù)給識(shí)別系統(tǒng)，以便由識(shí)別系統(tǒng)對(duì)Ｃｈｅｃｋｓｕｍ進(jìn)行校驗(yàn)。完成上面的第二步雙向校驗(yàn)后，識(shí)別系統(tǒng)將寫密碼、數(shù)據(jù)和Ｃｈｅｃｋｓｕｍ送給ＲＦ卡，再由ＲＦ卡對(duì)Ｃｈｅｃｋｓｕｍ進(jìn)行校驗(yàn)。完成這第三步雙向校驗(yàn)后，雙方即可建立起信任關(guān)系，同

7、時(shí)識(shí)別系統(tǒng)即可對(duì)ＲＦ卡執(zhí)行讀／寫操作。在用戶卡與識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行初始化系統(tǒng)配置區(qū)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將不同類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的區(qū)域(即存儲(chǔ)在多扇區(qū)的結(jié)構(gòu)內(nèi))，而且只有在分別進(jìn)行了安全認(rèn)證后，才能進(jìn)行存取操作；實(shí)際上，也可以給多個(gè)扇區(qū)選擇同樣的安全模式，以便把這些扇區(qū)當(dāng)作一塊整體存儲(chǔ)區(qū)域來(lái)操作。這種特點(diǎn)為該卡的使用帶來(lái)了極大的靈活性。４工作原理筆者設(shè)計(jì)的這種射頻識(shí)別系統(tǒng)是由鑲嵌有ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ以及天線的用戶卡片（ＰＩＣＣ）和讀寫ＰＩＣＣ的ＰＣＤ系統(tǒng)共兩部分組成。其中ＰＣＤ有兩種構(gòu)成方法，第一種是用現(xiàn)成的ＩＳＯ１４４４３Ｂ讀寫ＯＥＭ模塊，它帶有與ＰＣ機(jī)可以直接相

8、連的接口，因而可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)ＰＩＣＣ的操作；第二種方法是只使用專