单片机0442 基于单片机的以太网读卡器前端机设计

摘要

基于单片机的以太网读卡器前端设计是一种具有读写IC卡数据，对IC卡内数据进行加密处理和网络通信传输卡内数据的一种设计。IC卡广泛应用于生活，工业等领域中，那对于IC卡的数据传输和保存都有着极大的重要性，在当今的社会中网络传输数据无疑是最可靠、最便捷和最快速的方法，使用基于单片机的以太网读卡器可以远端对IC卡进行数据的读写，提高使用的方便性，以及可靠性。在电脑端对数据读取保存，通过这些数据还可以极大的增加对设备的管理。

本次设计通过单片机控制W5500网络接口芯片和电脑进行数据通信，完成数据之间的交互，再用单片机控制MFRC522读写卡芯片对使用的IC卡进行操作。在本次设计中主要用到单片机、MFRC522模块、W500网络接口芯片、IC卡、12864液晶显示屏、220V转24V开关电源和电脑等硬件。本设计通过自己写的c#上位机使用TCP/IP协议和单片机进行数据通信，单片机用W5500内部集成全硬件的TCP/IP协议栈、以太网介质传输层（MAC）和物理层（PHY）和上位机程序通信，使得TCP/IP协议能运行在单片机上。本设计中还使用了简易的加密处理，对IC卡数据传输都以明文的方式，到达本机再做以翻译得出暗文，IC卡的密码块也加以修改防止被人读出。

关键词：单片机，读卡器，网络，上位机

第四章 硬件设计与实现

4.1 单片机及其外围电路

4.1.1 单片机选择

本次设计采用了stm32f103VET6单片机。这是一款基于ARM Cortex-M3的内核，工作频率可以达到72MHz，内部拥有64K的SRAM，引脚数量多达100个。Stm32系列的单片机都是性价比及其高，内部资源也是十分丰富。Stm32的保密性能也是及其出色，很难被解密和防止。

4.1.2 单片机的最小系统电路

stm32f103VET6的最小系统电路包括晶振电路，复位电路，烧录接口。

stm32f103VET6需要在外部加上8M的晶振，同时加上了两个30pf的电容用于保证振荡电路的稳定性。主板上有一个贴片的按键，按键按下单片机的NRST引脚就变为低电平，电路进入复位。烧录接口采用使用资源最少的SWD接口，这种接口只需要两个引脚就可以完成单片机程序的烧录以及调试。如下图4-1晶振、复位、SWD电路所示。

4.2 液晶显示模块

4.2.1 显示屏的选择

本次设计采用了12864液晶显示屏，这是一款具有128*64点阵的液晶模块。12864具有着抗干扰性强，自带字库，价格低，操作简便等一系列的优点使得广泛的被使用。12864具有并口和串口的接线方式，并口至少需要用到8位的数据总线，时钟信号线，读写选择信号线，而串口的方式只需要用到时钟和数据两根信号线。串口的方式在显示的速度上肯定没有并口快，但是串口更加节约引脚资源，在本次设计中液晶显示并不需要频繁的切换显示，使用串口的接线方式已经足够。

4.3 网络接口模块

4.3.1 网络接口芯片的选择

本次设计中采用的网络接口芯片是W5500。W5500芯片是一款内嵌了全硬件TCP/IP协议的以太网控制器，为单片机控制的统提供了非常加简易的互联网接入方案。W5500芯片内部集成了完整的TCP/IP协议栈，具有10/100M以太网数据链路层（MAC）和物理层（PHY），因为这些特性使得单片机开发者能够使用单芯片就能够连接到网络传输数据。内部拥有全硬件TCP/IP协议栈的W5500芯片可以支持TCP,UDP,IPv4,ICMP,ARP,IGMP以及PPPoE协议。W5500内部拥有32K字节的片上缓存来处理以太网数据包。W5500芯片与单片机可以通过SPI接口进行连接。在单片机的运行速率足够时，W5500传输数据的速度能够达到80MHz，这一性能完全足够我们得这一系统。同时W5500还支持网络唤醒模式和掉电模式来节约系统的能耗