用PIC单片机实现的IC卡读写器

摘要：详细介绍pic单片机使用spi方式与ic卡进行数据传输的原理和电路设计，以及使用usart方式与pc机进行串行异步通信的工作原理；介绍pic单片机听spi方式和usart方式的设置方法。 关键词：pic单片机 ic卡读写器 spi方式 usart方式引言本设计的主要目的是介绍ic卡的数据存储技术和ic卡的数据通信，因而使用存储器卡。由于本设计中既可与ic卡进行串行同步通信，又要与上位机进行中行异步通信，因而需要选择一种同时具有这两种通信方式的单片机。因为pic16f877不仅具有本设计所需要的两种通信方式，而且还具有运行速度快、低功耗、价格低等优点，所以选择pic16f877单片机作为本设计的单片机。图1是本设计的电路图，图中电源变换电路和发光二极管等指示电路没有画出。图中的二极管电路是单片机与ic卡通信数据线的保护电路。当数据线上的电压为负电压时，与地相连的二极管导通；当数据线上的电压大于+5v时，与+5v相连的二极管导通，从而保证数据线上的电压在0v～+5v之间，保护单片机和ic卡不受损坏。图中单片机的15脚和23脚分别与ic卡的输出引脚3和4相连。由于ic卡的输出电压为cmos电平，而单片机能够正确的识别ic卡的输出信号，需要加上拉电阻。1 spi工作方式串行外围设备接口spi（serial peripheral interface）总线技术是motrola公司推出的一种同步串行接口。spi总线是一种三线同步总线，因其硬件能力很强，与spi有关的软件就相当简单，使cpu有更多的时间处理其它事务，因此得到广泛应用。spi模式允许8位数据同步发送和接收，支持spi的所有四种方式。spi模式传输数据需要四根信号线：串行数据输出（sdo）线、串行数据输入（sdi）线、串行时钟（sck）和从选择（ss）。其中，从选择线只用于从属模式。

1.1 spi主模式由于控制时钟sck的输出，主模式可以在任何时候开始传输数据。主模式通过软件协议控制从模式的数据输出。在主模式中，一旦sspuf寄存器写入，数据就会发送或接收。在接收数据时，sspsr寄存器按照时钟速率移位，一旦接收到一个字节，数据就传输到sspbuf，同时中断标志位和状态标志位置位。时钟的极性可以通过编程改变。在主模式中，时钟sck的频率可以设置为：fosc/4(即tcy)、fosc/16(即4tcy)、fosc/64(即16tcy)和定时器2（timer2）输出的二分频等四种。在芯片时钟为20mhz时，sck的最大频率为5.0mhz。在本设计中，使用的就是spi主模式，由单片机控制时钟sck的输出。当向ic卡中写数据时，随时可以发送数据；当读ic卡内的数据时，先要发送任意一个数据（此时ic卡不处于写入状态，不会接收该数据）， 给ic卡提供输出数据的时钟，然后再接收ic卡发出的数据。其时序如图2所示。（发送和接惦的数据均为6fh）如果要连续发送数据，那么每次将数据送到sspbuf寄存器后，都要判断是否已经发送完该数据，即判断pir1寄存器的sspif位是否为1。如果sspif位为1，则表明数据已经发送完毕，可以继续发送下一个数据。但此时还不能立即发送下一个数据，因为sspif位必须在程序中由软件清零，只有将sspif位软件清零后，才能继续发送下一个数据。1.2 spi从模式在spi从模式，数据的发送和接收领先sck引脚上输入的外时钟脉冲，当最后一位被锁存后，中断标志位sspif（pir1的d3）位。在休眠模式，从模式仍可发送和接收数据，一旦接收到数据，芯片就从休眠中唤醒。如果采用ss控制的从模式，当ss引脚接到vdd时，spi模式复位；如果 彩cke=1控制的从模式，必须开放ss引脚控制。在本设计中，由于ic卡是存储器卡，不能提供时钟信号，因此不能采用从模式，只能采用主模式，由单片机控制时钟信号。单片机的spi方式初始化程序如下：movlw20h