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用PIC單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的IC卡讀寫器
摘要：詳細(xì)介紹PIC單片機(jī)使用SPI方式與IC卡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑砗碗娐吩O(shè)計(jì)，以及使用USART方式與PC機(jī)進(jìn)行串行異步通信的工作原理；介紹PIC單片機(jī)聽SPI方式和USART方式的設(shè)置方法。關(guān)鍵詞：PIC單片機(jī) IC卡讀寫器 SPI方式 USART方式
引言
本設(shè)計(jì)的主要目的是介紹IC卡的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)和IC卡的數(shù)據(jù)通信，因而使用存儲(chǔ)器卡。由于本設(shè)計(jì)中既可與IC卡進(jìn)行串行同步通信，又要與上位機(jī)進(jìn)行中行異步通信，因而需要選擇一種同時(shí)具有這兩種通信方式的單片機(jī)。因?yàn)镻IC16F877不僅具有本設(shè)計(jì)所需要的兩種通信方式，而且還具有運(yùn)行速度快、低功耗、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，所以選擇PIC16F877單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的單片機(jī)。
圖1是本設(shè)計(jì)的電路圖，圖中電源變換電路和發(fā)光二極管等指示電路沒有畫出。圖中的二極管電路是單片機(jī)與IC卡通信數(shù)據(jù)線的保護(hù)電路。當(dāng)數(shù)據(jù)線上的電壓為負(fù)電壓時(shí)，與地相連的二極管導(dǎo)通；當(dāng)數(shù)據(jù)線上的電壓大于+5V時(shí)，與+5V相連的二極管導(dǎo)通，從而保證數(shù)據(jù)線上的電壓在0V～+5V之間，保護(hù)單片機(jī)和IC卡不受損壞。圖中單片機(jī)的15腳和23腳分別與IC卡的輸出引腳3和4相連。由于IC卡的輸出電壓為CMOS電平，而單片機(jī)能夠正確的識(shí)別IC卡的輸出信號(hào)，需要加上拉電阻。
1 SPI工作方式
串行外圍設(shè)備接口SPI（Serial Peripheral Interface）總線技術(shù)是Motrola公司推出的一種同步串行接口。SPI總線是一種三線同步總線，因其硬件能力很強(qiáng)，與SPI有關(guān)的軟件就相當(dāng)簡單，使CPU有更多的時(shí)間處理其它事務(wù)，因此得到廣泛應(yīng)用。
SPI模式允許8位數(shù)據(jù)同步發(fā)送和接收，支持SPI的所有四種方式。SPI模式傳輸數(shù)據(jù)需要四根信號(hào)線：串行數(shù)據(jù)輸出（SDO）線、串行數(shù)據(jù)輸入（SDI）線、串行時(shí)鐘（SCK）和從選擇（SS）。其中，從選擇線只用于從屬模式。
1.1 SPI主模式
由于控制時(shí)鐘SCK的輸出，主模式可以在任何時(shí)候開始傳輸數(shù)據(jù)。主模式通過軟件協(xié)議控制從模式的數(shù)據(jù)輸出。
在主模式中，一旦SSPUF寄存器寫入，數(shù)據(jù)就會(huì)發(fā)送或接收。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，SSPSR寄存器按照時(shí)鐘速率移位，一旦接收到一個(gè)字節(jié)，數(shù)據(jù)就傳輸?shù)絊SPBUF，同時(shí)中斷標(biāo)志位和狀態(tài)標(biāo)志位置位。
時(shí)鐘的極性可以通過編程改變。在主模式中，時(shí)鐘SCK的頻率可以設(shè)置為：fosc/4(即Tcy)、fosc/16(即4Tcy)、fosc/64(即16Tcy)和定時(shí)器2（Timer2）輸出的二分頻等四種。在芯片時(shí)鐘為20MHz時(shí)，SCK的最大頻率為5.0MHz。
在本設(shè)計(jì)中，使用的就是SPI主模式，由單片機(jī)控制時(shí)鐘SCK的輸出。當(dāng)向IC卡中寫數(shù)據(jù)時(shí)，隨時(shí)可以發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)讀IC卡內(nèi)的數(shù)據(jù)時(shí)，先要發(fā)送任意一個(gè)數(shù)據(jù)（此時(shí)IC卡不處于寫入狀態(tài)，不會(huì)接收該數(shù)據(jù)）， 給IC卡提供輸出數(shù)據(jù)的時(shí)鐘，然后再接收IC卡發(fā)出的數(shù)據(jù)。其時(shí)序如圖2所示。（發(fā)送和接惦的數(shù)據(jù)均為6FH）
如果要連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，那么每次將數(shù)
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