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用PIC單片機實現的IC卡讀寫器
摘要：詳細介紹PIC單片機使用SPI方式與IC卡進行數據傳輸的原理和電路設計，以及使用USART方式與PC機進行串行異步通信的工作原理；介紹PIC單片機聽SPI方式和USART方式的設置方法。關鍵詞：PIC單片機 IC卡讀寫器 SPI方式 USART方式
引言
本設計的主要目的是介紹IC卡的數據存儲技術和IC卡的數據通信，因而使用存儲器卡。由于本設計中既可與IC卡進行串行同步通信，又要與上位機進行中行異步通信，因而需要選擇一種同時具有這兩種通信方式的單片機。因為PIC16F877不僅具有本設計所需要的兩種通信方式，而且還具有運行速度快、低功耗、價格低等優點，所以選擇PIC16F877單片機作為本設計的單片機。
圖1是本設計的電路圖，圖中電源變換電路和發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與IC卡通信數據線的保護電路。當數據線上的電壓為負電壓時，與地相連的二極管導通；當數據線上的電壓大于+5V時，與+5V相連的二極管導通，從而保證數據線上的電壓在0V～+5V之間，保護單片機和IC卡不受損壞。圖中單片機的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，而單片機能夠正確的識別IC卡的輸出信號，需要加上拉電阻。
1 SPI工作方式
串行外圍設備接口SPI（Serial Peripheral Interface）總線技術是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，與SPI有關的軟件就相當簡單，使CPU有更多的時間處理其它事務，因此得到廣泛應用。
SPI模式允許8位數據同步發送和接收，支持SPI的所有四種方式。SPI模式傳輸數據需要四根信號線：串行數據輸出（SDO）線、串行數據輸入（SDI）線、串行時鐘（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
由于控制時鐘SCK的輸出，主模式可以在任何時候開始傳輸數據。主模式通過軟件協議控制從模式的數據輸出。
在主模式中，一旦SSPUF寄存器寫入，數據就會發送或接收。在接收數據時，SSPSR寄存器按照時鐘速率移位，一旦接收到一個字節，數據就傳輸到SSPBUF，同時中斷標志位和狀態標志位置位。
時鐘的極性可以通過編程改變。在主模式中，時鐘SCK的頻率可以設置為：fosc/4(即Tcy)、fosc/16(即4Tcy)、fosc/64(即16Tcy)和定時器2（Timer2）輸出的二分頻等四種。在芯片時鐘為20MHz時，SCK的最大頻率為5.0MHz。
在本設計中，使用的就是SPI主模式，由單片機控制時鐘SCK的輸出。當向IC卡中寫數據時，隨時可以發送數據；當讀IC卡內的數據時，先要發送任意一個數據（此時IC卡不處于寫入狀態，不會接收該數據）， 給IC卡提供輸出數據的時鐘，然后再接收IC卡發出的數據。其時序如圖2所示。（發送和接惦的數據均為6FH）
如果要連續發送數據，那么每次將數
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