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基于射頻卡芯片AT88SC6416CRF設計的門診電子病歷
摘要：介紹了一套基于AT88SC6416CRF開發(fā)醫(yī)院門診電子病歷的射頻識別系統(tǒng)設計方法。該系統(tǒng)既能方便安全地記錄門診病人相關的各種就診信息，又能確保數據在傳輸過程中的安全性，完全可以滿足門診電子病歷的基本要求。１ 引言
射頻卡（簡稱ＲＦ卡）是一種新式非接觸ＩＣ卡，具有使用壽命長、對讀寫設備（ＰＣＤ）無物理磨損、不存在因接觸而引起病菌交叉?zhèn)魅镜葍?yōu)點，所以特別適用于在醫(yī)院這種特殊場所進行信息儲存。ＲＦ卡的關鍵部分為鑲嵌在卡片內部的ＲＦ芯片，下面以ＡＴ-ＭＥＬ公司的ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ射頻卡芯片為例來討論其在門診電子病歷中的應用。
２ 芯片簡介
ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ射頻卡芯片在出廠時已被做成封裝好的微型模塊，其體積僅為５．０６×８．００×０．３８ｍｍ３。內部帶有６４ｋＢ的用戶ＥＥＰＲＯＭ和２ｋＢ的系統(tǒng)ＥＥＰＲＯＭ，遵循ＩＳＯ１４４４３ Ｂ標準，使用１３．５６ＭＨｚ頻段，內設防重疊系統(tǒng)，可支持多卡同時使用。該器件采用３組６４位長、相互加密校驗的密鑰和密碼對，能重復寫１００?０００次以上，數據可保持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采用開放式結構，具有良好的兼容性，允許用戶自行選擇讀卡設備同時與常用的ＰＨＩＬＩＰＳ公司的ＭＣ５３１兼容，而且價格低廉，每個芯片售價不到７元人民幣。
３ 內部結構
ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ射頻卡芯片內部分為ＲＦ射頻接口電路和其它數字電路兩大部分，其功能組成框圖如圖１所示。
３．１ 系統(tǒng)配置區(qū)結構
ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ內有大小為２．０４８ｂｉｔ的ＥＥＰ-ＲＯＭ單元，稱為系統(tǒng)配置區(qū)，專門用于存儲系統(tǒng)數據，如密碼、數據編碼方式和用戶內存中每個扇區(qū)的安全級別定義等。對配置區(qū)的操作可通過安全熔絲技術對卡的配置區(qū)等特定部分的編程寫入進行控制。該類操作只能由系統(tǒng)開發(fā)者以規(guī)定的控制時序邏輯來完成，普通的最終用戶?如電子病歷卡的使用者?無法改變其中的信息。
３．２ 用戶區(qū)內存結構
ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ給用戶提供有８１９２個字節(jié)?６４ｋＢ?的ＥＥＰＲＯＭ存儲容量，整個用戶內存劃分為１６個扇區(qū)，編號為扇區(qū)０～扇區(qū)１５。每個扇區(qū)有１６個頁（ｐａｇｅ），每個頁的長度為３２個字節(jié)，這樣，一個扇區(qū)共有３２Ｂｙｔｅ×１６＝５１２Ｂｙｔｅ。用戶區(qū)內存具體的分配結構如表１所列。
表1 用戶EEPROM具體分配結構
３．３ 用戶區(qū)內存的存取
在讀卡器（即ＰＣＤ）對ＲＦ卡進行配置時，將會加載安全認證協(xié)議，并對每一次讀／寫操作的當前密碼進行雙向校驗，同時用此安全認證機制來驗證數據的正確性。為了保證每個用戶扇區(qū)的數據安全，每個用戶扇區(qū)可以配置成自由讀／寫數據，或者設置操作密碼。各個不同的用戶扇區(qū)可以設置自己互不相同的密碼。ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ芯片內部設有特殊計數器，同時可以限定嘗試密碼的次數，還可以有效地抵抗外界暴力破解密碼的攻擊。具體的安全認證過程如圖２所示。
在ＲＦ卡和識別系統(tǒng)建立起信任關系前，首先應將自己的卡號送給識別系統(tǒng)，以使識別系統(tǒng)計算出一個驗明身份的Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ Ａ，并將它送給ＲＦ卡進行校驗。ＲＦ卡接著計算驗明身份的Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ Ｂ，同時將它送回給識別系統(tǒng)進行校驗。完成第一次雙向校驗后，識別系統(tǒng)開始讀取密碼，并由ＲＦ卡對讀取的該密碼進行檢查，檢查通過后，將發(fā)送檢驗用的Ｃｈｅｃｋｓｕｍ和數據給識別系統(tǒng)，以便由識別系統(tǒng)對Ｃｈｅｃｋｓｕｍ進行校驗。完成上面的第二步雙向校驗后，識別系統(tǒng)將寫密碼、數據和Ｃｈｅｃｋｓｕｍ送給ＲＦ卡，再由ＲＦ卡對Ｃｈｅｃｋｓｕｍ進行校驗。完成這第三步雙向校驗后，雙方即可建立起信任關系，同時識別系統(tǒng)即可對ＲＦ卡執(zhí)行讀／寫操作。
在用戶卡與識別系統(tǒng)進行初始化系統(tǒng)配置區(qū)時，應當將不同類型的數據存儲在不同的區(qū)域(即存儲在多扇區(qū)的結構內)，而且只有在分別進行了安全認證后，才能進行存取操作；實際上，也可以給多個扇區(qū)選擇同樣的安全模式，以便把這些扇區(qū)當作一塊整體存儲區(qū)域來操作。這種特點為該卡的使用帶來了極大的靈活性。
４ 工作原理
筆者設計的這種射頻識別系統(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
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