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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開發醫院門診電子病歷的射頻識別系統設計方法。該系統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傳染等優點，所以特別適用于在醫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ＥＥＰＲＯＭ，遵循ＩＳＯ１４４４３ Ｂ標準，使用１３．５６ＭＨｚ頻段，內設防重疊系統，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 系統配置區結構
ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ內有大小為２．０４８ｂｉｔ的ＥＥＰ-ＲＯＭ單元，稱為系統配置區，專門用于存儲系統數據，如密碼、數據編碼方式和用戶內存中每個扇區的安全級別定義等。對配置區的操作可通過安全熔絲技術對卡的配置區等特定部分的編程寫入進行控制。該類操作只能由系統開發者以規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 用戶區內存結構
ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ給用戶提供有８１９２個字節?６４ｋＢ?的ＥＥＰＲＯＭ存儲容量，整個用戶內存劃分為１６個扇區，編號為扇區０～扇區１５。每個扇區有１６個頁（ｐａｇｅ），每個頁的長度為３２個字節，這樣，一個扇區共有３２Ｂｙｔｅ×１６＝５１２Ｂｙｔｅ。用戶區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的數據安全，每個用戶扇區可以配置成自由讀／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卡和識別系統建立起信任關系前，首先應將自己的卡號送給識別系統，以使識別系統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進行校驗。完成第一次雙向校驗后，識別系統開始讀取密碼，并由ＲＦ卡對讀取的該密碼進行檢查，檢查通過后，將發送檢驗用的Ｃｈｅｃｋｓｕｍ和數據給識別系統，以便由識別系統對Ｃｈｅｃｋｓｕｍ進行校驗。完成上面的第二步雙向校驗后，識別系統將寫密碼、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，同時識別系統即可對ＲＦ卡執行讀／寫操作。
在用戶卡與識別系統進行初始化系統配置區時，應當將不同類型的數據存儲在不同的區域(即存儲在多扇區的結構內)，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，也可以給多個扇區選擇同樣的安全模式，以便把這些扇區當作一塊整體存儲區域來操作。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是由鑲嵌有ＡＴ８８ＳＣ６４１６ＣＲＦ以及天線的用戶卡片（ＰＩＣＣ）和讀寫ＰＩＣＣ的ＰＣＤ系統共兩部分組成。其中ＰＣＤ有兩
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