RFID課程設(shè)計(jì)

1、武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告課程名稱：射頻識(shí)別基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題 目： 高頻數(shù)據(jù)塊寫(xiě)入專 業(yè) 信息工程系 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 成 績(jī) _指導(dǎo)教師 2015年1月5日至2015年1月9日設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)和掌握高頻RFID電子標(biāo)簽的識(shí)別控制原理。一、 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容將電子標(biāo)簽放入高頻RFID模塊的識(shí)別范圍內(nèi)，高頻RFID模塊識(shí)別后在LCD上顯示識(shí)別的卡號(hào)。二、 使用儀器電腦一臺(tái)、WSN通用底板、RF2530模塊、高頻RFID模塊、電子標(biāo)簽、zigbee多功能仿真器(帶10pin的JTAG下載線)、A轉(zhuǎn)Mini USB線。三、 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）是一

2、種新型自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，具有可靠性高、保密性強(qiáng)、方便快捷的特點(diǎn)，它利用無(wú)線射頻方式，通過(guò)電磁感應(yīng)、無(wú)線電波或微波能量，在讀寫(xiě)基站和應(yīng)答目標(biāo)之間進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換的目的，這項(xiàng)技術(shù)簡(jiǎn)稱為“電子標(biāo)簽”。射頻識(shí)別系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽（射頻標(biāo)簽）和閱讀器組成。電子標(biāo)簽內(nèi)，存有一定格式的電子數(shù)據(jù)，常以此作為待識(shí)別目標(biāo)的標(biāo)示性信息。應(yīng)用中將電子標(biāo)簽附在待識(shí)別目標(biāo)上，作為待識(shí)別目標(biāo)的電子標(biāo)記，閱讀器與電子標(biāo)簽可按約定的通信協(xié)議互傳信息，RFID標(biāo)簽主要分為無(wú)源標(biāo)簽和有源標(biāo)簽兩類（或是稱為主動(dòng)和被動(dòng)）。最常見(jiàn)的是被動(dòng)標(biāo)簽（無(wú)源標(biāo)簽），當(dāng)閱讀器遇見(jiàn)RFID標(biāo)簽時(shí)，發(fā)出電磁波，周圍形成電磁場(chǎng)，標(biāo)

3、簽從電磁場(chǎng)中獲得能量激活標(biāo)簽中的微芯片電路，芯片轉(zhuǎn)換電磁波，然后發(fā)送給解讀器，解讀器把它轉(zhuǎn)換成相關(guān)數(shù)據(jù)。這里我們主要使用的電子標(biāo)簽是Mifare S70射頻薄卡，該卡采用的飛利浦(NXP)原裝的 Mifare IC S70芯片，符合IEC/ISO 14443A 空氣接口協(xié)議。其具有先進(jìn)的數(shù)據(jù)加密及雙向密碼驗(yàn)證系統(tǒng)，與S50芯片相比，其具有更大的存儲(chǔ)容量，是企業(yè)一卡通，水表預(yù)付費(fèi)，公交儲(chǔ)值卡，高速公路收費(fèi)，停車場(chǎng)，小區(qū)管理，交運(yùn)卡，公園，公路等首選的高頻RFID產(chǎn)品?？ㄆ?K的存儲(chǔ)空間，有32個(gè)小扇區(qū)和8個(gè)大扇區(qū)。小扇區(qū)的結(jié)構(gòu)為：每扇區(qū)有4塊，每塊16個(gè)字節(jié)，一共64字節(jié)，第3塊為密鑰和控制字

4、節(jié)；大扇區(qū)的結(jié)構(gòu)為：每扇區(qū)16塊，每塊16個(gè)字節(jié)，一共256字節(jié)，第15塊為密鑰和控制字節(jié)；詳細(xì)介紹如下:（1）4K字節(jié), 共40個(gè)扇區(qū)。前32個(gè)扇區(qū)中，每個(gè)扇區(qū)4個(gè)數(shù)據(jù)塊；后8個(gè)扇區(qū)中，每個(gè)扇區(qū)16個(gè)數(shù)據(jù)塊。每個(gè)數(shù)據(jù)塊16個(gè)字節(jié)； （2）每個(gè)扇區(qū)有獨(dú)立的一組密碼及訪問(wèn)控制； （3）每張卡有唯一序列號(hào)，為32位； （4）具有防沖突機(jī)制，支持多卡操作； （5）無(wú)電源，自帶天線，內(nèi)含加密控制邏輯和通訊邏輯電路； （6）數(shù)據(jù)保存期為10年，可改寫(xiě)10萬(wàn)次，讀無(wú)限次； （7）工作頻率：13.56MHZ； （8）通信速率：106 KBPS； （9）讀寫(xiě)距離：10 cm以內(nèi)（與讀寫(xiě)器有關(guān)）。其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)4K

5、字節(jié), 共40個(gè)扇區(qū)，前32個(gè)扇區(qū)中，每個(gè)扇區(qū)4個(gè)數(shù)據(jù)塊；后8個(gè)扇區(qū)中，每個(gè)扇區(qū)16個(gè)數(shù)據(jù)塊。每個(gè)數(shù)據(jù)塊16個(gè)字節(jié)。如下圖所示： 廠商數(shù)據(jù)存儲(chǔ)塊每個(gè)扇區(qū)的控制位（包含密碼）都在該扇區(qū)的最后一個(gè)塊內(nèi)；扇區(qū)1到扇區(qū)31有3個(gè)數(shù)據(jù)塊，扇區(qū)32到扇區(qū)39有15個(gè)數(shù)據(jù)塊供存儲(chǔ)數(shù)據(jù)(扇區(qū)0只有2個(gè)數(shù)據(jù)塊和一個(gè)廠商數(shù)據(jù)存儲(chǔ)塊)。數(shù)據(jù)塊的讀寫(xiě)操作由控制位控制。每個(gè)扇區(qū)最后一個(gè)塊的結(jié)構(gòu)包含密碼A（不能讀出）、密碼B及相應(yīng)扇區(qū)中的所有塊的存儲(chǔ)控制位（位于第6個(gè)字節(jié)到第9個(gè)字節(jié)），存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如下：A0A1A2A3A4A5 FF 07 80 69 B0B1B2B3B4B5密碼A（6字節(jié)） 存儲(chǔ)控制（4字節(jié)） 密碼B（6

6、字節(jié)）使用的閱讀器芯片采用的是MF RC522，RC522是應(yīng)用于13.56MHz非接觸式通信中高集成度讀寫(xiě)卡系列芯片中的一員。是飛利浦(NXP)公司針對(duì)“三表”應(yīng)用推出的一款低電壓、低成本、體積小的非接觸式讀寫(xiě)卡芯片。MF RC522利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在13.56MHz下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議。支持 ISO14443A的多層應(yīng)用。其內(nèi)部發(fā)送器部分可驅(qū)動(dòng)讀寫(xiě)器天線與ISO 14443A/MIFARE卡和應(yīng)答機(jī)的通信，無(wú)需其它的電路。接收器部分提供一個(gè)堅(jiān)固而有效的解調(diào)和解碼電路，用于處理ISO14443A 兼容的應(yīng)答器信號(hào)。數(shù)字部分處理ISO14443A 幀和錯(cuò)

7、誤檢測(cè)（奇偶&CRC）。此外，它還支持快速CRYPTO1加密算法，用于驗(yàn)證MIFARE 系列產(chǎn)品。MFRC522支持MIFARE?更高速的非接觸式通信，雙向數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)424kbit/s。閱讀器和標(biāo)簽之間的工作結(jié)構(gòu)框圖如下所示：該設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)主要是將電子標(biāo)簽的卡號(hào)進(jìn)行讀取出來(lái)，該卡號(hào)數(shù)據(jù)就在扇區(qū)0的數(shù)據(jù)塊0中，即為廠商數(shù)據(jù)塊。四、 注意事項(xiàng)1、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)前，請(qǐng)正確安裝RF2530模塊和高頻RFID模塊，注意其絲印方向應(yīng)與底板絲印方向一致，嚴(yán)禁反接；2、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，嚴(yán)禁帶電插撥器件，防止損壞電路；3、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，嚴(yán)禁用手觸摸裸露的器件，特別是芯片！防止造成短路或損壞芯片；4、所有模

8、塊出廠前均已調(diào)試完畢，除非有特別說(shuō)明，否則不建議自行對(duì)電路中可調(diào)部分進(jìn)行調(diào)節(jié)。五、 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟1、將一個(gè)RF2530模塊和高頻RFID模塊插入到WSN通用底板的相應(yīng)位置。 2、將zigbee多功能仿真器的一端通過(guò)10 pin下載線接到WSN通用底板的JTAG接口上，另一端通過(guò)USB線接到PC機(jī)上，并通過(guò)SmartRF Flash Programmer軟件正確下載相應(yīng)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)例程(設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)例程hex格式設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)代碼感知層設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)RFID卡號(hào)識(shí)別設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)RFID識(shí)別.HEX)。3、通過(guò)USB外接電源（或鋰電池BT）給WSN通用底板供電并將電源開(kāi)關(guān)撥至USB供電（或鋰電池BT供電）的位置，程序自

9、動(dòng)運(yùn)行，LCD顯示“RFID Identify”，當(dāng)有卡進(jìn)入閱讀器的識(shí)別距離范圍之內(nèi)，在“RFID Identify”的下方會(huì)顯示出4個(gè)字節(jié)的16進(jìn)制的數(shù)據(jù)，即為卡號(hào)。4、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源，各模塊放回原位。六、 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序流程圖歡迎界面按下SW1、SW4進(jìn)入功能選擇界面進(jìn)行讀ID操作進(jìn)去修改ID操作證實(shí)出廠ID無(wú)法修改讀出ID并顯示按下SW1返回歡迎界面按下SW2按下SW3七、 總結(jié)雖然這次課程是那么短暫的1周時(shí)間，我感覺(jué)到這些天我的所學(xué)勝過(guò)我這一學(xué)期所學(xué)，這次任務(wù)原則上是對(duì)RFID的運(yùn)用，其實(shí)就是一次大的作業(yè)，是讓我對(duì)課本知識(shí)的鞏固和對(duì)基本程序的熟悉和應(yīng)用，運(yùn)用內(nèi)部函數(shù)過(guò)程中的那些繁

10、復(fù)的程序，使我做事的耐心和仔細(xì)程度得以提高。課程設(shè)計(jì)是培訓(xùn)學(xué)生運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)來(lái)分析解決實(shí)際問(wèn)題的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)本學(xué)期所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)和鞏固。同樣，也促使了同學(xué)們的相互探討，相互學(xué)習(xí)。因此，我們必須認(rèn)真、謹(jǐn)慎、踏實(shí)、一步一步的完成設(shè)計(jì)。如果時(shí)間可以重來(lái)，我可能會(huì)認(rèn)真的去學(xué)習(xí)和研究，也可能會(huì)自己獨(dú)立的完成一個(gè)項(xiàng)目，我相信無(wú)論是誰(shuí)看到自己做出的成果時(shí)心里一定會(huì)很興奮。此次設(shè)計(jì)讓我明白了一個(gè)很深刻的道理：團(tuán)隊(duì)精神固然很重要，擔(dān)人往往還是要靠自己的努力，自己親身去經(jīng)歷，這樣自己的心里才會(huì)踏實(shí)，學(xué)到的東西才會(huì)更多。一開(kāi)始沒(méi)有仔細(xì)看老師發(fā)的資料以為ID卡的卡號(hào)可以修改，修改了很久的卡號(hào)

11、沒(méi)有成功，一開(kāi)始以為是程序的問(wèn)題，后來(lái)發(fā)現(xiàn)是根本沒(méi)有辦法寫(xiě)入到卡中，導(dǎo)致浪費(fèi)了很多的時(shí)間，走了彎路，今后一定要在動(dòng)手之前做好準(zhǔn)備工作。八、 參考文獻(xiàn)1 趙軍輝.射頻識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.2程雪,周修理,李艷軍. 射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)在動(dòng)物食品溯源中的應(yīng)用J. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2008,(10) . 3石蕾,陳敏雅. RFID系統(tǒng)中閱讀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J. 電腦開(kāi)發(fā)與應(yīng)用, 2008,(07) . 4錢(qián)瑩,凌云. RFID中間件設(shè)計(jì)研究J. 電腦與信息技術(shù), 2008,(05) . 5陳沖,徐志,何明華. 一種新的RFID防碰撞算法的研究J. 福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然

12、科學(xué)版), 2009,(03) .6周永明. 一種改進(jìn)的查詢樹(shù)射頻識(shí)別防沖突新算法J. 廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2006,(02) . 7李輝,劉國(guó)棟,胡小云,高麗芳,沈燁,鄭映欽. 電子標(biāo)簽技術(shù)在出口鰻魚(yú)產(chǎn)品監(jiān)管中的應(yīng)用研究J. 中國(guó)國(guó)境衛(wèi)生檢疫雜志, 2007,(06) . 8蔡志剛. 集裝箱無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用研究J. 港口裝卸, 2005,(05) . 九、 程序附錄void InitRc522(void) PcdReset(); PcdAntennaOff(); PcdAntennaOn(); M500PcdConfigISOType( 'A' );void In

13、itAll(void) SET_MAIN_CLOCK_SOURCE(CRYSTAL); /設(shè)置主時(shí)鐘為32M晶振 initUART(); InitRc522(); INT_GLOBAL_ENABLE(INT_OFF); /開(kāi)啟總中斷 /init_time1(); INT_GLOBAL_ENABLE(INT_ON); /開(kāi)啟總中斷 bWarn=0; bPass=0; SysTime=0; KeyTime=0; WaitTimes=0; KeyNum=0; KuaiN=0; oprationcard=0; uart_count=0; uart_comp=0; bSendID=0; Pass();v

14、oid ctrlprocess(void) unsigned char ii; char status; uart_count=0;/ PcdReset(); halWait(200); halWait(200); status=PcdRequest(PICC_REQIDL,&RevBuffer0);/尋天線區(qū)內(nèi)未進(jìn)入休眠狀態(tài)的卡，返回卡片類型 2字節(jié) if(status!=MI_OK) return; status=PcdAnticoll(&RevBuffer2);/防沖撞，返回卡的序列號(hào) 4字節(jié) if(status!=MI_OK) return; memcpy(MLastS

15、electedSnr,&RevBuffer2,4); status=PcdSelect(MLastSelectedSnr);/選卡 if(status!=MI_OK) return; if(oprationcard=READCARD)/讀卡 oprationcard=0; status=PcdAuthState(PICC_AUTHENT1A,KuaiN,PassWd,MLastSelectedSnr);/ if(status!=MI_OK) bWarn=1; return; status=PcdRead(KuaiN,Read_Data); if(status!=MI_OK) bWarn

16、=1; return; for(ii=0;ii<16;ii+) sendchar1(MLastSelectedSnrii); bPass=1; sprintf(s,(char *)" %x %x %x %x",MLastSelectedSnr0,MLastSelectedSnr1,MLastSelectedSnr2,MLastSelectedSnr3); GUI_ClearScreen(); /LCD清屏 GUI_PutString5_7(25, 2, "ES-CC2530"); / 顯示字符串 GUI_PutString5_7(8, 18, &q

17、uot;RFID ID:"); / 顯示字符串 GUI_PutString5_7(8,40,(char *)s); /顯示結(jié)果 LCM_Refresh(); PcdHalt(); else if(oprationcard=WRITECARD)/寫(xiě)卡 /if(oprationcard=WRITECARD)/寫(xiě)卡 oprationcard=0; status=PcdAuthState(PICC_AUTHENT1A,KuaiN,PassWd,MLastSelectedSnr);/ if(status!=MI_OK) bWarn=1; return; status=PcdWrite(Kuai

18、N,&WriteData0); if(status!=MI_OK) bWarn=1; return; bPass=1; PcdHalt(); void ctrl_uart(void) uchar ii; for(ii=0;ii<6;ii+) RevBufferii+2=0xff; / RevBuffer8=0x03; switch(RevBuffer1) case 0xa1:/讀數(shù)據(jù) oprationcard=READCARD; for(ii=0;ii<6;ii+) PassWdii=RevBufferii+2; KuaiN=RevBuffer8; break; case

19、0xa2:/寫(xiě)數(shù)據(jù) oprationcard=WRITECARD; for(ii=0;ii<6;ii+) PassWdii=RevBufferii+2; KuaiN=RevBuffer8; for(ii=0;ii<4;ii+) WriteDataii=MLastSelectedSnrii; setdatamode=0; break; default: break; uart_comp=0; uart_count=0;void main(void) InitAll(); GUI_Init(); / GUI初始化 GUI_SetColor(1,0); / 顯示色為亮點(diǎn)，背景色為暗點(diǎn) G

20、UI_PutString5_7(16, 2, "ES-CC2530"); / 顯示字符串 GUI_PutString5_7(6, 20, "RFID ID Change"); / 顯示字符串 LCM_Refresh(); /RevBuffer8=0x00; /RevBuffer0=0x02; /RevBuffer1=0xa0; while(1) uart_comp=1; if(uart_comp) ctrl_uart(); halWait(20); ctrlprocess(); switch(Key_Flag) case 1: Key_Flag=0; R

21、FIDDataSetting =0; zgConfigPANIDSetting = 4; setmode= 1; GUI_ClearScreen(); / 清屏 GUI_PutString5_7(25, 2, "ES-RFID"); / 顯示字符串 GUI_PutString5_7(5, 20, "ID Changing"); / 顯示字符串 GUI_PutString5_7(5,40," BW4 COT"); LCM_Refresh(); / 將顯示緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)刷新到SO12864FPD-14ASBE(3S)上顯示 break;

22、case 2: Key_Flag=0; if(writemode=1)&&(setmode=0) RFIDDataSetting=MLastSelectedSnrwritebuffer; RFIDDataSetting += 1; if(RFIDDataSetting>128)RFIDDataSetting=0; MLastSelectedSnrwritebuffer=RFIDDataSetting; if(writebuffer/4)=0) sprintf(s,(char *)" %x %x %x %x",MLastSelectedSnr0,MLas

23、tSelectedSnr1,MLastSelectedSnr2,MLastSelectedSnr3); GUI_PutString5_7(8,16,(char *)s); /顯示結(jié)果 LCM_Refresh(); if(setmode) if(modeselect) modeselect=0; setdatamode=1; writemode=0; setmode=0; RevBuffer0=0x09; RevBuffer1=0xa1; GUI_ClearScreen(); /LCD清屏 GUI_PutString5_7(4, 20, "RFID ID reading");

24、 / 顯示字符串 LCM_Refresh(); break; case 3: Key_Flag=0; if(setmode) if(writemode=1)&&(setmode=0) RFIDDataSetting=MLastSelectedSnrwritebuffer; RFIDDataSetting += 10; if(RFIDDataSetting>128)RFIDDataSetting=0; MLastSelectedSnrwritebuffer=RFIDDataSetting; if(writebuffer/4)=0) sprintf(s,(char *)&qu

25、ot; %x %x %x %x",MLastSelectedSnr0,MLastSelectedSnr1,MLastSelectedSnr2,MLastSelectedSnr3); GUI_PutString5_7(8,16,(char *)s); /顯示結(jié)果 LCM_Refresh(); if(modeselect) modeselect=0; writemode=1; GUI_ClearScreen(); /LCD清屏 GUI_PutString5_7(8, 2, "RFID ID Writting"); / 顯示字符串 LCM_Refresh(); sprintf(s,(char *)" %x %x %x %x",MLastSelectedSnr0,MLastSelectedSnr1,MLastSelectedSnr2,MLastSelectedSnr3); GUI_PutString5_7(8,16,(char *)s); /顯示結(jié)果 LCM_Refresh(); break; case 4: Key_Flag=0; if(setmode) if(zgConfigPANIDSetting) RevBuffer8=zgConfigPANIDSetting; G