射頻卡公交收費(fèi)機(jī)設(shè)計(jì)3課件

1、 射頻卡公交收費(fèi)機(jī)設(shè)計(jì)（三）MIFARE 1卡讀寫軟件設(shè)計(jì)課 程 目 標(biāo) 非接觸式IC卡讀寫控制 MIFARE 1卡讀寫控制功能的實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目開發(fā)射頻卡公交收費(fèi)系統(tǒng)系統(tǒng)需求分析：具備小額電子錢包功能，定額方式收費(fèi)操作方便快捷工作距離50cm具備顯示余額、異常報(bào)警（非法卡或余額不足）可將當(dāng)班收款額上傳總站數(shù)據(jù)庫公交公司可調(diào)整定額額度卡遺失可掛失抗干擾能力強(qiáng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)之三軟件設(shè)計(jì)讀寫器與 M1卡交換數(shù)據(jù)的過程：1.讀寫器MCU（微控制器）發(fā)送指令給MIFARE讀寫模塊；2. MIFARE讀寫模塊執(zhí)行指令并將其轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)發(fā)送給卡；3. 卡接收到來自MIFARE讀寫模塊的指令后，按指令完成其內(nèi)部的各種處

2、理，并回送應(yīng)答信號(hào)/數(shù)據(jù)給MIFARE讀寫模塊；4. MIFARE讀寫模塊接收卡回送的射頻信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出給MCU，MCU接收來自MIFARE讀寫模塊的卡應(yīng)答。MIFARE卡的讀寫操作步驟 激活MCMMCM軟復(fù)位向MCM下載密碼（LOAD KEY），校驗(yàn)傳輸密碼正確后可向MCM的KEY-RAM寫入用戶自己設(shè)定的密碼，以上操作與卡無關(guān)。請求應(yīng)答（ANSWER TO REQUEST）：尋卡 防沖突（ANTICOLLISION）：選擇唯一一張卡 選擇標(biāo)記（SELECT）：激活所選擇的卡 認(rèn)證 （AUTHENTICATION）：安全性讀寫操作（讀、寫、加值、減值）：交換數(shù)據(jù) （READ/W

3、RITE/INCREAMENT/DECREMENT）停止（HALT）：置卡為停止模式，防止重復(fù)操作。 每一個(gè)指令的執(zhí)行包含以下獨(dú)立的步驟，必須由程序員按時(shí)序編程來執(zhí)行這些步驟才能完成相應(yīng)的指令功能：初始化，設(shè)置各寄存器。送指令碼到FIFOData，由MCM發(fā)送指令。檢查是否接收完來自卡的應(yīng)答，否則返回?zé)o卡（應(yīng)答）錯(cuò)誤標(biāo)志；是則進(jìn)入下一步讀入錯(cuò)誤標(biāo)志（寄存器0X0A），若有標(biāo)志被設(shè)置，則返回出錯(cuò)標(biāo)志；若沒有標(biāo)志被設(shè)置，表示接收正確，將進(jìn)行下一步操作讀入FIFOData字節(jié)數(shù)（寄存器0X04），出錯(cuò)則返回字節(jié)數(shù)錯(cuò)誤標(biāo)志；否則進(jìn)入下一步操作MCU從FIFOData 讀出MCM接收到的應(yīng)答或數(shù)據(jù)，返回

4、操作正確標(biāo)志。實(shí)訓(xùn) 非接觸式IC卡讀寫控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試 第一階段：實(shí)現(xiàn)1張卡的公交收費(fèi)扣款。用WRITE函數(shù)編寫扣款程序，調(diào)試程序，查看操作流程中各操作步驟的卡應(yīng)答。第二階段：實(shí)現(xiàn)2張及以上卡同時(shí)扣費(fèi)。防沖突與防止重復(fù)扣款的編程實(shí)現(xiàn)與調(diào)試。第三階段：用INCREMENT/DECREMENT函數(shù)編寫充值/扣款程序。調(diào)試程序，查看操作流程中各操作步驟的卡應(yīng)答。 void main (void) uchar Status; uchar xdata tmp16; SYSCLK_Init (); / Initialize Oscillator PORT_Init(); / Initialize Por

5、t I/O UART0_Init();/UART init SPI0_Init();/SPI init Init_RC632();/MCM initMIFARE卡讀寫范例程序 while(1) tmpMODE=RF_CMD_REQUEST_STD; /設(shè)置防沖突命令碼 Status = Request(tmpMODE);/ Request standard請求應(yīng)答，尋卡/14443 A卡返回 tagtype2=0 x04,0 x00 if(Status=MI_OK) Status = AntiColl(); / Anticollision防沖突，在多張卡中選擇一張/卡返回UID5 if(Sta

6、tus=RC632_OK) Status=Select_Card(); /Select application選擇應(yīng)用，激活選中的卡/卡返回SIZE字節(jié)cardtype=0 x08/0 x88/0 x18/0 x04/0 x28/0 x53 Answer to Request （請求應(yīng)答）操作 Request 指令功能：通知讀寫模塊在天線有效的工作范圍（距離）內(nèi)尋找MIFARE 1卡。函數(shù):uchar Request(uchar mode)/ request code（命令碼）：RF_CMD_REQUEST_ALL = 0 x52 RF_CMD_REQUEST_STD= 0 x26 / ans

7、wer to request：卡類型號(hào)tagtype（2個(gè)字節(jié)）14443 A卡的tagtype2=0 x04,0 x00/返回值：正常則返回0(MI_OK)，否則返回錯(cuò)誤代碼編程調(diào)用： tmpMODE=RF_CMD_REQUEST_STD; Status = Request(tmpMODE);初始化與防沖突 （AntiCollion）如果有2張或2張以上的IC卡進(jìn)入讀寫器的工作范圍，稱之為沖突（或碰撞Collion），此時(shí)就需要解決如何對多張IC卡逐一處理的問題防沖突 AntiCollion。防沖突方案： 位幀防沖突（Bit AntiCollision） 動(dòng)態(tài)時(shí)隙-ALOHA法（Slotte

8、d-ALOHA法） Mifare防沖突方案： 利用每張卡全球唯一的SN實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制樹狀搜索防沖突算法AntiCollision 防沖突如果有多于一張的Mifare 1卡處在MCM天線的有效工作范圍（距離）內(nèi)，則發(fā)生了沖突。AntiCollision操作使MCM能在多張Mifare 1卡中選擇某一張卡。 AntiCollision操作由一個(gè)AntiCollision Loop（防沖突循環(huán)，內(nèi)部處理）來實(shí)現(xiàn)。MCM發(fā)送AntiCollision命令（93H+20H），每張?zhí)炀€范圍內(nèi)的MIFARE 1卡接收AntiCollision命令后，都將回送自己的SN作為應(yīng)答。由于每張卡的SN各不相同，MCM接

9、收到的信息（即SN）至少有1位即是0又是1（即該位的前、后半部都有負(fù)載波調(diào)制），防沖突循環(huán)找到第1個(gè)沖突位將其置1（排除該位為0的卡），然后查第2個(gè)，依次排除，最后不再有沖突的SN即為最后讀取的SN。 防沖突（AntiCollision）操作Anticollision命令功能：啟動(dòng)防沖突循環(huán),卡收到命令后回送SN作為應(yīng)答,防沖突循環(huán)將在收到的所有SN中選擇某一個(gè)SN作為應(yīng)答。函數(shù)：uchar AntiColl(void);返回狀態(tài)編程if(Status=MI_OK) Status = AntiColl(); / Anticollision 選擇應(yīng)用（Select）操作Select命令功能：將選

10、中的SN發(fā)送給卡，與之相同SN的卡被選擇，進(jìn)入ACTIVE狀態(tài)，而其他卡留在IDLE狀態(tài)。函數(shù) uchar Select_Card(void) 返回狀態(tài)編程 if(Status=MI_OK) Status = uchar Select_Card() ； if(Status=RC632_OK) Buffer4=1; /Buffer4為要認(rèn)證的扇區(qū)號(hào)015，扇區(qū)1Buffer3=0; /Buffer3為要認(rèn)證的密碼類型，0-密碼A，非0-密碼B Status = Authentication1(UID,Buffer4,Buffer3); /密碼認(rèn)證 blkaddr=4; /塊地址063，扇區(qū)1塊0

11、if(Status=RC632_OK) Status=MIF_Read(&blockdata,blkaddr); /讀塊數(shù)據(jù)blockdata0=blockdata0-3;/在塊的第0個(gè)字節(jié)修改數(shù)據(jù)if(Status = RC632_OK) Status=MIF_Write(&blockdata,blkaddr); /寫入修改后的塊數(shù)據(jù) if(Status=RC632_OK) Status = MIF_Halt(); /暫停 認(rèn)證（Authentication ）操作 Authentication功能：MIFARE讀寫模塊中設(shè)有專用的密碼存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)3個(gè)密碼集KEYSET0，KEYSET1

12、，KEYSET2，每一個(gè)KEYSET又包含了各個(gè)扇區(qū)的KEY A 及KEY B。 Authentication操作就是將密碼存儲(chǔ)器中的密碼與卡中對應(yīng)的密碼進(jìn)行三次相互認(rèn)證。函數(shù)uchar Authentication1(uchar *UID,uchar SecNR,uchar mode) /返回值：卡應(yīng)答以AE位給出；AE=1/0，密碼出錯(cuò)/正確，未能通過/通過認(rèn)證；STATUS=1/0編程：if(Status=RC6322_OK) Buffer4=1; /Buffer4為要認(rèn)證的扇區(qū)號(hào)015，扇區(qū)1 Buffer3=0; /Buffer3為要認(rèn)證的密碼類型，0-密碼A，非0-密碼B Stat

13、us = Authentication1(UID,Buffer4,Buffer3); /密碼認(rèn)證 READ/WRITE操作READ/WRITE均需整塊操作。READ： uchar MIF_Read(uchar xdata *buff, uchar Block_Adr)WRITE： uchar MIF_Write(uchar xdata *buff, uchar Block_Adr)/ xdata *buff： 塊數(shù)據(jù)/ Block_Adr ：塊地址063調(diào)用： blkaddr=4; /塊地址063，扇區(qū)1塊0if(Status=RC632_OK)Status=MIF_Read(&blockda

14、ta,blkaddr); /讀塊數(shù)據(jù)blockdata0=blockdata0-3;/在塊的第0個(gè)字節(jié)修改數(shù)據(jù)if(Status = RC632_OK)Status=MIF_Write(&blockdata,blkaddr/寫入修改后的塊數(shù)據(jù) HALT操作set card into “HALT-mode”, to prevent the MCM from selecting one card several times.函數(shù) uchar MIF_Halt(void)第一階段實(shí)訓(xùn)步驟打開并運(yùn)行RF TYPEA工程，用RF應(yīng)用軟件讀出并記錄2張MIFARE1卡的TAGTYPE、SN、SIZE，在卡

15、中某數(shù)據(jù)塊（如扇區(qū)1塊0）分別寫入公交卡金額（模擬充值）。建立公交收費(fèi)工程并編譯運(yùn)行，設(shè)置斷點(diǎn)及觀察窗，分別對1#、2#卡進(jìn)行讀寫操作，查看并記錄卡應(yīng)答TAGTYPE、SN、SIZE、blockdata 。 故障現(xiàn)象：不能扣款，原因？1.查看authentication應(yīng)答，若非MI_OK則密碼認(rèn)證未通過。原因：密碼錯(cuò)誤，密碼塊地址設(shè)置錯(cuò)誤，該塊被設(shè)置為不可寫，該扇區(qū)被損壞2.能讀不能寫：該塊被設(shè)置為不可寫，寫塊地址設(shè)置錯(cuò)誤（設(shè)置到另一扇區(qū)中）第二階段實(shí)訓(xùn)步驟將2張卡同時(shí)置入天線工作范圍內(nèi)，運(yùn)行程序進(jìn)行讀寫操作，查看應(yīng)答 ，判斷是否能完成逐一對2張卡扣費(fèi)一次。故障現(xiàn)象：重復(fù)對其中一張卡扣費(fèi)，而

16、另一張未扣費(fèi)，原因？ With a “request std” instruction only cards which are not set into a “HALT-mode” will respond to this request,or it may be expanded to all cards in the field with a “request all” option.The first option is needed to prevent the MCM from selecting one card several times.Difference between

17、“request std” & “request all” 第二階段實(shí)訓(xùn)步驟故障現(xiàn)象：重復(fù)對其中一張卡扣費(fèi)，而另一張未扣費(fèi)，原因？1. 未正確使用request std與halt函數(shù)對2. 循環(huán)時(shí)重復(fù)復(fù)位MIFARE讀寫模塊導(dǎo)致halt狀態(tài)失效 第三階段實(shí)訓(xùn)步驟打開并運(yùn)行RF TYPEA工程，用RF應(yīng)用軟件對卡中某數(shù)據(jù)塊（如扇區(qū)1塊0）初始化為值塊（模擬充值）。修改程序，用INCREMENT/DECREMENT實(shí)現(xiàn)充值/扣款在調(diào)試芯片中下載自行編寫的上述程序，運(yùn)行并查看并記錄卡應(yīng)答TAGTYPE、SN、SIZE、blockdata 。 Value Operate 值操作MIFARE卡專門為公交

18、/地鐵等行業(yè)的定額收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)有值操作命令，包括INCREAMENT/DECREAMENT/ TRANSFER/RESTORE對某塊進(jìn)行值操作的前提是該塊已被初始化為“值塊”（Value Block)并且Access Bits允許值操作。初始化“值塊”的方法是用WRITE操作按規(guī)定的“值塊”格式寫入初始數(shù)據(jù)。Increment/Decrement/TransferIncrement: adds the specified value to the memory valueDecrement: subtracts the specified value from the memory valueTransfer: Each Increment or Decrement instruction manipulating a standard value block has to be followed by a Transfer intruction which actually stores the calculated result in the card memory. Until then, the result is kept in an internal value buffer resgister.Increment/Decrement/Transfer函