實(shí)驗(yàn)2、HF高頻RFID通訊協(xié)議

試驗(yàn)2HF高頻RFID通訊協(xié)議精品治理制度、治理方案、合同、協(xié)議、一起學(xué)習(xí)進(jìn)步企業(yè)治理，治理制度，報(bào)告，協(xié)議，合同，標(biāo)書試驗(yàn)二、HFRFID把握高頻讀卡器的通訊協(xié)議把握本平臺(tái)高頻模塊的操作過(guò)程把握高頻模塊工作原理軟件：Keil，串口調(diào)試助手。高頻RFID典型的高頻HF〔12.56MHz〕RFID系統(tǒng)包括閱讀器〔Reader〕和電子標(biāo)簽Responder〕IC卡，全稱集成電路卡又稱智能卡，可讀寫，容量大，有加密功能，數(shù)據(jù)記錄牢靠。IC卡相PHILIPSMifare系列IC卡。讀寫器(也稱為“閱讀器”)包含有高頻模塊(發(fā)送器和接收器)、掌握單元以及與卡連接的耦合元件。由高頻模塊和耦合元件發(fā)送電磁場(chǎng)，以供給非接觸)。ICASIC〔專用集成電路〕和天線組成，標(biāo)簽的天線只由IC2.1所示。d2企業(yè)治理，治理制度，報(bào)告，協(xié)議，合同，標(biāo)書企業(yè)治理，治理制度，報(bào)告，協(xié)議，合同，標(biāo)書dd3圖2.1IC卡內(nèi)部構(gòu)造圖所示，IC卡通過(guò)電感耦合的方式從讀卡器處獲得能量。圖2.2常見高頻RFID應(yīng)用系統(tǒng)組成ICLC串聯(lián)諧振電路(如圖2.3)，其諧振頻率與讀寫器發(fā)出的頻率一樣，這樣當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器范圍時(shí)便產(chǎn)生電磁共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在電容的另一端接有一個(gè)單向通的電子泵，將電容內(nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)標(biāo)簽內(nèi)數(shù)據(jù)放射出去或接收讀寫器的數(shù)據(jù)。圖 2.3 IC卡功能構(gòu)造圖非接觸式IC卡以分為三類，所示，PHILIPSMifare1卡(M1卡)屬PICCPCD。圖2.4IC卡分類高頻RFID系統(tǒng)選用PICC類IC卡作為其電子標(biāo)簽，這里以Philips公司典型的PICC卡Mifare Philips是世界上最早研制非接觸式IC卡的公司，其Mifare技術(shù)已經(jīng)被制定為IS0 14443TYPE A國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。本平臺(tái)選用用Mifare 1〔S50〕卡作為電子標(biāo)簽，其內(nèi)部原理如圖2.5所示。2.5M1卡內(nèi)部原理射頻接口局部主要包括有波形轉(zhuǎn)換模塊。它可將讀寫器發(fā)出的12.56MHZ的/解調(diào)模塊，另一方面進(jìn)展波形轉(zhuǎn)換，將正弦波轉(zhuǎn)換為方波，然后對(duì)其整流濾波，由電壓調(diào)整模塊對(duì)電壓進(jìn)展進(jìn)一步的處理，包括穩(wěn)壓等，最終輸出供給卡片上的各電路。數(shù)字掌握單元主要針對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)展相關(guān)處理，包括選卡、防沖突等。Mifare1卡片實(shí)行EEPROM作為存儲(chǔ)介質(zhì)，其內(nèi)部可以分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)由4塊組成，〔我們也將16個(gè)扇區(qū)的64個(gè)塊按確定地址編號(hào)為0-63，存貯構(gòu)造如以下圖2.6所示：圖2.6MFI卡片存儲(chǔ)構(gòu)造第0扇區(qū)的塊0〔即確定地址0塊〕，它用于存放廠商代碼，已經(jīng)固化，不行更改。其中：第0～3個(gè)字節(jié)為卡片的序列號(hào)；第4個(gè)字節(jié)為序列號(hào)的校驗(yàn)碼；第5個(gè)字節(jié)為卡片內(nèi)容“size”字節(jié)，第6~7個(gè)字節(jié)為卡片的類型字節(jié)。每個(gè)扇區(qū)的塊0、塊1、塊2為數(shù)據(jù)塊，可用于存貯數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)塊可作兩種應(yīng)用：用作一般的數(shù)據(jù)保存，可以進(jìn)展讀、寫操作。例如在食堂消費(fèi)時(shí)承受輸入飯菜金額的方式扣款。用做數(shù)據(jù)值，可以進(jìn)展初始化加值、減值、讀值操作。例如/地鐵等行業(yè)的檢票/收費(fèi)系統(tǒng)中的扣費(fèi)。每個(gè)扇區(qū)的塊3為掌握塊，包括了密碼A、存取掌握、密碼B。具體構(gòu)造如下，企業(yè)治理，治理制度，報(bào)告，協(xié)議，合同，標(biāo)書A0A1A2A3A4A5FF078069B0B1B2B3B4B5其中其中A0—A5代表密碼A的六個(gè)字節(jié)；B0—B5代表密碼B的六個(gè)字節(jié)；FF078069為四字節(jié)存取掌握字的默認(rèn)值，F(xiàn)F為低字節(jié)。每個(gè)扇區(qū)的密碼和存取掌握都是獨(dú)立的，可以依據(jù)實(shí)際需要設(shè)定各自的密碼及存取掌握。存取掌握為4個(gè)字節(jié)，共32位，扇區(qū)中的每個(gè)塊〔包括數(shù)據(jù)塊和的存取條件是由密碼和存取掌握共同打算的，在存取掌握中每個(gè)塊都有相應(yīng)的三個(gè)掌握位，定義如下：塊0：塊1：塊2：塊3：C10C11C12C13C20C21C22C23C30C31C32C33三個(gè)掌握位以正和反兩種形式存在于存取掌握字節(jié)中，打算了該塊的訪問(wèn)權(quán)限〔如進(jìn)展減值操作必需驗(yàn)證KEY A，進(jìn)展加值操作必需驗(yàn)證KEY 等等〕。三個(gè)掌握位在存取掌握字節(jié)中的位置，以塊0為例，如下所示：Bit7 6 54Bit7 6 54321 0C20_bC10_bC10C30_bC30C2079d7企業(yè)治理，治理制度，報(bào)告，協(xié)議，合同，標(biāo)書企業(yè)治理，治理制度，報(bào)告，協(xié)議，合同，標(biāo)書dd10ISO14443協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介ISO14443協(xié)議是超短距離才智卡標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義出讀取距離7-15公分的短距離非接觸智能卡的功能及運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)，ISO 14443標(biāo)準(zhǔn)分為TYPE A和TYPE B兩種。TYPE A的產(chǎn)品具有更高的市場(chǎng)占有率，如Philips公司的MIFARE系列占有了當(dāng)前約80%的市場(chǎng)，且在較為惡劣的工作環(huán)境下有很高的優(yōu)和適應(yīng)性方面有很好的前景，特別適合于CPU卡。這里重點(diǎn)介紹MIFARE 1符合的ISO 14443 TYPE A標(biāo)準(zhǔn)。ISO14443 TYPE A標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的根本空中接口根本標(biāo)準(zhǔn)PCDPICC〔數(shù)據(jù)傳輸〕調(diào)制為：ASK，調(diào)制指數(shù)100%Miller編碼PICCPCD〔數(shù)據(jù)傳輸〕調(diào)制為：頻率為847kHz的副載波負(fù)載調(diào)制數(shù)據(jù)傳輸速率為106kbps射頻工作區(qū)的載波頻率為12.56MHzHmin表示〕，最大未調(diào)制工(Hmax表示)，鄰近卡應(yīng)持續(xù)工作在HminHmax之間PICC的能量是通過(guò)發(fā)送頻率為12.56MHz的閱讀器的交變磁場(chǎng)來(lái)供給。由閱讀器產(chǎn)生的磁場(chǎng)必需在1.5A/m-7.5A/m之間ISO 14443 TYPE IC卡的有效命令有：REQA：TYPE A懇求命令WAKE UP：?jiǎn)拘衙頢ELECT：選擇命令HALT：停頓命令圖 2.7為PICC〔IC卡〕接收到PCD〔讀卡器〕發(fā)送命令后，可能引起狀態(tài)的轉(zhuǎn)換圖。傳輸錯(cuò)誤的命令(不符合ISO 14443 TYPE A協(xié)議的命令)不包括在內(nèi)。圖2.7PICC狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖在沒有供給足夠的載波能量的狀況下，PICC不能PCDPCDPICC進(jìn)入耦合場(chǎng)后，馬上復(fù)位，進(jìn)入閑置狀態(tài)。PICC進(jìn)入閑置狀態(tài)時(shí)，標(biāo)簽已經(jīng)上電，能夠解調(diào)PCD放射的信號(hào)；當(dāng)PICC接收到PCD發(fā)送的有效的REQA〔對(duì)A型卡懇求〕命令后，PICC將進(jìn)入就緒狀態(tài)。就緒狀態(tài)(READYSTATE)：在就緒狀態(tài)下，執(zhí)行位幀防碰撞算法或其他PICC標(biāo)簽處于就緒狀態(tài)時(shí)，承受防沖突方法，用惟一標(biāo)識(shí)符)PICCPICCPCDUIDSELPICCSEL命令時(shí)，PICC就進(jìn)入激活狀態(tài)〔ACTIVE STATE〕。在激活狀態(tài)下，PICC應(yīng)當(dāng)完本錢次應(yīng)用所要求的全部操作〔PICC內(nèi)部存儲(chǔ)器〕；PICC接收HALT命令后，PICC就馬上進(jìn)入停頓狀態(tài)。停頓狀態(tài)〔HALT STATE〕： 停頓狀態(tài)；當(dāng)處于停頓狀態(tài)的PICC接收到有效的WAKE_UP命令時(shí)，PICC馬上進(jìn)入就緒狀態(tài)。留意:當(dāng)PICC處于停頓狀態(tài)下時(shí)，在重進(jìn)入就緒狀態(tài)和激活狀態(tài)后，PICC承受到相應(yīng)命令，不在是進(jìn)入閑置狀態(tài)，而是進(jìn)入停頓狀態(tài)。高頻ＲＦＩＤ系統(tǒng)讀寫器通信流程RFIDIC2.8所示，主要步驟有：復(fù)位應(yīng)答〔Answertorequest〕：M1射頻卡的通訊協(xié)議和通訊波特率M1射頻卡，即驗(yàn)證卡片的卡型。防沖突機(jī)制(Anticollision Loop〕：當(dāng)有多張卡進(jìn)入讀寫器操作范圍沖突機(jī)制會(huì)從其中選擇一張進(jìn)展操作，未選中的則處于空閑模式等待下卡，該過(guò)程會(huì)返回被選卡的序列號(hào)。具體防沖突設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)可參考相關(guān)協(xié)議手冊(cè)。選擇卡片(Select 選擇被選中的卡的序列號(hào)，并同時(shí)返回卡的容量代碼。三次相互確認(rèn)(3PassAuthentication〕：選定要處理的卡片之后，讀〔在選擇另一扇區(qū)時(shí)，則必需進(jìn)展另一扇區(qū)密碼校驗(yàn)〕。對(duì)數(shù)據(jù)塊的操作：包括讀、寫、加、減、存儲(chǔ)、傳輸、終止。圖2.8 讀卡器與IC通訊流程防沖突UID(惟一標(biāo)ICUID大小不同，UID4、710UID字節(jié)組成。PICC將這些字節(jié)依據(jù)其字節(jié)數(shù)封裝在5個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，其中包括2.9PICC最多會(huì)發(fā)送三個(gè)串聯(lián)級(jí)別(串聯(lián)UID大小)。圖2.9UID構(gòu)造圖中CT為級(jí)聯(lián)信號(hào)，表示在下一級(jí)中還有UID；BCCUID字節(jié)。閱讀器防沖突過(guò)程如下：WAKEUPREADY狀態(tài)〔參見標(biāo)REQAIDLE狀態(tài)進(jìn)入READYWAKEUPHALTREADY狀態(tài)。PICCPCDPICCATQA應(yīng)23)READY狀態(tài)，執(zhí)行防沖突循環(huán)操作。PCDANTICOLLISIONSELECT命令執(zhí)行防沖突循環(huán)操作，命令格式如下所示：上位機(jī)與高頻RFID模塊間的通訊協(xié)議LF低頻RFID試驗(yàn)中，上位機(jī)和低頻RFIDRFID功能簡(jiǎn)潔，低頻RFID模塊只有一個(gè)工作狀態(tài)就是監(jiān)聽狀態(tài)，此時(shí)模塊只需將監(jiān)聽到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)即可。而高頻RFID以及之后將要學(xué)習(xí)的超高頻RFID、2.4GRFID功能就要多得多。除了簡(jiǎn)潔的讀卡外，還有寫入數(shù)據(jù)，修改密碼的功能，這就需要上位機(jī)和這些RFIDRFID16進(jìn)制，第一字節(jié)表示此次發(fā)生的字節(jié)長(zhǎng)度讀卡號(hào)02A0讀數(shù)據(jù)09A1Key0Key1Key2Key3Key4Key5Kn.例:0xA1該卡密碼A16:ffffffffffff對(duì)應(yīng)Key0Key1Key2Key3Key4Key5；4Kn=4；則發(fā)送:09A1ffffffffffff04.416寫數(shù)據(jù)19A2Key0Key1Key2Key3Key4Key5KnNum0Num1Num2Num3Num4Num5Num6Num7Num8Num9Num10Num11Num12Num13Num14Num15.例:0xA2該卡密碼A16:FFFFFFFFFFFF對(duì)應(yīng)Key0Key1Key2Key3Key4Key5；4Kn=4；000102030405060708090A0B0C0D0E0F則發(fā)送:19A2FFFFFFFFFFFF04000102030405060708090A0B0C0D0E0F.企業(yè)治理，治理制度，報(bào)告，協(xié)議，合同，標(biāo)書企業(yè)治理，治理制度，報(bào)告，協(xié)議，合同，標(biāo)書S4DB9選擇開關(guān)撥打至中間檔，此時(shí)，UART4號(hào)DB92PC機(jī)的串口與UART4DB9串口相連，在PC物聯(lián)網(wǎng)RFID\物聯(lián)網(wǎng)綜合RFID\應(yīng)用程序名目下的ComAssistan.exe號(hào)并進(jìn)展如圖2.10所示的配置，并“翻開串口”圖2.10讀卡號(hào)操作在串口調(diào)試助手的發(fā)送行內(nèi)，按十六進(jìn)制發(fā)送讀卡指令“02A0”并進(jìn)展刷卡〔高頻標(biāo)簽和特高頻標(biāo)簽無(wú)法通過(guò)肉眼識(shí)別，大家分別試一下就可以了〕操作，選擇依據(jù)十六進(jìn)制顯示，觀看是否有卡號(hào)返回，如圖2.11d14企業(yè)治理，治理制度，報(bào)告，協(xié)議，合同，標(biāo)書企業(yè)治理，治理制度，報(bào)告，協(xié)議，合同，標(biāo)書dd162.11TOC\o“1-2“\h\z\u\l“_TOC_250004“試驗(yàn)二、HF高頻RFID通信協(xié)議 2\l“_TOC_250003“一、試驗(yàn)?zāi)康?2\l“_TOC_250002“二、試驗(yàn)設(shè)備 2\l“_TOC_250001“三、試驗(yàn)原理 2\l“_TOC_250000“四、試驗(yàn)步驟 14讀數(shù)據(jù)操作在串口調(diào)試助手的發(fā)送行內(nèi)，按十六進(jìn)制發(fā)送讀數(shù)據(jù)指令“09A1ffffffffffff04”并進(jìn)展刷卡操作，選擇依據(jù)十六進(jìn)制顯示，將返回高頻卡第四塊存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)，2.12所示，在本例中，該區(qū)域內(nèi)存儲(chǔ)了十六個(gè)字節(jié)的00數(shù)據(jù)。2.