实验6 HF高频RFID通信协议详情实验-V20170317.doc

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1、实验6HF高频RFID通信协议实验-V201703171.实验目的掌握高频读卡器的通讯协议；掌握高频模块工作原理；掌握本平台高频模块的操作过程；2.实验设备硬件：RFID实验箱套件，电脑等；软件：Keil，串口调试助手；STC_ISP软件：配套光盘第三方应用软件STC_ISP异或计算小软件：配套光盘第三方应用软件异或计算小软件源码路径：配套光盘源代码RFID基础实验实验6HF高频RFID通信协议实验-V20170317Hex路径：配套光盘源代码RFID基础实验实验6HF高频RFID通信协议实验-V2

2、0170317out3.实验原理3.1高频RFID系统典型的高频HF（13.56MHz）RFID系统包括阅读器（Reader）和电子标签（Tag，也称应答器Responder）。电子标签通常选用非接触式IC卡，又称智能卡，可读写，容量大，有加密功能，数据记录可靠。IC卡相比ID卡而言，使用更方便，目前已经大量使用在校园一卡通系统、消费系统、考勤系统、公交消费系统等。目前市场上使用最多的是PHILIPS的Mifare系列IC卡。读写器（也称为“阅读器”）包含有高频模块（发送器和接收器）、控制单元以及与卡连接的耦合元件。

3、由高频模块和耦合元件发送电磁场，以提供非接触式IC卡所需要的工作能量以及发送数据给卡，同时接收来自卡的数据。此外，大多数非接触式IC卡读写器都配有上传接口，以便将所获取的数据上传给另外的系统（个人计算机、机器人控制装置等）。IC卡由主控芯片ASIC（专用集成电路）和天线组成，标签的天线只由线圈组成，很适合封状到卡片中，常见IC卡部结构如图3.1所示：图3.1IC卡部结构图较常见的高频RFID应用系统如图3.2所示，IC卡通过电感耦合的方式从读卡器处获得能量。图3.2常见高频RFID应用系统组成下面以典型的IC卡MIAR

4、E1为例，说明电子标签获得能量的整个过程。读卡器向IC卡发送一组固定频率的电磁波，标签有一个LC串联谐振电路（如图3.3），其谐振频率与读写器发出的频率相同，这样当标签进入读写器围时便产生电磁共振，从而使电容有了电荷，在电容的另一端接有一个单向通的电子泵，将电容的电荷送到另一个电容储存，当储存积累的电荷达到2V时，此电源可作为其他电路提供工作电压，将标签数据发射出去或接收读写器的数据。图3.3IC卡功能结构图3.2非接触式IC卡目前市面上有多种类型的非接触式IC卡，它们按照遵从的不同协议大体可以分为三类，各类IC卡特点

5、及工作特性如图3.4所示。PHILIPS的Mifare1卡(简称M1卡)属于PICC卡，该类卡的读写器可以称为PCD。图3.4IC卡分类高频RFID系统选用PICC类IC卡作为其电子标签，这里以Philips公司典型的PICC卡Mifare1为例，详细讲解IC卡部结构。Philips是世界上最早研制非接触式IC卡的公司，其Mifare技术已经被制定为IS014443TYPEA国际标准。本平台选用用Mifare1（S50）卡作为电子标签，其部原理如图3.5所示：图3.5M1卡部原理射频接口部分主要包括有波形转换模块。它可

6、将读写器发出的13.56MHZ的无线电调制频率接收，一方面送调制/解调模块，另一方面进行波形转换，将正弦波转换为方波，然后对其整流滤波，由电压调节模块对电压进行进一步的处理，包括稳压等，最终输出供给卡片上的各电路。数字控制单元主要针对接收到的数据进行相关处理，包括选卡、防冲突等。Mifare1卡片采取EEPROM作为存储介质，其部可以分为16个扇区，每个扇区由4块组成，（我们也将16个扇区的64个块按绝对地址编号为0-63，存贮结构如下图3.6所示：图3.6MF1卡片存储结构第0扇区的块0（即绝对地址0块），它用于存放

7、厂商代码，已经固化，不可更改。其中：第0～3个字节为卡片的序列号；第4个字节为序列号的校验码；第5个字节为卡片容“size”字节，第6~7个字节为卡片的类型字节。每个扇区的块0、块1、块2为数据块，可用于存贮数据。数据块可作两种应用：用作一般的数据保存，可以进行读、写操作。例如在食堂消费时采用输入饭菜金额的方式扣款。用做数据值，可以进行初始化加值、减值、读值操作。例如在食堂消费时对于定额套餐采用输入餐号的方式加以扣款，又如公交/地铁等行业的检票/收费系统中的扣费。每个扇区的块3为控制块，包括了密码A、存取控制、密码B。

8、具体结构如下，A0A1A2A3A4A5FF078069B0B1B2B3B4B5其中A0—A5代表密码A的六个字节；B0—B5代表密码B的六个字节；FF078069为四字节存取控制字的默认值，FF为低字节。每个扇区的密码和存取控制都是独立的，可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制。存取控制为4个字节，共32位，扇区中的每个块（包括