实验 03-------13.56MHZ

例： 上位机发送:
0xAA,0xBB,0x0a,0x21,0x00,0x02,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xFF,0x2a 0x12,0x21,………,0x2a
返回:OxAA BB
4）0x22---块写
指令:
命令头 长度字 命令字（0x22) 密钥标识 块号
密钥
数据
校验字
后续数据若包含OxAA则随后补充一字节0x00以区分命令头，但长度字不增加长度
数据返回格式
成功返回:
命令头
失败返回:
长度字
命令字
数据域
检验字
命令头
长度字
命令字取反
检验字
举例： 上位机发送: 0xAA BB 02 10 12
若返回: OxAA BB 1F 10 4A 4D 59 35 30 35 48 20 35 2E 37 30 …… A9 则命令执行成功 若返回: OxAA BB 02 EF ED 则命令执行失败
Crypto: Mifare1中使用 了“crypto1”的加 密算法, 这是一种不 公开的私有算法。 为保证数据安全， 首先在卡片与读写器 之间进行三次相互认 证，认证成功才能进 行对卡片的读、写、 加值、减值等后续操 作，这些操作使用 “crypto1”加密流。 三次认证的原理稍后 介绍，认证过程中使 用了4字节卡序列号、 6字节密码和1字节数 据块号。 Control&ALU: 内存特定区域数据 存储格式及增减操作。
数据发送格式： 命令头
命令头:2字节，OxAA
长度字
命令字
数据域
检验字
OxBB 长度字:1字节，指明从长度字到数据域最后一字节的字节数 命令字:1字节，本条命令的含义 数据域:数据长度由命令字决定，长度为 0至251字节 校验字:1字节，从长度字到数据域最后一字节的逐字节异或 (XOR)值
* * * b4 * b3 * b2 判断序列号是否完整 0：完整、1：不完整 b1 b0 * *
常用卡的SAK值：S50—0x08、S70---0x18
3)0X21---读数据块
指令:
长度字
命令字（0x21) 密钥标识
块号
密钥
校验字
密钥标识：1 字节，密钥标识 BIT0=0：密钥 A；BIT0=1：密钥 B； BIT1=0：使用指令中的密钥；BIT1=1：使用由命令 0x2D 下载到模块中的密钥 BIT6:BIT5:BIT4:BIT3:BIT2：如果使用已经下载的密钥，在这里指名密钥编号 BIT7=0：该块使用上述密钥进行认证 BIT7=1：该块已经认证通过，本次操作不需认证操作 块 密 号：1 字节，要读取的数据块绝对块编号，S50 卡从 0 到 0x3F； 钥：6 字节，卡的密钥
合或系统，尤其适用于学校、企事业单位、智能小区的停车场管理、身份识别、门禁控制、考勤 签到、食堂就餐、娱乐消费、图书管理等多方面的综合应用，有很强的系统应用扩展性，可以真
2.射频识别原理1
卡片首先进入读写器的射频场得电完成初始化,之后等待读写器的命令。 读写器与卡片的数据交流总是采用RTF（ReaderTtalk First）模式,即读写 器先发出命令,卡片在规定的时间内对命令作出应答,如果读写器没有 命令,卡片无论如何也不能先发言。 读写器向卡片发送命令使用100% ASK调制的修正米勒(Modified Miller)码,卡片应答时使用副载波调制的曼侧斯特(Manchester)码。
word报告nxpclrc632接口控制模块射频芯片电子标签应用系统带应用软件的计算机应用系统的控制指令单片机p89lpc936?与应用软件进行通讯?控制与电子标签的通讯过程?信号的编码与解码?执行防冲突算法?进行电子标签与读写器之间的身份验证射频芯片nxpclrc632?调制与解调?执行crypto1加密算法?支持iso14443iso15693协议的所有层?串并转换?数据校验及加解密射频芯片nxpclrc632?调制与解调?执行crypto1加密算法?支持iso14443iso15693协议的所有层?串并转换?数据校验及加解密2clrc632功能模块图fifo
高频
Pபைடு நூலகம்机
串 口 传 输
标签(高频)
节点板
串口传输
阅读器 （高频）
阅读器：读取电子标签信息的设备，主要任务是控制射 频模块向标签发射读写信号，并接收标签的应答，对标 签的标识信息进行解码，将标识信息连带标签上其他相 关信息传输到主机以供处理。
天线：标签与阅读器之间数据传输的载体。
电子标签(应答器)：由芯片及内置天线组成，芯片内保存有一定格式的电子数据，放在被识别物 体上，作为待识别物品的标识性信息，它是射频识别系统真正的数据载体，内置天线用于和射 频天线间进行通信。通常，应答器没有自己的供电电源，只有在阅读器的响应范围以内，应答 器才是有源的。应答器工作所需的能量，是通过耦合单元(非接触的)传输给应答器的
二、阅读器（识别系统的软件接口）
1.一般结构
应用系统 应用系统 （带应用软件的计算机） 的控制指令
电子标签 接口 控制模块 发 送 数 据 接 收 数 据
读 写 器
射频前端
读写器所有的行为由软件控制完成 软件向读写器发送命令，作为响应，读写器与电子标签之间就会建立起特定的通信。 读写器的软件已经由生产厂家在产品出厂时固化在读写器中。
产品日期 产品名称及 版本号
00 00 A0 00 00 00 14 00 01 A9
UART 波特率 AFI设置
2)0x1E---自动寻卡、并输出卡片序列号
指令:
0x03
返回:
0x1E 0x1E
状态（00—关闭、01--开启，否则RFU
检验字
0x02
检验字
上位机发送: 0xAA BB 03 1E 01 1C 返回:OxAA BB 02 1E 1C 说明命令执行成功
实验三 RFID(13.56MHz)子系统
主要教学内容
RFID系统概述 标签-------结构与信息存储方式 阅读器----识别系统的软件接口 标签的应用-----钱包 读写器的控制模块---P89LPC936 读写器的射频接口芯片--NXP CL RC632 思考题 阅读参考
RFID( ) 系统
密钥标识：1 字节，密钥标识 BIT0=0：密钥 A；BIT0=1：密钥 B； BIT1=0：使用指令中的密钥；BIT1=1：使用由命令 0x2D 下载到模块中的密钥 BIT6:BIT5:BIT4:BIT3:BIT2：如果使用已经下载的密钥，在这里指名密钥编号 BIT7=0：该块使用上述密钥进行认证 BIT7=1：该块已经认证通过，本次操作不需认证操作 块号：1 字节，要读取的数据块绝对块编号，S50 卡从 0 到 0x3F； 密钥：6 字节，卡的密钥
Mifare系列的共同特征就是遵守ISO14443A国际标准。
1.主要特性：
非接触式的无源卡、读写距离≤10cm，操作简单、快捷； 安全可高：三次认证、双重加密； 抗干扰能力强。因卡内有快速防冲突机制 ； 工作频率13.56MHz，数据传输率106kbit/s； 一卡多用：MIFARE 卡的存贮结构及特点（大容量--16分区、1024字节），能应用于不同的场
4.读写器与S50卡通讯流程图
收到卡呼叫命令后，卡片将对命令做出应 答(Answer To Request,ATQA),告诉读写器 自己是否遵守面向比特的防冲突机制，如 果不遵守，读写器不再继续 面向比特的防冲突机制每个防冲突循环需 要32bit的卡号参加。
如果已确认的卡序列号 ----小于32位，则冲突，继续防冲突循环； ----等于32位，则防冲突处理完成，则执 行卡选择命令，被选中的卡片将作出对选 择的应答(Select AcKnowledge,SAK)。
5. S50存储器组织（EEPROM）
容量：8Kbits=1K字 节 分区分块管理： --16个扇区， --每个扇区为4块， --每块16个字节 读写单位：块； 绝对块号：0～63 每个扇区有独立的 一组密码及访问控 制；
6. EEPROM中四种块—S50
厂商块—0区0块
软件负责对收到的读写命令的响应，并对电子标签发出相应的动作指令。
软件负责系统的控制和通信：包括控制天线发射的开关、控制读写器的工作模式、控制数据传输和控制 命令交换。
2、HFreader—（JMY605）
JMY505
核心控制模块： P89LPC936 NXP CL RC632
支持IS014443A, IS014443B, IS015693和Mifare系列卡片
3.片上芯片
容量：1KB
读 /写
HF-Interface: ----调制/解调 ----滤波 ----时钟发生器 ----复位 ----稳压器
Anti-collision: 能同时识别多 张卡片
Authentication: 内存读写之前， 须先核对密码，密码 确认无误后再依据该 储存区的存取条件来 决定数据是否读取或 写入
2.射频识别原理2
卡片都有一个全球唯一的序列号， 序列号的长度可能是4字节，7字节 或10字节。 断电(Power-Off)状态：卡片未进入射频场时的状态；
卡片的五个状态：
休闲(Idle)状态：进入射频场加电复位后的状态；
当多张卡片同时进入读写器的射频 场时，卡片们遵守面向比特的防冲 准备(Ready)状态：收到读写器的呼叫命令后的状态： 突机制，由读卡器选出唯一的一张 激活(Active)状态：经过防冲突循环被选中后的状态： 卡片进行操作。读写器操作完一张 卡片后，可以发送休眠命令让这张 休眠(Halt)状态：在激活状态收到休眠命令或不认识的 卡片进入休眠状态，而读卡器继续 对其他卡片进行操作。 命令后的状态
ICC:卡指示，1—无卡 0—有卡
JMY505 SPS：串行端口的选择
0—IIC 1--UART
3. UART协议 规格： 通信协议采用字节为单位，接收和发送数据都是十六进制格式，通 信参数如下: --波特率:19200 bps(默认)115200bps
---数据位:s位 ---停止位:1位 ---奇偶校验:无 ---控制流：无
若卡接近，返回信息如下： OxAA BB 09 20 45 4B 5E B9 04 00 08 CC
4字节的序列号 2B字节： 1B字节： [1] [2] ATAQ SAK 命令 命令
命令字：寻 卡回应成功
注： [1]ATQA:Answer To Request ATQA: 0x04 0x00
若卡片的ATQA为： 0004 0002 0010 0044 含义？
加值和减值操作并不是直接在Mifare的块 中进行的。这两个命令先把Block中的值读 出来，然后进行加或减，加减后的结果暂 时存放在卡上的易失性数据寄存器(RAM)中， 然后再利用另一个命令传输（Transfer） 将数据寄存器中的内容写入块中。与传输 （Transfer）相对应的命令是存储 （Restore），作用是将块中的内容存到数 据寄存器中。
4.指令举例
1)0x10---读产品信息
指令:
0x02
0x10
检验字
返回:
0x1F
0x10
产品信息
检验字
上位机发送: 0xAA BB 02 10 12 返回:OxAA BB 1F 10 4A 4D 59 35 30 35 48 20 35 2E 37 30 32 30 31 33 30 30 34 30 32
All，卡片应答读写器的卡寻呼命令
即,0000 0000
未 定 义
00
序 列 号 长 度
0
未 定 义
0 0100B
ISO14443A规定：若低5位仅其 中之一为1，则表示该卡片遵循 面向比特的防冲突机制
00—4B 01---7B 10---10B
[2]SAK:Select AcKnowledge,被选中的卡片对读写器卡选择命令的确认 SAK: 0x08 即b7 ,0000b6 1000B b5
操作题一：
1)如何修改读写器 的相关命令，读 取并验证S50卡0 块的信息格式及 含义？
2)值块的优点？用 途？ 3）如何修改读写器 的相关命令，将 值0x11223344写 入1区0块？ 4）直接读出1区0块 中的信息，并验 证其信息存储格 式？
密码-存储条件块—各区中的第3块
数据块— 各区中的0～2块（0区0块除外），存储普通资料 值块—特殊格式的数据块
一、标签（ Mifare卡)—被识别的对象
Mifare是NXP公司生产的一系列遵守ISO14443A标准的射频卡，包Mifare S50、 Mifare S70、Mifare UltraLight、Mifare Pro、Mifare Desfire等，由于Mifare的巨大影 响力，业内有时把其它公司生产的遵守ISO14443A标准的射频卡也称为“Mifare”,其 是Mifare S50卡片，几乎就是ISO14443A标准的代名词。 Mifare系列卡片有时也根据卡内使用芯片的不同，把Mifare UltraLight称为MF0， Mifare S50和S70称为MF1，Mifare Pro称为MF2，Mifare Desfire称为MF3。