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高频RFID读卡器软件设计

作者:沈忱,胡明 来源:RFID世界网 2011-06-07 16:02:28

摘要:文中主要阐述了基于Philips 系统的RFID读卡器的设计,并着重于软件部分程序的设计。对初始化、发送请求、防冲突、选择卡、三重认证、读卡和写卡模块都给出了详细的程序流程图,并作了相应的说明。

关键词:高频[40篇]  读卡器[43篇]  RFID[1079篇]  


    Request std 指令的使用和Request all 指令刚巧相反。Request std 指令是连续性的读卡指令。当某一张卡片在天线的有效的工作范围(距离)内,Request std 指令在成功地读取这一张卡片之后,进入对卡片的其它操作。如果其它操作完成之后,程序员又将程序进入Request std 指令操作,则Request std 指令将连续地再次进行读卡操作,而不管这些片卡是否被拿卡。只要有一张卡片进入天线的有效的工作范围内,Request std 指令将始终连续地再次进行读卡操作。对于Mifare One 卡,该函数反回值为0004H。发送请求程序流程图如图4 所示。

    (3)防冲突。防冲突原理:读卡器发送SELECT 命令至IC 卡,所有IC 卡返回其完整的UID(唯一标示)。如果有多于一张卡发回请求应答,则将产生冲突;此时读卡器收到的应答信息至少有一位既是0 又是1,即该位的前半部分和后半部分都有调制信号。此时,读卡器识别出第一个发生冲突的位置,并保留冲突位之前的UID,然后再由读卡器决定在冲突位添加1 个bit(0 或1),一般添加1,并将SEL 和有效位数据发送出去。只有当其UID 部分与读卡器发送的有效数据相同时,才发出UID 的其余位,这样就排除了冲突位为0 的IC 卡。其过程为ISO/IEC14443 TYPE A 协议中的ANTICOLLION 命令。MF RC500 将ANTICOLLION 命令发送给IC 卡后,将自动完成防冲突过程。此段程序执行完毕后,读卡器即可正确的接收到一张IC 卡的UID(唯一序列号)。防冲突程序流程图如图5 所示。

    (4)选择卡:选择卡的过程即为ISO/IEC14443 TYPE A 协议中的SELECT 命令。作用是选择一张卡。其程序流程图如图5 所示。 

    (5)三重认证。三重认证原理:三重认证就是读卡器对IC 卡的密码认证。认证过程原理示意图如图7 所示。

    认证步骤:
    ①由IC 卡向读卡器发送一个随机数据RB。
    ②读卡器收到RB 后,向IC 卡发送一个令牌数据TOKEN AB,其中包含了读卡器发出的一个随机数据RA。
    ③IC 卡收到TOKEN AB 后,对TOKEN AB 的加密部分进行解密,并校验第一次由步骤①中IC 卡发出的随机数RB 是否与步骤②中接收到的TOKEN AB 中的RB 相一致。
    ④如果步骤③中校验结果正确,则IC 卡向读卡器发送令牌TOKEN BA 给读卡器。
    ⑤读卡器收到令牌TOKEN BA 后,将对令牌TOKEN BA中的RB 进行解密;并校验由步骤②中读卡器发出的随机数RA是否与步骤④中接收到的TOKEN BA 中的RA 相一致。如果上述的每一个步骤都能正确通过验证。则整个认证过程将成功,读写器将能对刚通过认证的这一分区进行下一步的操作。反之,如果认证过程中的任何一个环节出错,则整个认证过程终止,认证过程必须重新开始。MF RC500 认证程序步骤是固定的,即采用LoadKeyE2或LoadKey 命令将密钥装入密钥缓冲区;采用Authent1 命令,结束时检测错误标志以获得该命令执行的状态,若所接收数据的最后一位为000B,表示由IC 卡读入的该字节是正确的;启动Authent2 命令,结束时检测错误标志和CryptolOn标志位,若CryptolOn 标志位为1,说明认证成功;若为0则认证失败。三重认证程序流程图8 所示。

    (6)读卡:在前面的工作完成之后,即可对IC 卡进行操作。一次读回一个块的16B 数据,只要不改变分区,则不必经过三重认证环节即可再读。读卡程序流程图如图9 所示。 

    (7)写卡:一次写入IC 卡一个块的16B 数据,只要不改变分区,则不必再经过三重认证环节即可再写。写卡程序流程图如图10 所示。

    四、结束语

    RFID 的应用范围非常的广泛,凡是我们日常生活中的食、衣、住、行、育、乐所有牵涉到的物品,皆能使用RFID。本文基于Philips 系统进行RFID 读卡器的设计,着重于整个软件设计流程。

    参考文献
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    [3] GINNY LU. 掀起的技术热潮.A&S:国际中文版,2007,(2):64-65.
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