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pos機讀卡器code6
RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)技術(shù)是一種非接觸自動識別技術(shù)，利用射頻信號通過空間耦合(電感或電磁耦合)實現(xiàn)無接觸信息傳遞，并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的。
RFID卡技術(shù)成功地融合RFID技術(shù)和IC卡技術(shù)，解決了無源(卡中無電源)和免接觸的難題，是電子信息技術(shù)領(lǐng)域的一大突破。由于RFID卡方便、耐用，且可高速通信、多卡操作，在門禁安防、身份識別、公共交通等眾多領(lǐng)域正逐漸取代傳統(tǒng)的接觸式IC卡，在市場上所占的份額越來越大，應(yīng)用日益廣泛。高速公路、停車場、加油站收費，智能卡水表、電表、煤氣表等應(yīng)用，也可使用RFID卡。從長遠(yuǎn)角度看，RFID卡將會替換目前廣泛使用的接觸式IC卡。
RFID 卡的突出優(yōu)點與接觸式IC卡相比，RFID卡具有以下優(yōu)點。
(1)高可靠性：由于無觸點，可最大限度地避免由接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障，提高了抗靜電和抗環(huán)境污染能力，因此提高了使用的可靠性，延長了讀寫設(shè)備和卡片的使用壽命。
(2)易用性：操作方便、快捷，無需插拔卡，完成一次操作只需0.1～0.3s。使用時，卡片可以任意方向掠過讀寫設(shè)備表面。
(3)高安全性：序列號是全球唯一的，出廠后不可更改?？ㄅc讀寫設(shè)備之間采用雙向互認(rèn)驗證機制，即讀寫器驗證卡的合法性，同時卡驗證讀寫器的合法性。通信過程中所有的數(shù)據(jù)都加密，卡片上不同分區(qū)的數(shù)據(jù)可用不同的密碼和訪問條件進(jìn)行保護(hù)。
(4)高抗干擾性：對有防沖突電路的RFID卡，在多卡同時進(jìn)入讀寫范圍內(nèi)時，讀寫設(shè)備可一一對卡進(jìn)行處理，抗干擾性高。
(5)一卡多用：卡片上的數(shù)據(jù)分區(qū)管理，可以很方便地實現(xiàn)一卡多用。
(6)多種工作距離：作用距離從幾厘米到幾米，適應(yīng)不同的應(yīng)用場合。
RFID 卡讀寫器工作原理RFID卡的結(jié)構(gòu)如圖15.1所示。
圖15.1 RFID 卡的結(jié)構(gòu)
RFID卡讀寫器是連接RFID卡與應(yīng)用系統(tǒng)間的橋梁，RFID卡讀寫器的基本任務(wù)就是啟動RFID卡，與RFID卡建立通信，在應(yīng)用系統(tǒng)和卡片間傳遞數(shù)據(jù)。
RFID卡讀寫器將要發(fā)送的信息編碼后加載到一固定頻率的載波上，當(dāng)RFID卡(卡片內(nèi)有一個諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)送的載波頻率相同)進(jìn)入讀寫器的工作區(qū)域后，諧振電路發(fā)生諧振并產(chǎn)生電荷積累，當(dāng)電荷積累到一定數(shù)值時，就能為RFID卡內(nèi)的電路提供工作電壓，使卡內(nèi)的芯片開始正常工作，處理讀寫器發(fā)送的數(shù)據(jù)信息。RFID卡系統(tǒng)的模型如圖15.2所示。
一個完整的RFID卡讀寫器應(yīng)包括以下幾個部分(見圖15.3)：單片機、射頻處理模塊、天線、與PC的通信接口以及鍵盤、顯示等部件。
圖15.2 RFID卡系統(tǒng)模型圖
圖15.3 系統(tǒng)設(shè)計框圖
單片機是讀寫設(shè)備的數(shù)據(jù)處理控制核心。它不僅要控制射頻處理模塊完成對RFID卡的讀寫，還要負(fù)責(zé)通過通信接口與PC進(jìn)行通信，并對鍵盤、顯示設(shè)備等其他外部設(shè)備進(jìn)行控制。
射頻處理模塊負(fù)責(zé)射頻信號的處理和數(shù)據(jù)的傳輸，完成對RFID卡的讀寫。
天線的作用有兩個：一是產(chǎn)生電磁能量，為卡片提供電源;二是在讀寫設(shè)備和卡片之間傳送信息。天線的有效電磁場范圍就是系統(tǒng)的工作區(qū)域。
與PC的通信接口以及鍵盤、顯示等部件主要實現(xiàn)與PC的通信，以及操作時的人機界面。
根據(jù)RFID卡與讀寫器之間能可靠交換數(shù)據(jù)的距離，RFID卡天線和讀寫器之間的耦合可以分為3類：密耦合系統(tǒng)、遙耦合系統(tǒng)和遠(yuǎn)距離系統(tǒng)。
密耦合系統(tǒng)的典型作用距離范圍是0～1cm。在實際應(yīng)用中，必須把卡插入閱讀器中或者放置到閱讀器的天線表面。密耦合系統(tǒng)的卡與閱讀器之間是電感耦合，其工作頻率一般在30MHz以下。密耦合系統(tǒng)適合于安全要求較高，但不要求作用距離的應(yīng)用系統(tǒng)，如電子門鎖等。
遙耦合系統(tǒng)的典型作用距離可以達(dá)到1m。遙耦合系統(tǒng)又可以細(xì)分為近耦合系統(tǒng)和疏耦合系統(tǒng)，前者的典型作用距離為15cm，后者為1m。所有遙耦合系統(tǒng)在卡和閱讀器之間都是電感耦合，典型工作頻率為13.56MHz，也有其他頻率，如6.75MHz、27.125MHz或者135kHz以下。
遠(yuǎn)距離系統(tǒng)的典型作用距離是1～10m，個別系統(tǒng)也有更遠(yuǎn)的作用距離。所有的遠(yuǎn)距離系統(tǒng)的卡和閱讀器之間都是電磁反向散射耦合，在微波范圍內(nèi)用電磁波工作，發(fā)送頻率通常為2.45GHz，也有系統(tǒng)使用5.8GHz和24.125GHz的頻率。
Philips公司的Mifare 卡Philips公司是世界上最早研制RFID卡的公司之一，其Mifare技術(shù)已經(jīng)被定為IS0/IEC14443 TYPE A國際標(biāo)準(zhǔn)。使用Mifare芯片的RFID卡占世界范圍內(nèi)同類智能卡銷量的60%以上。這里簡單介紹一下Mifare standard卡：MF 1 IC S50(簡稱Mifare 1卡)。
Mifare 1卡除了微型IC芯片及一個高效率天線外，無任何其他元器件?？ㄆ娐凡挥萌魏坞姵毓╇姡ぷ鲿r的能量由讀寫器天線發(fā)送頻率為13.56MHz無線電載波信號，以非接觸方式耦合到卡片天線上產(chǎn)生電能，電壓通常可達(dá)2V以上。標(biāo)準(zhǔn)操作距離可達(dá)10cm，卡與讀寫器之間的通信速率高達(dá)106kbit/s。芯片設(shè)計有增/減值的專項數(shù)學(xué)運算電路，適合公共交通、地鐵車站等行業(yè)的檢票/收費系統(tǒng)，其典型交易時間最長不超過100ms。
Mifare 1卡芯片內(nèi)含1KB的EEPROM存儲器，其空間被劃分為可由用戶單獨使用的16個扇區(qū)。數(shù)據(jù)的擦寫次數(shù)超過10萬次，數(shù)據(jù)保存期大于10年，抗靜電保護(hù)能力達(dá)2kV。
Mifare 1卡的芯片在制造時具有全球唯一的序列號，具有先進(jìn)的數(shù)據(jù)通信加密和雙向密碼驗證功能，還具有防沖突功能，可以在同一時間處理重疊在讀寫器天線有效工作距離內(nèi)的多張卡片。
Mifare 1芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，可劃分為射頻接口、數(shù)字處理單元、EEPROM這3大部分，其中數(shù)字處理單元又分為若干小部分，如圖15.4所示。
◆射頻接口：在RF射頻接口電路中，含有波形轉(zhuǎn)換模塊。它可接收讀寫器上的13.56MHz的無線電調(diào)制頻率，一方面送調(diào)制/解調(diào)模塊，另一方面進(jìn)行波形轉(zhuǎn)換，然后對其整流、濾波，接著對電壓進(jìn)行穩(wěn)壓等進(jìn)一步處理，最終輸出供給卡上的電路工作。
圖15.4 Mifare 1 卡邏輯框圖
◆防沖突模塊：如有多張Mifare 1卡處在讀寫器的天線的工作范圍之內(nèi)時，防沖突模塊的防沖突功能將被啟動，根據(jù)卡片的序列號來選定一張卡片。被選中的卡片將直接與讀寫器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，未被選中的卡片處于等待狀態(tài)。
◆認(rèn)證模塊：在選中一張卡片后，任何對卡片上存儲區(qū)的操作都必須經(jīng)過認(rèn)證，只有經(jīng)過密碼校驗，才可對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行訪問。Mifare 1卡片上有16個扇區(qū)，每個扇區(qū)都可分別設(shè)置各自的密碼，互不干涉。因此每個扇區(qū)可獨立地應(yīng)用于一個應(yīng)用場合，整個卡片可以設(shè)計成“一卡通”形式來應(yīng)用。
◆控制和算術(shù)運算單元：這一單元是整個卡片的控制中心，它主要對整個卡片的各個單位進(jìn)行微操作控制，協(xié)調(diào)卡片的各個步驟，同時還對各種收/發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運算處理、CRC運算處理等。
◆EEPROM接口：連接到EEPROM。
◆加密單元：Mifare的CRYPTOL數(shù)據(jù)流加密算法將保證卡片與讀寫器通信時的數(shù)據(jù)安全。
表15.1 Mifare 1卡的存儲器組織結(jié)構(gòu)
◆EEPROM：容量為1KB，分16個扇區(qū)，每扇區(qū)有4個塊，每塊16字節(jié)。其組織結(jié)構(gòu)如表15.1所示。每個扇區(qū)的塊3也稱作尾塊，是扇區(qū)的控制塊，其結(jié)構(gòu)如表15.2所示。前6個字節(jié)為密碼A(KeyA)，永遠(yuǎn)不能被讀出，但在滿足一定條件下，可被改寫;后6個字節(jié)為密碼B(KeyB)，當(dāng)密鑰使用時是不可讀的，但用來存儲數(shù)據(jù)時則是可讀的;中間4個字節(jié)為權(quán)限位，存放本扇區(qū)的4個數(shù)據(jù)塊的訪問條件?？刂茐K使用兩個密碼，是為了給用戶提供多重控制方式。例如，用戶可以用一個密碼控制對數(shù)據(jù)塊的讀操作，用另一個密碼控制對數(shù)據(jù)塊的寫操作。其余3個塊是一般的數(shù)據(jù)塊。扇區(qū)0中是特殊的塊，包含了廠商代碼信息，在生產(chǎn)卡片時寫入，不可改寫。其中第0～4字節(jié)為卡片的序列號，第5個字節(jié)為序列號的校驗碼，第6字節(jié)為卡片的容量“SIZE”字節(jié)，第7～8字節(jié)為卡片的類型號(Tagtype)字節(jié)，其他字節(jié)由廠商另加定義。
表15.2中，C1、C2、C3三個數(shù)據(jù)位表達(dá)各塊的具體訪問權(quán)限，下標(biāo)0、1、2、3分別表示在扇區(qū)內(nèi)的塊號?！癈13、C23、C33”即為扇區(qū)第3塊(尾塊)的訪問權(quán)限。為了可靠，訪問條件的每一位都同時用原碼和反碼存儲，共存儲了兩遍。尾塊的讀寫權(quán)限的意義如表15.3所示。
表15.2 尾塊組成及訪問權(quán)限字節(jié)結(jié)構(gòu)
表15.3 尾塊的權(quán)限代碼與訪問權(quán)限
(注：N表示不能，A表示KeyA，B表示KeyB，A/B表示KeyA或者KeyB)
在空卡狀態(tài)下，每個扇區(qū)的尾塊數(shù)據(jù)(16 進(jìn)制)為：“0x 000000000000 FF078069 FFFFFFFFFFFF”。空卡時的密碼A和密碼 B 均為“0x FFFFFF”，由于密碼A 不可讀，讀出的數(shù)據(jù)顯示為“0x 000000”。在空卡默認(rèn)讀寫權(quán)限下可以利用密碼A對所有塊進(jìn)行讀寫操作，以及更改各塊的讀寫權(quán)限，但不可以利用密碼B進(jìn)行讀寫操作(此時密碼B可讀)。
權(quán)限位為：“0x FF078069”，由表15.2，得：
C13=0C12=0C11=0C10=0
C23=0C22=0C21=0C20=0
C33=1C32=0C31=0C30=0
C13C23C33=001，根據(jù)表15.3，密碼A不可讀，但通過密碼A校驗后，可改寫密碼A，權(quán)限字節(jié)及密碼B的讀寫權(quán)限均可用密碼A讀寫。
另外，由表15.3可知尾塊的下列屬性：密碼A永遠(yuǎn)不可讀，因此一旦設(shè)定就必須記住，不過在000、100、001、011幾種情況下可以改寫;訪問權(quán)限字節(jié)僅在001、011、101三種狀態(tài)下可寫;密碼B在000、100、001、011四種狀態(tài)下可寫，在000、010、001三種狀態(tài)下可讀(此時密碼B的6個字節(jié)用于存儲數(shù)據(jù)，不再作為密鑰)。
數(shù)據(jù)塊的讀寫權(quán)限如表15.4所示。對數(shù)據(jù)塊的增值、減值操作，僅在狀態(tài)“110”和“001”下可進(jìn)行。而第0塊(廠商數(shù)據(jù)塊)雖然也屬于數(shù)據(jù)塊，但是它不受權(quán)限字節(jié)影響，永遠(yuǎn)只讀。在空卡情況下，數(shù)據(jù)塊的讀寫權(quán)限代碼C1iC2iC3i=000，密碼A和密碼B的讀寫訪問權(quán)均為“A/B”，表示可用密碼A或者是密碼B對各數(shù)據(jù)塊進(jìn)行讀寫，但實際上由于在空卡默認(rèn)狀態(tài)下密碼B是可讀的，所以不可用密碼B讀寫數(shù)據(jù)。
表15.4 數(shù)據(jù)塊(i=0、1、2)的權(quán)限代碼與訪問權(quán)限
電路設(shè)計RFID卡讀寫器主板的電路原理圖如圖15.5所示，由單片機、與PC的通信接口、鍵盤、LCD顯示等部分組成。RFID卡讀寫器射頻處理模塊及天線等的電路圖如圖15.6所示。
圖15.5 RFID 卡讀寫器主板電路原理圖
圖15.6 RFID 卡讀寫器射頻處理模塊及天線電路圖
射頻處理模塊(也稱為射頻基站模塊)是射頻卡讀寫器的關(guān)鍵部件，RFID卡讀寫器通過該模塊與射頻卡進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。射頻處理模塊的主要部件就是射頻基站芯片，這里我們選用Philip公司的MFRC522。它是13.56MHz非接觸式通信中高集成讀卡IC系列中的一員，利用先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全整合了在13.56MHz下任何類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議。它內(nèi)部包括微控制器接口單元、模擬信號處理單元、IS014443A規(guī)定的協(xié)議處理單元，以及Mifare卡特殊的Cryptol安全密鑰存儲單元，可以與所有兼容Intel或Motorola總線的微控制器直接連接，其內(nèi)部還具有64個字節(jié)的先入先出(FIFO)隊列，可以和微控制器實現(xiàn)高速傳輸數(shù)據(jù)。
MFRC522內(nèi)部的發(fā)送器部分無需增加有源電路就能夠直接驅(qū)動近操作距離的天線(可達(dá)10cm)，接收器部分提供一個高效的解調(diào)和解碼電路，數(shù)字部分處理ISO14443A幀和錯誤檢測。
天線部分主要包括低通濾波器、接收電路、天線匹配電路和天線線圈，天線拾取的信號經(jīng)過天線匹配電路送到RX腳，MFRC522的內(nèi)部接收器對信號進(jìn)行檢測和解調(diào)，并根據(jù)寄存器的設(shè)定進(jìn)行處理。然后數(shù)據(jù)被發(fā)送到并行接口，由單片機進(jìn)行讀取。制作完成的實驗樣機如圖15.7所示。
圖15.7 制作完成的實驗樣機
軟件設(shè)計及使用程序采用結(jié)構(gòu)化模塊方式設(shè)計，條理清晰、結(jié)構(gòu)完善，便于整個程序的裝配。限于文章的篇幅，本文不對程序作詳細(xì)介紹，這里只對相關(guān)的讀寫過程作簡單介紹。
讀寫卡是一個非常復(fù)雜的程序執(zhí)行過程，要執(zhí)行一系列的操作指令，調(diào)用多個子函數(shù)，包括裝載密碼、詢卡、防沖突、選卡、驗證密碼、讀寫卡、?？ǖ取＿@一系列的操作必須按固定的順序進(jìn)行。在沒有Mifare 1卡片進(jìn)入射頻天線有效范圍時，LCD顯示“歡迎光臨”;當(dāng)有Mifare 1卡片進(jìn)入到射頻天線的有效范圍時，讀寫器驗證卡及密碼成功后，將卡號、消費金額、充值金額和余額等數(shù)據(jù)作為一條記錄存入EEPROM存儲器中，并同時在LCD上顯示出來。
1. 寫(設(shè)置)RFID 卡
讀卡器對卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫、密碼的管理和功能的測試，可以進(jìn)行尋卡、防沖突、選擇和終止等功能?？蓪FID卡的16個扇區(qū)進(jìn)行密碼的下載及A、B組密碼的選擇?？蓪γ總€扇區(qū)3個塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫。塊值操作包括初始化、讀值、加值、減值、密碼的修改等。
2. 讀 RFID 卡
首先尋卡，進(jìn)入卡處理程序，緊接著防沖突，成功之后，加載密碼，之后便可對卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和操作。完成之后等待卡的拿開，確保每次只讀一次數(shù)據(jù)。
3. 讀寫器與射頻通信程序
RFID卡與讀寫器間的通信流程如圖15.8所示，各功能定義如下。
圖15.8 RFID 卡與讀寫器間的通信流程
(1)復(fù)位應(yīng)答：射頻卡的通信協(xié)議和通信波特率是定義好的，當(dāng)有射頻卡進(jìn)入讀寫器的操作范圍時，讀寫器以特定的協(xié)議與它通信，驗證卡片的卡型。
(2)防沖突機制：當(dāng)有多張卡進(jìn)入讀寫器操作范圍時，防沖突機制會從其中選擇一張進(jìn)行操作，未選中的則處于空閑模式，等待下一次選卡，該過程會返回被選卡的序列號。
(3)選擇卡片：選擇被選中的卡的序列號，同時返回卡的容量代碼。
(4)3次互相確認(rèn)：選定要處理的卡片之后，讀寫器就確定要訪問的扇區(qū)號，并對該扇區(qū)密碼進(jìn)行密碼校驗。在3次相互認(rèn)證之后，就可以通過加密流進(jìn)行通信。當(dāng)選擇另一扇區(qū)時，則必須進(jìn)行另一次密碼校驗。
(5)對數(shù)據(jù)塊的操作：讀一個塊、寫一個塊、對數(shù)值塊進(jìn)行加值、對數(shù)值塊進(jìn)行減值、將卡置于暫停工作狀態(tài)。
進(jìn)入等待狀態(tài)時，RFID卡讀寫器的屏幕上顯示“歡迎光臨”(見圖15.9)。圖15.5中按鍵S1～S4的作用如下：按動S1后，讀寫器進(jìn)入消費工作模式(見圖15.10);按動S2后，讀寫器進(jìn)入充值模式(見圖15.11);按動S3后，讀寫器進(jìn)入注冊模式(見圖15.12);按動S4后，讀寫器進(jìn)入讀卡工作模式(見圖15.13)。
圖15.9 進(jìn)入等待狀態(tài)
圖15.10 消費工作模式
圖15.11 充值模式
圖15.12 注冊模式照片
圖15.13 讀卡工作模式
以上就是關(guān)于pos機讀卡器code6,RFID卡讀寫器的設(shè)計的知識，后面我們會繼續(xù)為大家整理關(guān)于pos機讀卡器code6的知識，希望能夠幫助到大家！
