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       ISO/IEC 15693使用基于UID和时隙轮询的防冲突协议。读写器发出的防冲突命令(inventory)中包含一个由当前时隙(0位或4位二进制数)和部分低位UID组成的标识,如果标签的低位UID对应位的数据与此标识相同,就回送应答,否则不予响应。

       读写器通过改变当前时隙和指定的部分UID来完成防碰撞功能。时隙数目可以是1或16。有效的低位UID通过掩码一个以字节为单位的被掩码数据获得。掩码是一个字节的长度值,掩码长度是被掩码数据中有效的低位UID的长度,当使用16时隙时,为0~60之间的值;当使用1时隙时,为0~64之间的任何值。如果被掩码数据的位长不是8的倍数,要在被掩码数据的高位补0,被掩码数据先发送最低有效位。

       读写器发出inventory命令即启动第一个时隙,之后读写器通过发出一个EOF切换到下一个时隙。如果读写器未检测到VICC应答,读写器可以切换到下一个时隙;如果收到一个或多个应答,读写器应该接收完整个数据帧后再发出一个EOF切换到下一个时隙。

       假设有两个序列号长度为8位

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ISO 18000-2:低于135KHz射频通信的空中接口参数。

RFID国际标准ISO18000-2点击下载
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ISO 18000-1:标准的参考架构与参数定义。

RFID国际标准ISO18000-1点击下载
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       在RFID技术中,从低频的125KHz、134.2KHz到高频的13.56MHz,再到超高频和微波段的433MHZ、860-960MHz、2.45GHZ,研究标签向读写器回送数据的编码方式,我们会发现一个有趣的现象,那就是几乎各个频段的标签,如果防冲突机制使用的是二进制树形搜索算法,则标签向读写器发送数据都是用曼侧斯特码或FM0编码。究其原因,主要是因为曼侧斯特码与FM0编码本身具有天然的冲突识别特性。

       曼侧斯特码在每一位数据的中心有一个跳变沿,其中上升沿表示0,下降沿表示1,当发送连续的0或连续的1时,在数据的开始处插入一个状态转换沿,如下图所示。

 


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    从进入天线射频场得电复位,到进入“准备”状态,这一段时间称为射频卡的复位时间。不同类型、不同生产厂家的射频卡产品复位时间不一,有时甚至差别巨大。设计射频读卡器产品时,一方面要克服射频卡复位时间不同所带来的消极影响,另一方面也可以利用这种复位时间的差别来实现期望的功能。

    在射频卡读写器的设计中,读写器接收上位机命令,根据命令打开天线磁场对卡片进行指定的操作,操作完成后关闭射频场并将操作结果回送上位机。在未收到命令的时间里,为节能考虑,天线往往设置为都是关闭的,只在需要对卡片操作时才打开天线。这种情况下,一些读写器往往会出现对某些卡片读取距离很好,而对另一些卡片读写距离很短甚至出现无法读取的情况,其原因往往是软件设计中从打开射频场天线到开始对卡片操作之间的间隔时间太短。因为不同厂家的卡片复位时间不同,复位时间短的卡片可以正常操作,而复位时间长的卡片则还没有完成复位过程,读写器就已经对其发送命令了,卡片自然没有反应。卡片复位时间的长短也和天线磁场的场强有关,场强大则能量充足,卡片工作电压的建立时间就快,自然复位的也越快,反之从打开天线到复位准备

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        PN512是NXP推出的一款低功耗、支持多协议的13.56MHz射频接口芯片。在主动模式下,可以读写ISO/IEC 14443A/MIFARE、ISO/IEC 14443B和FeliCa卡。到底读写哪一种卡,主要决定于对PN512的寄存器设置。在本人开发的一款可读写上述三种卡片的读写器中,将PN512的寄存器设置值做成一个常量数组,其内容如下:

 

code unsigned char CardTypeSetReg[ ][5]={
{0x08,0,0x08,0x08,0x08},

{0x0C,1,0x10,0x10,0x10},

{0x11,2,0x38,0x39,0x3B}, 

{0x12,2,0x92,0x00,0x83},

{0x13,2,0x92,0x00,0x83},

{0x14,2,0x83,0x83,0x83},

{0x15,2,0x00,0x40,0x00},

{0x16,2,0x10,0x10,0x10},

{0x17,2,0x84,0x86,0x86},

{0x18,2,0x55,0x84,0x44},

{0x19,2,0x41,0x4D,0x4D},

{0x1A,2,0x00,0x00,0x00},

{0x1D,2,0x11,0x10,0x10},

{0x1E,2,0x00,0x00,0x90},

{0x23,2,0x88,0x88,0x88},

{0x24,2,0x26,0x26,0x26},

{0x26,2,0x79,0x7F,0x79},

{0x27,2,0x88,0x88,0x88},

{0x28,2,0x30,0x20,0x20

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    TRF7960系列是TI推出的载波为13.56MHz、支持ISO15693、ISO14443A/B和FeliCa协议的射频接口芯片。许多人更关心它能不能读写MF1卡片,就我的理解及实际验证,由于MF1在卡选择之前的操作是遵守ISO14443A协议的,之后的卡验证和卡数据读写都是NXP自己的保密协议,所以TRF7960可以对MF1卡执行到卡选择操作,或者通俗的说可以读MF1的卡片序列号,但不能对MF1卡读写数据,除非开发者自己知道NXP的加密协议并自己编写代码实现该协议。

    在TI官方公开的TRF7960说明书中,有详细的参考电路及基于MSP430单片机的参考代码,参考这些资料做自己的开发板或者产品板基本上难度不大。MCU可以使用并口或SPI串口操作TRF7960,并口相对简单一些,SPI通信则有一些问题需要特别注意。

    首先,TI给出的SPI参考代码使用的是MSP430的内置SPI接口,我们实际开发中因为单片机内部资源或引脚分配限制往往需要软件模拟SPI通讯。TRF7960的SPI协议规定:

  • 不通讯的时候,片选NSS保持高电平,时钟CLOCK保持低电平,通讯的时候NSS保持低电平。
  • 主机向TRF7960写一位数据时,在CLOCK为低电平期间根据数据的值设置
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    电子门锁是现代星级酒店管理电子化、智能化的重要电子设备。相较于传统的机械锁,基于RFID技术的电子门锁使用方便,易于管理,安全性高,可实现对开锁用户的分优先级自动管理,对房间入住信息实现自动统计与报表输出。

1  系统整体分析

    MF1 S50和S70卡是遵守ISO14443A国际标准的非接触式逻辑加密卡,S50卡内共有1024字节非易失性存储空间,分为16个扇区,每个扇区包含4个数据块,每个扇区都有一组独立的密码A和B,扇区内的每个数据块都可单独设置存取条件。S70存储结构与S50类似,存储空间为4096字节,分为40个扇区。

    旅客入住酒店时,酒店前台将旅客的入住时间、退房时间、房间号等信息写入已授权卡片指定扇区的数据块。客人在选定的房间门锁前刷卡,门锁射频读卡模块使用定时红外线扫描,当探测到卡片后启动读卡程序,读出卡片的全球唯一序列号和卡内的旅客入住信息,并比对房间号和入住与退房时间,决定是否开门,并将事件记录在门锁的E2PROM中。

   卡内使用一个字节作为卡类型标识,除了客人卡、还可识别管理卡、清洁卡、楼层卡、报警卡、时钟卡等不同功能的卡

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 ARM汇编中立即数的构成规则:必须是一个8位的二进制数,前面补上24位二进制0,扩展为32位;然后将这个32位的扩展数首尾相连循环偶数位得到。 
 给定一个立即数,判断其是否合法可以分三步:首先将给定的立即数写成32位二进制的形式;然后看能不能用一个8位的二进制数包括所有含1的部分,如不能则非法;最后看这个8位二进制数能不能循环右移偶数位得到给定的立即数,不能数则非法。举例如下: 
 0xff=00000000 00000000 00000000 11111111:相当于8位二进制11111111循环右移0位得到,合法; 
 0x104=00000000 00000000 00000001 00000100:相当于8位二进制01000001循环右移2位得到,合法; 
 0x101=00000000 00000000 00000001 00000001:包含所有1的部分是100000001,无法用一个8位二进制表示,非法; 
 0x102=00000000 00000000 0000
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    智能卡按安全级别可以分为三类:存储器卡、逻辑加密卡和CPU卡,其中CPU卡是安全级别最高的。从“CPU”这个名字可以看出,CPU卡最大的特点就是卡片里面有一个'CPU',有了CPU我们就可以对卡片编程写入软件(COS,卡片操作系统),实现复杂的安全加密算法,所以CPU卡的安全性是最高的。与之形成对比的是,存储器卡和逻辑加密卡中没有'CPU',尽管在我们看来像MIFARE1卡看起来似乎也很智能,但M1卡里存在的仅仅是一个专用集成电路(ASIC),而不是CPU。

    说到非接触式CPU卡,就不得不提接触式CPU卡,因为就CPU卡的灵魂——COS来说,二者遵循的协议基本是一样的,都是ISO7816-4,不同之处在于二者进入COS的方式和途径,在此以复旦微电的非接触式CPU卡FM1208M01为例,与接触式CPU卡进入COS的过程对比如下图所示。

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