实验一 RFID设备调试及软件开发_学

1、实验一 RFID读写器调试学号： 姓名：一、实验目的1、学习各类RFID读卡器的使用。2、掌握RFID读卡器程序设计的方法。3、理解基于QT的RFID案例程序。二、实验内容调试CBT-IOT赛百特物联网实验箱HF高频读卡器，对ISO14443A卡进行识别、数据操作，并分析其通信协议。调试FR105 HF高频读卡器，对ISO15693、ISO14443A卡进行识别，以及数据操作，并分析其通信协议。调试FR1200 UHF超高频读卡器，对ISO18000-6C卡进行识别，以及数据操作，并分析其通信协议。调试基于各种RFID读卡器的QT程序，包括电子钱包、公交卡充值、上班刷卡考勤系统、车流量统计、药

2、品出入库、电子锁控制等应用，分析程序与读卡器之间的串口通信。三、 实验预备知识1、CBT-IOT实验箱HF高频读写器CBT- IOT实验箱HF板载模块特点：l 工作频率：13.56MHzl 芯片：MF RC531（高集成非接触读写卡芯片）l 支持ISO/IEC 14443A/B和MIFARE经典协议l 支持mifare1 S50等多种卡类型l 最大工作距离：100mm，最高波特率：424kb/sl 支持lCrypto1加密算法并含有安全的非易失性内部密匙存储器l 处理器 STM8S105高性能8位架构的微控制器，主频24MHz l 通信方式：串口TTL，

3、可直接插接无线通讯模块组网开发，多模块无线组网通讯l 电源：DC 5V串口设置：波特率115200bps，数据位8，停止位1，无校验位通信协议：SOFSensor typleSensor idCmd idDataExten DataEND2Byte1Byte1Byte1Byte6Byte2Byte1Byte说明：SOF：固定为0xEE 0xCC，标志一帧的开始。Sensor typle：传感器类型，RFID为0xFE。Sensor id：固定为0x01，为RFID读卡器的编号。Cmd id：命令ID，0x01为充值，0x02为扣款，0x03为查询。ID03：4 字节卡号DATA03：4 字节数

4、据END：固定为0xFF，标志一帧的结束。CBT-IOT HF RFID模块充值扣费功能通信协议详细说明：识别：发送：不用发送指令，读卡器一直在不停的读卡返回：EE CC FE 01 03 XX XX XX XX XX XX XX XX FF充值：发送：CC EE FE 01 01 XX XX XX XX FF （ID省略）返回：EE CC FE 01 01 XX XX XX XX XX XX XX XX FF扣款：发送：CC EE FE 01 02 XX XX XX XX FF （ID省略）返回：EE CC FE 01 02 XX XX XX XX XX XX XX XX FF2、FR105

5、 HF高频读写器FR105读卡器特点：l 工作频率：13.56MHzl 支持协议：ISO15693、ISO14443A协议l 读卡距离：10cml 电源：DC 5V1Al 通信接口：RS232串口串口设置：波特率115200/57600bps，数据位8，停止位1，无校验位3、FR1200 UHF超高频读写器 FR1200 超高频读写器特点：l 工作频率：902928MHz（可根据用户需要定制）l 工作方式：以广谱跳频或定频发射方式l 射频功率：1030dBml 支持协议：ISO-18000-6C（EPC G2）标准l 读卡距离：3-5米（和标签及天线有关）l 平均功耗：小于10瓦l 电源：DC

6、 5V2Al 通信接口：RS232串口设置：波特率57600bps，数据位8，停止位1，无校验位通信协议：发送指令：SOF LEN CMD DATA END接收数据：SOF LEN CMD STATUSDATA END解释：SOF：固定为0xAA，数据帧的起始标志。LEN：数据帧的长度，不包括数据帧的起始标志0xAA。CMD：命令ID及参数，简单命令无参数。连接设备0x00，读取功率0x01，设置功率0x02，读取频率0x05，设置频率0x06，单标签识别0x10，防碰撞识别0x11，停止识别0x12。STATUS：命令执行结果，执行成功通常为0x00，或0x01；DATA：命令参数，或返回的

7、数据，例如标签号、读取的数据。部分指令无DATA部分。END：固定为0x55。4、ISO18000-6C电子标签协议规定，标签存储器分为四个存储体，每个存储体可以由一个或一个以上的存储器组成。a)保留内存 保留内存应包含杀死口令和访问口令。杀死口令应存储在00h至1Fn的存储地址内。访问口令应存储在20h至3Fn的存储地址内。b)EPC存储器 EPC存储器应包含在00h至1Fn存储位置的CRC-16、在10h至1Fh存储地址的协议-控制(PC)位和在20h开始的EPC。PC被划分成10h至14Fh存储位置的EPC长度、15h至17Fh存储位置的RFU位和在18h至1Fh存储位置的编号系统识别(

8、NSI)，CRC-16、PC、EPC应优先存储MSB (EPC的MSB应存储在20h的存储位置)。c)TID存储器 TID存储器应包含00h至07n存储位置的8位ISO15963分配类识别(对于EPCglobal为111000102)、08h至13n存储位置的12位任务掩模设计识别(EPCglobal成员免费)和14h至1Fn存储位置的12位标签型号。标签可以在1Fn以上的TID存储器中包含标签指定数据和提供商指定数据(例如，标签序号)。d)用户存储器 用户存储器允许存储用户指定数据。该存储器组织为用户定义。Ø 杀死口令保留内存的00h至1Fh存储电子标签的杀死口令，杀死口令为1 w

9、ord，即2 bytes。电子标签出厂时的默认杀死指令为0000h。用户可以对杀死指令进行修改。用户可以对杀死口令进行锁存，一经锁存后，用户必须提供正确的访问口令，才能对杀死口令进行读写。Ø 访问口令保留内存的20h至3Fh存储电子标签的访问口令，访问口令为1 word，即2 bytes。电子标签出厂时的默认访问指令为0000h。用户可以对访问指令进行修改。用户可以对访问口令进行锁存，一经锁存后，用户必须提供正确的访问口令，才能对访问口令进行读写。Ø EPCEPC为识别标签对象的电子产品码。EPC存储在以20h存储地址开始的EPC存储器内，MSB优先。询问机可以发出选择命令

10、，包括全部或部分规范的EPC。询问机可以发出ACK命令，使标签反向散射其PC、EPC和CRC-16(在特定情况下该标签可以截断应答-参见6.3.2.10.1.1)。最后，询问机可以发出Read命令，读取整个或部分EPC。PC+EPC也称为UII。注意：实验过程中，请勿随意修改访问口令、杀死口令。5、CBT-IOT 继电器模块继电器模块特点：l 型号：CBT-RelaySwitchl 处理器：STM8Sl 开关通道：1路l 动作时间：8msl 释放时间：5msl 通信接口：UART（TTL电平），可插在CBT串口调试板上使用l 触电形式：1Al 触电负载：10A 125VAC；5A 250VAC

11、；5A 30VDCl 阻抗：100ml 电器寿命：10万回l 供电：DC 5V，由调试板供电串口设置：波特率115200，数据位8，停止位1，无校验位。通信协议：传感器发送串口数据包：SOFSensor typleSensor idCmd idDataExten DataEND2Byte1Byte1Byte1Byte6Byte2Byte1Byte说明：SOF：固定为0xEE 0xCC，标志一帧的开始。Sensor typle：传感器类型，继电器为0x0F。Sensor id：固定为0x01。Cmd id：固定为0x01。Data：为6Byte 传感器数据域，打开00 00 00 00 00 0

12、1，关闭00 00 00 00 00 00。Exten Data：固定为0x0000，为2Byte 扩展数据域。END：固定为0xFF，标志一帧的结束。6、RFID读写器调试过程调试思路及过程：1、 运行PC端RFID软件，通过菜单、按钮等操作，测试RFID读卡器。主要操作为参数设定、单卡识别、多卡识别、数据块写入、数据块读取。2、串口工具接收到PC端软件通过上位机向读卡器发出的各种指令。3、串口工具模拟PC端RFID软件，发出各种操作指令，并接收读卡器回复数据，进行分析。 PC端软件 串口调试工具7、QT串口编程在Qt中并没有特定的串口控制类，大部分人使用的是第三方写的qextserialp

13、ort类。windows下只需要使用其中的6个文件：l qextserialbase.cpp和qextserialbase.hl qextserialport.cpp和qextserialport.hl win_qextserialport.cpp和win_qextserialport.h如果在Linux下只需将win_qextserialport.cpp和win_qextserialport.h 换为 posix_qextserialport.cpp和posix_qextserialport.h即可。使用方法：（1）将上面所说的6个文件复制到工程文件夹下。（2）在Qt Creator中左侧的

14、文件列表上，鼠标右击工程文件夹，在弹出的菜单中选择Add Existing Files，添加这6个文件。（3）在需要使用串口类的窗口类的头文件中：添加头文件#include "win_qextserialport.h"添加对象声明Win_QextSerialPort *myCom添加槽函数声明 void readMyCom()（4）窗口类.cpp的类的构造函数，或“打开串口”按钮中添加初始化串口语句。myCom = new QextSerialPort(portName,QextSerialBase:EventDriven);myCom ->open(QIODevic

15、e:ReadWrite);/设置波特率、等connect(myCom,SIGNAL(readyRead(),this,SLOT(readMyCom();（5）在.cpp添加readMyCom()函数代码，实现串口数据的接收和处理。QByteArray temp = myCom->readAll();/数据分析及处理四、实验设备及工具硬件： CBT-IOT赛百特物联网实验箱(HF RFID模块、继电器模块)、FR105读卡器、FR1200读卡器，配套RFID卡片ISO14443A、ISO15693、ISO18000-6C若干。软件：QT5.0环境的Windows系统。五、实验步骤1、软件安

16、装（1分）1、安装实验箱USB转串口线驱动程序：（1）Z-tek-ZE533-CDM20830_Setup；（2）HL-340安装方法：（1）直接运行安装包内的可执行程序。（2）手动指定驱动程序位置，进行驱动安装和更新。安装成功后，将USB转串口线的USB接口一端插入笔记本电脑，查看“设备管理器”-“端口”，记录其串口号。注意：（1）更换笔记本电脑的插入USB接口，其串口号可能会变化。建议实验过程中，一直插入一个固定不变的USB接口。 （2）如果串口号大于COM8，则需要手动修改，右键点击该设备，选择“属性”“端口设置”“高级”“COM端口号”，在下拉列表中选择小的。图：USB转串口设备号图：

17、手动更改串口号记录实验串口设备号（USB转串口线）： 2、安装实验箱串口调试板驱动：驱动CBT USB2UART模块驱动安装方法：将CBT USB串口调试板的USB接口一端插入笔记本电脑，查看“设备管理器”，发现该设备，自动弹出驱动安装界面。或者手动右键点击该设备（通常前面有个黄色感叹号），选择“更新驱动”。之后选择手动选择驱动安装路径，浏览目录，找到解压后的驱动安装包路径，按照提示进行后续操作。安装成功后，查看“设备管理器”-“端口”，记录其串口号。记录实验串口设备号（CBT串口调试板）： 3、安装串口调试助手：串口调试工具AccessPort.rar，绿色免安装，解压后可直接用。4、下载、

18、解压“PC端程序”包，里面包含了各种RFID读卡器的PC端演示程序，绿色免安装。 2、CBT-IOT HF模块调试（2分）1、物理连接和设置HF RFID模块拨码开关设为“_ _ _ |”，其他模块设为“_ _ _ _”。即，只有HF RFID模块使用Debug UART进行输出调试。并打开模块下方的电源开关，以及实验箱左上角的电源开关。通信线路：笔记本USB接口USB转串口线RS232串口线实验箱Debug UART接口HF RFID模块。2、使用串口调试工具AccessPort调试运行AccessPort，设置好串口号及相关参数，收发数据皆为Hex格式，打开串口。C将RFID卡放置在其读写

19、器感应区域内，读卡器读卡，并发出“滴”的声音，代表正确识别了该RFID卡片。然后按照协议分析该数据，得到卡号和余额。按照通信协议，发送指令，充入一定的金额。例如，充入100元（0x64）。按照通信协议，发送指令，扣除一定的金额。例如，充入2元。识别卡片： 接收数据： EE CC FE 01 03 3B 0D 0A 08 00 00 00 EB FF 分析卡号： 3B 0D 0A 08 ，长度： 4 字节 分析金额： Hex：00 00 00 EB 十进制： 235 充值操作：冲入金额：Hex：00 00 00 64 十进制： 100 发送指令： EE CC FE 01 01 00 00 00

20、64 FF 接收数据： EE CC FE 01 03 3B 0D 0A 08 00 00 01 4F FF 分析金额： Hex： 14F 十进制： 335 扣款操作：扣掉金额：Hex： 00 00 00 64 十进制： 100 发送指令： EE CC FE 01 02 00 00 00 64 FF 接收数据： EE CC FE 01 03 3B 0D 0A 08 00 00 02 EE FF 分析金额： Hex： 2EE 十进制： 750 实验操作抓图（最后操作的一个结果图）：3、调试基于QT + CBT-IOT HF RFID模块的“公交卡充值系统” 程序：RFID_Board_Bus_Wi

21、n注意：QT程序放置的路径不能有中文。将源代码拷贝到合适目录中，编译程序，并运行。根据实际情况选择正确的串口号以及通信参数，打开通信串口。放上ISO14443A卡片。测试程序的“识别”、“充值”、“扣款”功能。操作后，使得卡内金额的尾数为班级+学号的3位数，例如1班10号，即金额后三位为110。然后进行抓图。实验结果抓图：测试“数据手动打包发送信息”功能，实现充值20元。点击“发送数据”，观察充值后金额是否正确。实验结果抓图：4、调试基于QT + CBT-IOT HF RFID模块的“电子钱包”程序：RFID_Board_money_win将源代码拷贝到合适目录中，根据实际情况修改串口号（US

22、B转串口线虚拟的串口，可查看“设备管理器”-“端口”），保存代码，编译程序，并运行。测试程序的“识别”、“充值”、“扣款”功能。操作后，使得卡内金额的尾数为班级+学号的3位数，例如1班10号，即金额后三位为110。然后进行抓图。实验结果抓图：3、FR105 HF读写器调试（2分）1、物理连接和设置通信线路：笔记本USB接口USB转串口线RS232串口线（公母口）FR105 RFID读写器供电：为RF105读写器连接电源适配器（DC 5V1A）。2、使用PC端工具进行调试2.1读写ISO15693卡：打开串口进行相应设置和操作，并将重要结果抓图。操作步骤：（1）打开通信串口（2）单卡单次识别（S

23、ingle+FSK+Inventory）读写器调制方式：频移键控FSK 、幅移键控ASK读写器寻卡方式：寻单卡Single、寻多卡Multiple（3）测试“单卡单次识别”时，放置多张卡，是否能够成功？并解释原因。答： 不能成功，因为只是识别一张卡 （4）单卡连续识别（Single+FSK+AutoRun）（5）多卡单次识别（Multiple +FSK+Inventory，放置2张以上卡）（6）多卡连续识别（Multiple+FSK+AutoRun，放置2张以上卡）（7）读数据：Read Single Block（从0位开始的4个数据块）（8）写数据：Write Single Block（从0

24、位开始的4个数据块，写入数据班级+学号构成的3位数字所对应的Hex数，例如1班10号，110对应Hex为0x65，程序中输入00000065。）（9）读数据：Read Single Block（从0位开始的4个数据块，验证上面写入是否成功。）（10）以上操作完毕，抓图，保留软件右侧的输出信息。实验抓图：2.2读写ISO14443A卡：打开串口进行相应设置和操作，并将重要结果抓图。操作步骤：（1）打开通信串口注意：需关闭ISO15693读卡的串口，或者关闭本软件，重新运行。（2）请求所有（3）寻卡（4）选择（5）认证密钥（6）读取写入读取，进行写入验证（6）试一试，输入错误的认证秘钥，或者寻卡后

25、不进行认证秘钥，还能否正确读取、写入数据。测试结果：不能 命令执行失败（7）以上操作完毕，抓图，保留软件右侧的输出信息。实验抓图：2.3分析：读写ISO15693、ISO14443A卡，在操作上主要有什么不同之处？答：3、使用串口调试工具AccessPort调试任务：对单卡识别进行通信指令分析（ISO15693卡）方法：（1）设置通信线路：笔记本USB接口USB转串口线RS232串口线（母母口）USB转串口线笔记本USB接口（2）同时运行PC端RFID软件，以及AccessPort工具，设置其分别使用不同的两条USB转串口线所对应的串口号。（3）打开AccessPort串口，Hex模式收发。（

26、4）打开PC端RFID软件串口，并点击单卡识别。多次点击，记录AccessPort工具抓到的串口指令。查看发送的指令是否相同，记录三次数据。单卡识别指令： 单卡识别指令： 单卡识别指令： （5）更改通信线路：笔记本USB接口USB转串口线RS232串口线RF105 RFID读写器。（6）在AccessPort工具中，发送上面抓到的串口指令。并接收读写器返回的数据。抓图。协议分析：(参考示例)单卡识别指令：3A 30 30 31 30 32 30 30 32 37 33 36 43 43 0D 0A 单卡识别指令（ASCII码）：“:000102002736CC”后面必须有回车换行读写器返回数据

27、：返回数据ASCII码：卡号：E00401005679AEB0 实验数据记录和分析：单卡识别指令： 读写器返回数据： 返回数据ASCII码：读写器返回数据长度： 字节分析卡号： ，长度： 字节实验结果抓图：4、调试基于QT + FR105 RFID读写器的卡号识别程序“上班刷卡考勤系统”程序：RFID15693_TimeCard_win图：程序运行效果图：QT应用程序输出将源代码拷贝到合适目录中，编译程序，并运行。根据实际情况选择正确的串口号以及通信参数，打开通信串口。放上ISO15693卡片，点击“读卡”，进行RFID卡号识别。RFID卡号：，长度： 字节实验结果抓图：根据通信协议，或者分析

28、“读卡”按钮对应的QT代码，测试手动发送读卡指令，并抓图（换一张卡）。读卡指令：串口返回数据：RFID卡号：，长度： 字节实验结果抓图：4、FR1200 UHF读写器调试（2分）1、物理连接和设置通信线路：笔记本U口USB转串口线RS232串口线（公母口）FR1200 RFID读写器供电：为RF1200读写器连接电源适配器（DC 5V2A）。2、使用PC端工具进行调试读写ISO18000-6C卡：打开串口进行相应设置和操作，并将重要结果抓图。提示：“保存数据帧”、“保存信息”，可分别保存“数据帧窗口”、“信息窗口”内容到一个文本文件，便于拷贝内容到实验报告中。操作步骤：（1）连接设备连接设备：

29、设置串口通信参数，点击“打开”，连接设备。观察通信状态，记录发送的指令。控制指令：连接设备：AA 02 00 55返回：AA 03 00 00 55（2）设置工作参数选择左上“频率/功率设置”。设置功率：点击“读取功率”，查看输出功率值。并自行更改，更改范围1030dBm。点击“设置功率”，然后再次点击“读取功率”，查看是否生效。功率越大，读卡距离越大。（实测：27-30dBm不符合规律，建议设置为15dBm左右。）频率设置：点击“读取频率”，获得当前频率设置。然后选择“中国标准（920-925MHz）”或者“中国标准（840-845MHz）”，点击“设置频率”。控制指令：设置功率：AA 04

30、 02 03 9A 55返回：AA 03 02 00 55设置频率：AA 09 06 00 01 73 03 10 02 00 55返回：AA 03 02 00 55协议分析：手动控制方式（0A1E），自动控制方式（8A9E），1030 步进1dB。（3）读写标签单标签识别：当读卡器读取范围内只有一张电子标签时，采用此种读取模式，能够更快速准确的识别电子标签。标签会连续被重复读取。初始Q值无效。单步识别：当读卡器读取范围内只有一张电子标签时，只识别一次，然后RFID读写器就自动停止识别。初始Q值无效。防碰撞识别：当读卡器读取范围内有多张电子标签时，需要调用防碰撞算法。初始Q值，默认为3：标签识

31、别的时间间隔，数值越大，间隔时间越长。3，每秒约8次。1，每秒约16次，只有多标签防碰撞识别模式才有效。“单标签识别”、“防碰撞识别”，互相切换，或者切换到“单步识别”时，必须先点击“停止识别”。标签识别，与其他指令，例如读写数据，也有冲突，也需要“关闭识别”之后才能进行其他操作。存储区：标签号码存储在【1：UII】中，17个字长；【3：USER】，可存储31个字长的数据。1个字（word），即2字节，例如 1a2c。数据是十六进制数，且长度要符合WordCount的设置。写入操作数据长度现只支持为1word。读数据，长度无固定限制。数据读：非识别模式下，选取读取标签（或选择不指定标签）、区域

32、、开始、长度。数据写：非识别模式下，选取写操作标签（或选择不指定标签）、区域、开始、长度（必须为1）。单标签识别：选择左上“EPC协议操作”。点击“单标签识别”启动标签识别。控制指令：单标签识别：AA 02 10 55返回（1）：AA 03 10 01 55（表示指令执行是否成功）返回（2）：AA 11 11 00 30 00 E2 00 86 03 03 13 00 60 18 40 58 60 55（EPC标签信息）标签ID：3000E20086030313006018405860停止识别：AA 02 12 55测试读卡距离：功率：15dBm有效读卡距离约：1m（在较大范围内可被连续识别）

33、测试天线方向性：将标签置于有效读卡距离内，看看横放标签、竖放标签，对标签识别是否有影响？RFID读写器天线是否有方向性：没有碰撞测试：将多个标签置于有效读卡距离内，看看“单标签识别”模式是否能同时对多个标签进行识别？是否同时识别：不能，是否选择其一进行识别：是防碰撞识别：取多张ISO18000-6C卡放置到有效读取范围内，点击“防碰撞识别”进行测试。控制指令：防碰撞识别：AA 03 11 03 55返回（1）：AA 03 11 01 55 （表示指令执行是否成功）返回（2）：AA 11 11 00 30 00 E2 00 86 03 03 13 00 60 18 40 58 60 55（EPC

34、标签信息）返回（3）：AA 11 11 00 30 00 E2 00 86 03 03 13 00 60 18 80 50 F0 55（EPC标签信息）返回（4）：AA 11 11 00 30 00 E2 00 86 03 03 13 00 60 18 50 51 B9 55（EPC标签信息）标签1 ID：3000E200860303130087185051B9标签2 ID：3000E200860303130036188050F0标签3 ID：3000E200860303130036188050F0停止识别：AA 02 12 55碰撞测试结果：能（是否能同时识别多张卡片）注意：多标签防碰撞识别

35、，识别率与方向、角度、障碍物、功率等有关。且标签之间应有一定距离，手指不要捏标签的天线部位。请进行相关测试。读标签ID操作：在“标签ID”中选取某个标签，或者勾选“不指定标签”，“存储区”选“01：UII”，“起始序号”选“1”，“数量”设“7”。点击“读取数据”。记录相关指令和返回数据，并抓图。控制指令：读取数据指令：AA 02 10 55（Hex）返回数据：AA 03 10 01 55（Hex）UII区数据：3000E20086030313006018405860标签号：3000E20086030313006018405860UII区数据 = 标签号 （= 、！=）实验结果抓图：读标签US

36、ER区数据操作：在“标签ID”中选取某个标签，或者勾选“不指定标签”，“存储区”选“03：USER”，“起始序号”选“1”，“数量”设“4”。点击“读取数据”。记录相关指令和返回数据，并抓图。控制指令：（起始序号：1，数量：4）读取数据指令：AA 20 10 55（Hex）返回数据：AA 11 11 00 30 00 E2 00 86 03 03 13 00 60 18 80 50 F0 55（Hex）USER区该段数据：3000E200860303130036188050F0实验结果抓图：写标签数据：在“标签ID”中选取某个标签，或者勾选“不指定标签”，“存储区”选“03：USER”，设置“起始序号”、“数量”。向“03：USER”的前4个Word写入以下任选某种药品的条码。药品条码多为13个数字，为便于观察，无需转化为真正的16进制数，直接以如下方式写入。因每次只能写入1个Word，多以需要分4次写入，“起始序号”、“数量”分别是“1，1”、“2，1”、“3，1”、“4，1”。输入数据，单击“写入数据”按钮执行操作。分4次完成整个数据的输入。药品名称条形码写入数据甘露琵琶糖47169578008890x0004716957800889板蓝根颗