《自动识别技术》课件-项目五 高频RFID技术

自动识别技术及应用5.1高频RFID串口通信实验1实验简介

本章主要介绍NEWLab平台高频卡模块实验原理。了解串口通信技术、学习NEWLab平台，掌握串口配置、认识高频RFID卡串口通信协议、认识高频卡读写套件：NEWLab平台、M3核心模块、HF射频模块、射频天线、高频卡片等板块。2实验内容串口通信协议解析13实验目的

1.了解串口通信技术2.学习NEWLab平台，掌握串口配置3.认识高频RFID卡串口通信协议4.认识高频卡读写套件：NEWLAB平台、M3核心模块、HF射频模块、射频天线、高频卡片等板块4实验原理4.1NEWLab平台高频卡模块

（1）高频读卡器高频电子标签的典型工作频率为13.56MHz，高频标签一般以无源为主，其工作能量同低频标签一样，也是通过电感（磁）耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。高频标签的阅读距离一般小于1米，该频率的感应器可以通过腐蚀或者印刷的方式制作天线。感应器一般通过负载调制的方式进行工作，也就是通过感应器上的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化，实现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制。如果通过数据控制负载电压的接通和断开，那么这些数据就能够从感应器传输到读写器。NEWLab平台中高频读卡核心芯片采用STM32微处理器，并通过SPI总线控制高频读卡器。4实验原理4.1NEWLab平台高频卡模块

（2）串口通信技术1）串行接口串行接口(SerialInterface)是指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行通讯的特点是：数据位的传送，按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成；成本低但传送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米；根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。4实验原理4.1NEWLab平台高频卡模块

（2）串口通信技术2）串行通信基本方式串口通信的两种最基本的方式：同步串行通信方式和异步串行通信方式。同步串行是指SPI（SerialPeripheralinterface）的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息，TRM450是SPI接口。异步串行是指UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter），通用异步接收/发送。UART是一个并行输入成为串行输出的芯片，通常集成在主板上。UART包含TTL电平的串口和RS232电平的串口。TTL电平是3.3V的，而RS232是负逻辑电平，它定义+5~+12V为低电平，而-12~-5V为高电平，MDS2710、MDSSD4、EL805等是RS232接口，EL806有TTL接口。4实验原理4.1NEWLab平台高频卡模块

（2）串口通信技术3）RS-232串口通信RS232也称标准串口，最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。传统的RS-232-C接口标准有22根线，采用标准25芯D型插头座（DB25），后来使用简化为9芯D型插座（DB9）。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。由于其发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。4实验原理4.1NEWLab平台高频卡模块

（2）串口通信技术4）USB转RS232数据线目前大部分笔记本、台式机都没有RS232接口，针对这种情况，一般是购买USB转串口线，如图所示。4实验原理4.1NEWLab平台高频卡模块（3）NEWLab平台高频模块主从设备通讯协议格式4实验原理4.1NEWLab平台高频卡模块（3）NEWLab平台高频模块主从设备通讯协议格式4实验原理4.1NEWLab平台高频卡模块（3）NEWLab平台高频模块主从设备通讯协议格式4实验原理4.1NEWLab平台高频卡模块（4）主从设备通讯协议4实验原理4.1NEWLab平台高频卡模块（4）主从设备通讯协议4实验原理4.1NEWLab平台高频卡模块（4）主从设备通讯协议5实验步骤5.1硬件连接

串口线：连接计算机串口与NEWLab平台串口。电源适配器：连接电源适配器DC12V到NEWLab平台。IO口：HF射频模块和M3核心模块采用SPI通信方式。SPI是串行外设接口（SerialPeripheralInterface简写）。SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少5根线。HF射频模块MISO、MOSI、SCK、NSS、RST分别连接M3核心模块的PA6、PA7、PA5、PA4、PA0。5实验步骤5.1硬件连接5实验步骤5.1硬件连接5实验步骤5.1硬件连接NEWLab平台波动开关：置于“通信模式”NEWLab平台电源开关：按下电源开关，接通电源。5实验步骤5.2安装驱动

（1）查找CH340系列USB-COM驱动，进行安装（2）安装成功后，打开设备管理器，观察串口号（3）USB转串口插入前和插入后，如图所示。插入前无串口，插入后出现COM3口，请记住改串口号，后面会用到。5实验步骤5.3操作步骤

（1）将高频卡靠近射频天线；（2）打开串口调试助手，选择串口（当前为COM3），如图所示。5实验步骤5.3操作步骤

（3）设置波特率为115200（4）打开串口勾选十六进制显示，然后点击【打开】，打开串口。（5）发送框例如在输入框输入“FF5500000103003075”，如图所示，即读取高频M1卡信息命令。5实验步骤5.3操作步骤

（6）发送框，点击【发送】，观察反馈的信息，如图所示。5实验步骤5.4结果分析

发送读取高频M1卡信息命令：“FF5500000103003075”，接收到反馈信息：“FF550000810308E36441210641B50054DB”，高频M1卡信息为“E3644121”。6拓展任务

1. 查阅资料，并分析反馈信息“E3644121”的含义。2. 测试本实验中主从设备通讯协议中读取高频CPUA卡信息协议，观察反馈数据，并尝试分析、解释。7本章小结

本章主要介绍NEWLab平台高频卡模块等实验原理。了解串口通信技术、学习NEWLab平台，掌握串口配置、认识高频RFID卡串口通信协议、认识高频卡读写套件：NEWLAB平台、M3核心模块、HF射频模块、射频天线、高频卡片等板块。自动识别技术及应用5.2获取高频M1卡信息1实验简介

本章主要介绍高频RFID技术等实验原理。了解高频卡、认识M1卡基本存储结构，掌握厂商块信息、认识NEWLab实训平台、认识高频卡读写套件：NEWLAB平台、M3核心模块、HF射频模块、射频天线、高频卡片等板块。2实验内容认识RFID高频卡，获取M1卡信息13实验目的

1.了解高频卡2.认识M1卡基本存储结构，掌握厂商块信息3.认识NEWLab实训平台4.认识高频卡读写套件：NEWLAB平台、M3核心模块、HF射频模块、射频天线、高频卡片等板块4实验原理4.1高频RFID技术

（1）高频RFID特性1)工作频率为13.56MHz，该频率的波长大概为22m。2)除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料，但是往往会降低读取距离，电子标签需要离开金属一段距离。3)该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。4)虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。5)该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签。6)可以把某些数据信息写入标签中。7)数据传输速率比低频要快，价格不是很贵。4实验原理4.1高频RFID技术

（2）非接触式IC卡IC卡全称集成电路卡(IntegratedCircuitCard)，又称智能卡(SmartCard)。可读写，容量大，有加密功能，数据记录可靠，使用更方便，如一卡通系统，消费系统等。IC卡按连接方式分为接触式和非接触式：接触式卡片存在着操作慢，环境适应性差，可靠性欠佳等问题；非接触式IC卡，90年代中期出现，又称射频卡，是射频识别技术和IC卡技术有机结合的产物，它解决了无源和免接触这一难题，具有更加方便、快捷的特点，广泛用于电子支付、通道控制、公交收费、停车收费、食堂售饭、考勤和门禁等多种场合。4实验原理4.1高频RFID技术

（2）非接触式IC卡

非接触式IC卡又称射频卡，属于RFID范畴，成功地解决了无源(卡中无电源)和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。主要用于公交、轮渡、地铁的自动收费系统，也应用在门禁管理、身份证明和电子钱包。4实验原理4.1高频RFID技术

（2）非接触式IC卡非接触式IC卡由IC芯片、感应天线组成，封装在一个标准的PVC（聚氯乙烯）卡片内，芯片及天线无任何外露部分。卡片在一定距离范围(通常为5-10mm)靠近读写器表面，通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。读写器向M1卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与讯写器发射的频率相同，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当所积累的电荷达到2V时，此电容可做为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。4实验原理4.1高频RFID技术

（2）非接触式IC卡1）非接触式IC卡分类(a)射频加密卡（RFID）通常称为ID卡：ID卡不可写入用户数据，其记录内容仅限卡号只可由芯片厂一次性写入，开发商只可读出卡号加以利用，因此其卡片持有者的权限、系统功能操作要完全依赖于计算机网络平台数据库的支持，主要有台湾SYRIS的EM格式，美国HID、TI、MOTOROLA等各类ID卡。大多数学校使用的饭卡（厚度比较大的），门禁卡，属于ID卡。4实验原理4.1高频RFID技术

（2）非接触式IC卡1）非接触式IC卡分类(b)射频储存卡（RFIC）通常称为非接触IC卡：射频储存卡也是通过无线电来存取信息。它是在存储卡基础上增加了射频收发电路，目前主要有PHILIPS的Mifare系列卡。一些城市早期使用的公交卡，部分学校使用的饭卡，热水卡，属于射频存储卡。(c)射频CPU卡（RFCPU）通常称为有源卡：是在CPU卡的基础上增加了射频收发电路，CPU卡拥有自己的片内操作系统COS（ChipOperatingSystem），是真正的智能卡。大城市的公交卡，金融IC卡，极少数学校的饭卡，属于射频CPU卡。4实验原理4.1高频RFID技术

（2）非接触式IC卡2）非接触式IC卡协议由于非接触IC卡在通讯时，其读写器是通过无线电射频来传输数据，所以其双方必须要遵守完全相同的通讯协议标准才能达到正常的通讯要求。目前，国内常用的非接触IC卡标准协议为ISO14443A、ISO14443B、ISO15693等。不同协议标准下，对应不同的IC卡：(a)ISO14443A：普通逻辑加密卡有：Mifare1K、Mifare4K、FM11RF08、Ultralight、UltralightC、MifareMini、DesFire；CPU卡有：MifareProXT=CLTYPEA。4实验原理4.1高频RFID技术

（2）非接触式IC卡2）非接触式IC卡协议(b)ISO14443B：普通逻辑加密卡有：SR176、SRI512、SRI1K、SRI2K、SRI4K、SRIX4K；CPU卡有：AT88RF020T=CLTYPEB。(c)ISO15693：一般为标签卡NXPI.CODESLI、TITag_itHF-I、STLRI。4实验原理4.1高频RFID技术

（2）非接触式IC卡2）非接触式IC卡协议a)ISO/IEC14443AB标准当前国际ISO组织正在确定两个主要的非接触卡标准，一个是以飞利浦、西门子公司提出的TYPEA，一个是以摩托罗拉，意法半导体公司提出的TYPEB。

4实验原理4.1高频RFID技术

（2）非接触式IC卡TYPEA：目前最广泛使用的Mifare技术即符合TYPEA标准，它与TYPEB的区别主要在于卡与读写器的通讯调制方式，简单说，当表示信息“1”时，信号会有0.2-0.3微秒的间隙，当表示信息“0”时，信号可能有间隙也可能没有，与前后的信息有关。这种方式的优点是信息区别明显，受干扰的机会少，反应速度快，不容易误操作；缺点是在需要持续不断的提高能量到非接触卡时，能量有可能会出现波动。4实验原理4.1高频RFID技术

（2）非接触式IC卡TYPEB：这种标准的卡与读写器通讯采用的是一种10%ASK的调制方式。即信息“1”和信息“0”的区别在于信息“1”的信号幅度大，即信号强，信息“0”的信号幅度小，即信号弱。这种方式的优点是持续不断的信号传递，不会出现能量波动的情况；缺点是信息区别不明显，相对来说易受外界干扰，会有误信号出现，当然也可以采用检验的方式来弥补。4实验原理4.1高频RFID技术

（2）非接触式IC卡ISO/IEC14443AB标准区别——调制解调与编码解码技术TYPEA和TYPEB型卡片主要的区别在于载波调制深度及二进制数的编码方式和防冲突机制，如图所示。4实验原理4.1高频RFID技术

（2）非接触式IC卡ISO/IEC14443AB标准区别——防冲突机制ISO/IEC14443-3规定了TYPEA，TYPEB的防冲突机制，二者防冲突机制的原理完全不同。前者是基于bit冲突检测协议，后者则是通过字节、帧及命令完成防冲突。TYPEB与TYPEA相比，具有传输能量不中断、速率更高、抗干扰能力更强的优点。RFID的核心是防冲突技术，这也是和接触式IC卡的主要区别。从建立PCD与PICC（CPU卡）之间通信的方面来比较。4实验原理4.1高频RFID技术（2）非接触式IC卡ISO/IEC14443AB标准区别——防冲突机制

TYPEA类型卡片需要的基本命令有：A.-REQA对A型卡的请求或（WAKE-UP唤醒）B.-ANTICOLLISION防冲突C.-SELECT选择命令D.-RATS应答响应TYPEB类型卡片需要的基本命令有：A.-REQB对B型卡的请求B.-ATTRIBPICC选择命令||||||||4实验原理4.1高频RFID技术

（3）M1卡根据ISO/IEC14443A标准，飞利浦开发了无线智能卡芯片S50，它是Mifare1IC卡（简称M1卡）的核心。该芯片的通信层MifareRF接口遵从ISO/IEC14443A标准的第2和第3部分，保密层(securitylayer)使用经区域验证的CRYPTO1流密码(field-provenCRYPTO1streamcipher)，使典型Mifare系列芯片的数据交换得到保密。S50卡内建4或7字节UID，1K数据存储区，数据有密钥保护功能，可提供白卡、印刷卡、纸质不干胶标签、钥匙链，且有多种大小规格及薄卡和厚卡，如下页图所示。

4实验原理4.1高频RFID技术

（3）M1卡

各种不同类型的M1卡4实验原理4.1高频RFID技术

（3）M1卡

1）M1卡技术指标：(a)容量为8K位（bits）=1K字节（bytes）EEPROM(b)分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节，以块为存取单位(c)每个扇区有独立的一组密码及访问控制(d)每张卡有唯一序列号，为32位(e)具有防冲突机制，支持多卡操作(f)无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路(g)数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次(h)工作温度：-20℃~50℃(湿度为90%)(i)工作频率：13.56MHZ(j)通信速率：106KBPS(k)读写距离：10cm以内（与读写器有关）||||||||||4实验原理4.1高频RFID技术

（3）M1卡

2）M1卡存储结构M1卡片的存储容量为1024×8b字长(即1KB)，采用EEPROM作为存储介质，整个结构划分为16个扇区，编为扇区0-15。每个扇区有4个块(block)，分别为块0、块1、块2和块3。每个块有16个字节，一个扇区共有16B×4=64B（如图所示）。4实验原理4.1高频RFID技术

（3）M1卡

3）M1卡厂商块信息第0扇区的块0（即绝对地址0块）为厂商块。厂商块是存储器第1个扇区(扇区0)的第1个数据块(块0)，它包含了IC卡厂商的数据。基于保密性和系统的安全性，这一块在IC卡厂商编程之后被置为写保护，不能再复用为应用数据块。其中：第0-3个字节为卡片的序列号；第4个字节为序列号的校验码；第5个字节为卡片的容量“Size”字节；第6-7个字节为卡片的类型号字节，即TagType字节；其它字节由厂商另加定义。例如，一张M1卡扇区0中的块0(block0)存储的16个字节的内容为420A7E00368804004481740630373937H，则其序列号为420A7E00H，序列号的校验码为36H，容量字节Size为88H，卡片类型号TagType为0400H。5实验步骤5.1硬件连接

串口线：连接计算机串口与NEWLab平台串口。电源适配器：连接电源适配器DC12V到NEWLab平台。IO口：HF射频模块和M3核心模块采用SPI通信方式。SPI是串行外设接口（SerialPeripheralInterface简写）。SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少5根线。HF射频模块MISO、MOSI、SCK、NSS、RST分别连接M3核心模块的PA6、PA7、PA5、PA4、PA0。5实验步骤5.1硬件连接5实验步骤5.1硬件连接5实验步骤5.1硬件连接NEWLab平台波动开关：置于“通信模式”NEWLab平台电源开关：按下电源开关，接通电源。5实验步骤5.2操作步骤（1）将高频卡靠近射频天线。（2）双击VisualStudio图标，打开软件，如图所示。5实验步骤5.2操作步骤

（3）点击“打开项目…”，找到“实验9认识RFID高频卡”工程文件，如图所示。5实验步骤5.2操作步骤（4）点击菜单栏“运行”按钮，工作界面如下图所示。5实验步骤5.2操作步骤

（5）选择串口号“根据实际连接情况”、波特率选择“115200”，数据位“8”，停止位“one”，奇偶校验位“None”，并点击“打开串口”按键，执行状态显示“串口已打开！”，如图所示。

5实验步骤5.2操作步骤（6）若串口打开成功，点击【获取卡信息】按钮，工作界面如图所示。5实验步骤5.2操作步骤（7）点击【清空】按钮，观察发送框、接收框信息，如图所示。5实验步骤5.2操作步骤（8）再次点击【获取卡信息】按钮，观察发送框、接收框信息，如图所示。5实验步骤5.3结果分析

获取的卡信息“E3644121”即为高频M1卡32位的序列号。另外实验发现，相同的高频卡，卡信息相同，均为E3644121。6拓展任务1. 读取多个高频卡，并记录卡信息。2. 在不同设备上，读取高频卡，观察卡信息是否相同。3. 认识各种各样的高频卡。7本章小结

本章主要介绍高频RFID技术等实验原理。了解高频卡、认识M1卡基本存储结构，掌握厂商块信息、认识NEWLab实训平台、认识高频卡读写套件：NEWLAB平台、M3核心模块、HF射频模块、射频天线、高频卡片等板块。自动识别技术及应用5.3高频M1卡天线操作1实验简介

本章主要介绍高频卡与阅读器的能量耦合、高频M1卡工作过程等实验原理。认识高频卡天线技术、理解高频卡与阅读器的能量耦合方式、掌握高频卡天线打开、关闭方法、学习高频RFID卡工作原理、掌握NEWLab实训平台的高频RFID卡相关硬件电路基本原理、了解高频卡片的数据结构及通讯数据包结构。2实验内容高频M1卡天线操作13实验目的1.认识高频卡天线技术2.理解高频卡与阅读器的能量耦合方式3.掌握高频卡天线打开、关闭方法4.学习高频RFID卡工作原理5.掌握NEWLab实训平台的高频RFID卡相关硬件电路基本原理6.了解高频卡片的数据结构及通讯数据包结构4实验原理4.1高频卡与阅读器的能量耦合

（1）天线技术天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射出去的装置，是电路与空间的界面器件，用来实现导行波与自由空间波能量的转化。电子标签和读写器通过各自的天线构建起两者之间的非接触信息传输通道，如下页图所示。无论是射频标签还是读写器的正常工作，都离不开天线或耦合线圈：一方面，无源射频标签芯片要启动电路工作，需要通过天线在读写器天线产生的电磁场中获得足够的能量；另一方面，天线决定了射频标签与读写器之间的通信信道和通信方式，它在射频标签与读写器实现数据通信过程中起到了关键的作用，因此，对RFID天线的研究具有重要意义。4实验原理4.1高频卡与阅读器的能量耦合

（1）天线技术RFID读写器、标签天线构成示意图

小于1m的近距离应用系统的RFID天线一般采用工艺简单、成本低的线圈型天线，它们主要工作在中低频段。而1m以上远距离的应用系统需要采用微带贴片型或偶极子型的天线（即ID天线），它们工作在高频及微波频段。4实验原理4.1高频卡与阅读器的能量耦合

（2）能量耦合

根据阅读器和标签天线的工作机理可分为电感耦合与电磁场反向散射耦合（雷达原理）RFID系统。电感耦合为变压器耦合型，即阅读器上的天线线圈与标签上的天线线圈之间的耦合，标签天线进入读写器的交变磁场中，该标签就可以从磁场中获得能量，一般在低频和高频RFID系统中采用。电磁反向散射耦合与雷达原理类似，阅读器检测来自标签天线的反向散射波，通过改变散射的功率进行通信，阅读器与标签的天线相互处于对方的远场区，它们之间通过电磁波进行数据的传输，一般在超高频和微波频段的RFID系统中采用。4实验原理4.1高频卡与阅读器的能量耦合

（2）能量耦合

在高频RFID系统中，电感耦合工作方式对应于ISO/IEC14443协议。电子标签通常由单个微芯片及天线（大面积线圈）等组成，在标签中的微芯片工作所需的全部能量由阅读器发送的感应电磁能提供。高频的强电磁场由阅读器的天线线圈产生，并穿越线圈横截面和周围空间，以使附近的电子标签产生电磁感应，其工作原理图如下页图所示。4实验原理4.1高频卡与阅读器的能量耦合

（2）能量耦合电感耦合方式工作原理图4实验原理4.2高频M1卡工作过程

（1）发射原理

高频M1卡与读卡器之间通过无线电波来完成读写操作，二者之间的通讯频率为13.56MHZ。通常，高频卡M1本身是无源卡，当读写器对卡进行读写操作时，读写器发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与本身的L/C产生一个瞬间能量来供给芯片工作；另一部分则是指令和数据信号，指挥芯片完成数据的读取、修改、储存等，并返回信号给读写器，完成一次读写操作。读写器则一般由单片机，专用智能模块和天线组成，并配有与PC的通讯接口，打印口，I/O口等，以便应用于不同的领域。相对于接触式IC卡，M1卡需要解决的问题主要有以下三个方面：1)M1卡如何取得工作电压；2)读写器与M1卡之间如何交换信息；3)防冲突问题：多张卡同时进入读写器发射的能量区域(即发生冲突)时如何对卡逐一进行处理。4实验原理4.2高频M1卡工作过程

（2）信息与能量传递

典型的射频识别系统由应答器（M1卡）和读写器构成。M1卡和读写器均设有发射和接收射频用的线圈(天线)。由于卡内无电源，因此M1卡工作所需的电压和功率也是通过线圈发送的(如图所示)。4实验原理4.2高频M1卡工作过程

（3）工作过程

读写器和M1卡之间的工作过程如下：1）读写器发射激励信号(一组固定频率的电磁波)；2）M1卡进入读写器工作区内，被读写器信号激励。在电磁波的激励下，卡内的LC串联谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当所积累的电荷达到2V时，此电容可以作为电源为其它电路提供工作电压，供卡内集成电路工作所需；3）同时卡内的电路对接收到的信息进行分析，判断发自读写器的命令，如需在EEPROM中写入或修改内容，还需将2V电压提升到15V左右，以满足写入EEPROM的电压要求；4）M1卡对读写器的命令进行处理后，发射应答信息给读写器；5）读写器接收M1卡的应答信息。5实验步骤5.1硬件连接

串口线：连接计算机串口与NEWLab平台串口。电源适配器：连接电源适配器DC12V到NEWLab平台。IO口：HF射频模块和M3核心模块采用SPI通信方式。SPI是串行外设接口（SerialPeripheralInterface简写）。SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少5根线。HF射频模块MISO、MOSI、SCK、NSS、RST分别连接M3核心模块的PA6、PA7、PA5、PA4、PA0。5实验步骤5.1硬件连接5实验步骤5.1硬件连接5实验步骤5.1硬件连接NEWLab平台波动开关：置于“通信模式”NEWLab平台电源开关：按下电源开关，接通电源。5实验步骤5.2操作步骤

（1）将高频卡靠近射频天线；（2）双击VisualStudio图标，打开软件；点击“打开项目…”，找到“实验10高频M1卡天线操作”工程文件；点击菜单栏“运行”按钮，运行程序；（3）选择串口号“根据实际连接情况”、波特率选择“115200”，数据位“8”，停止位“one”，奇偶校验位“None”，并点击“打开串口”按键，串口工作状态“串口已打开”；选择【天线操作】页面，如图所示。5实验步骤5.2操作步骤（4）点击【关闭天线】，如图所示。5实验步骤5.2操作步骤（5）点击【打开天线】，结果如图所示。5实验步骤5.3结果分析

（1）关闭高频天线发送数据：FF550000020200A084，其中FF，55为通讯协议同步帧；00，00为主从设备地址；0202为主从机命令，00为关闭高频天线命令，A084为CRC16校验位。接收数据为十六进制数：FF550000820201001CB3，其中FF，55为通讯协议同步帧；0000为主从设备地址；82，01为主从命令码；01为读取到的有效字节数；00读取的有效数据，1CB3为CRC16校验位。5实验步骤5.3结果分析

（2）打开高频天线发送数据：FF5500000203003085，其中FF，55为通讯协议同步帧；00，00为主从设备地址；0203为主从机命令，00为关闭高频天线命令，A084为CRC16校验位。接收数据为十六进制数：FF55000082030100E0B2，其中FF，55为通讯协议同步帧；0000为主从设备地址；82，01为主从命令码；01为读取到的有效字节数；00读取的有效数据，E0B2为CRC16校验位。6拓展任务1. 反复点击【清空】、【关闭天线】按钮，观察接收框数据，是否一致2. 反复点击【清空】、【打开天线】按钮，观察接收框数据，是否一致3. 打开高频天线，将电磁辐射测试仪分别放在高频天线10cm、5cm、0cm处，观察数值变化。4. 关闭高频天线，将电磁辐射测试仪分别放在高频天线10cm、5cm、0cm处，观察数值变化。7本章小结

本章主要介绍高频卡与阅读器的能量耦合、高频M1卡工作过程等实验原理。认识高频卡天线技术、理解高频卡与阅读器的能量耦合方式、掌握高频卡天线打开、关闭方法、学习高频RFID卡工作原理、掌握NEWLab实训平台的高频RFID卡相关硬件电路基本原理、了解高频卡片的数据结构及通讯数据包结构。自动识别技术及应用5.4高频M1卡激活操作1实验简介

本章主要介绍高频M1卡的激活操作、高频M1卡激活操作等实验原理。了解高频M1卡内部功能结构，激活概念、了解寻卡、防冲突、选卡动作、掌握高频M1卡激活方法、高频M1卡HALT停止、防止重复操作的方法、学习C#串口通信技术、了解高频卡片的数据结构及通讯数据包结构、反馈信息的意义。2实验内容高频M1卡激活、HALT停止操作13实验目的1.了解高频M1卡内部功能结构，激活概念2.了解高频M1卡寻卡、防冲突、选卡动作3.掌握高频M1卡激活方法4.掌握高频M1卡HALT停止、防止重复操作的方法5.学习C#串口通信技术6.了解高频卡片的数据结构及通讯数据包结构7.了解高频RFID卡反馈信息的意义4实验原理4.1高频M1卡的激活操作

（1）高频M1卡的功能组成M1卡由RF射频接口电路和数字电路两部分构成，如图所示。4实验原理4.1高频M1卡的激活操作

（1）高频M1卡的功能组成1)RF射频接口电路

波形转换模块接收读写器所发送的13.56MHz的无线电调制信号。一方面送调制/解调模块，经解调得到相应的数字信息送数字电路模块；另一方面进行波形转换，将正弦波转换为方波，然后对其整流滤波，由电压调节模块对电压进行进一步的处理，包括稳压等，最终输出提供卡片上各电路的工作电压。

POR（POWER-ON-RESET）模块主要是对卡片上的各个电路进行上电复位，使各电路同步启动工作。而数字电路模块送出的数字信息则经由调制/解调模块调制为13.56MHz的无线电调制信号，再送往波形转换模块发送给读写器。4实验原理4.1高频M1卡的激活操作

（1）高频M1卡的功能组成2)数字电路部分模块数字电路部分由ATR模块（寻卡模块）、AntiCollision模块（防冲突模块）、SelectApplication模块（卡片选择）、Authentication&AccessControl模块（认证和访问控制）、Control&ArithmeticUnit（控制及算术运算单元）、CryptoUnit（数据加密单元）、RAM/ROM单元、EEPROM存储器及其接口电路组成。

4实验原理4.1高频M1卡的激活操作

（1）高频M1卡的功能组成2)数字电路部分模块

▲ATR模块、AntiCollision模块、SelectApplication模块完成M1卡的激活操作。

▲Control&ArithmeticUnit是整个卡的控制中心，是卡的“头脑”。

▲RAM主要配合控制及算术运算单元，将运算的结果进行暂时存储。

▲ROM中则固化了卡运行所需要的必要的程序指令，可由控制及算术运算单元取出，对每个单元进行指令控制，使卡能有条不紊地与读写器进行数据通信。

▲CryptoUnit单元完成对数据的加密处理及密码保护。

▲EEPROM存储器及其接口电路单元主要用于存储用户数据，在卡失掉电源后(卡片离开读写器天线的有效工作范围)数据仍将被保持。4实验原理4.2高频M1卡激活操作

当高频阅读器设备收到激活M1卡命令后，依次执行【寻卡】【防冲突】【选卡】动作，完成上述的三个步骤后，读写器对卡进行读/写操作之前，必须对卡上已经设置的密码进行认证，如果匹配，则允许进一步的读/写操作。M1卡上有16个扇区，每个扇区都可分别设置各自的密码，互不干涉，必须分别加以认证，才能对该扇区进行下一步的操作。因此每个扇区可独立地应用于一个应用场合，整个卡可以设计成一卡多用(一卡通)的形式来应用。4实验原理4.2高频M1卡激活操作

M1卡与读写器的通讯框图如图所示。4实验原理4.2高频M1卡激活操作

（1）寻卡当一张M1卡处在读写器的天线工作范围之内时，程序员控制读写器向卡发出Requestall(或Requeststd)命令后，卡的ATR将启动，将卡片Block0中2个字节的卡类型号(TagType)传送给读写器，建立卡与读写器的第一步通信联络。如果不进行第一步的ATR工作，读写器对卡的其它操作(读/写操作等)将不会进行。4实验原理4.2高频M1卡激活操作

（2）防冲突如果有多张M1卡处在读写器的天线工作范围之内，则AntiCollision模块的防冲突功能将被启动工作。读写器将会首先与每一张卡进行通信，读取每一张卡的序列号(SerialNumber)。由于每一张M1卡都具有惟一的序列号，决不会相同，因此程序员将启动读写器中的AntiCollision防重叠功能配合卡上的防重叠功能模块，根据卡序列号来选定其中一张卡。被选中的卡将被激活，可以与读写器进行数据交换；而未被选中的卡处于等待状态，随时准备与读写器进行通信。AntiCollision模块(防重叠功能)启动工作时，读写器将得到卡片的序列号(SerialNumber)。序列号存储在卡的Block0中，共有5个字节，实际有用的为4个字节，另一个字节为序列号的校验字节。4实验原理4.2高频M1卡激活操作

（3）选卡当卡与读写器完成了寻卡、防冲突两个步骤，读写器要想对卡进行读/写操作时，必须对卡进行“Select”操作，以使卡真正地被选中。被选中的卡将卡片上存储在Block0中的卡容量“Size”字节传送给读写器。当读写器收到这一字节后，方可对卡进行进一步的操作，如密码验证等。密码的认证采用了三次相互认证的方法，具有很高的安全性。如果事先不知卡上的密码，则因密码的变化可以极其复杂，试图靠猜测密码而打开卡上一个扇区的可能性几乎为零。特别需要注意的是，无论是程序员还是卡的使用者，都必须牢记卡中的16个扇区的每一个密码，否则，遗忘某一扇区的密码将使该扇区中的数据不能读写。没有任何办法可以挽救这种低级错误。但是，卡上的其它扇区可以照样使用。4实验原理4.2高频M1卡激活操作

（4）休眠（Halt）卡被选中后，如果不需要进一步操作，可以将卡进行中止（Halt）操作，使M1卡置于暂停工作状态。5实验步骤5.1硬件连接

串口线：连接计算机串口与NEWLab平台串口。电源适配器：连接电源适配器DC12V到NEWLab平台。IO口：HF射频模块和M3核心模块采用SPI通信方式。SPI是串行外设接口（SerialPeripheralInterface简写）。SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少5根线。HF射频模块MISO、MOSI、SCK、NSS、RST分别连接M3核心模块的PA6、PA7、PA5、PA4、PA0。5实验步骤5.1硬件连接5实验步骤5.1硬件连接5实验步骤5.1硬件连接NEWLab平台波动开关：置于“通信模式”NEWLab平台电源开关：按下电源开关，接通电源。5实验步骤5.2操作步骤

（1）将高频卡靠近射频天线；（2）双击VisualStudio图标，打开软件；点击“打开项目…”，找到“实验11高频M1卡激活操作”工程文件；点击菜单栏“运行”按钮，运行程序；（3）选择串口号“根据实际连接情况”、波特率选择“115200”，数据位“8”，停止位“one”，奇偶校验位“None”，并点击“打开串口”按键，串口工作状态“串口已打开”；选择【激活操作】页面，如图所示。5实验步骤5.2操作步骤（4）点击【高频卡激活】，结果如图所示。5实验步骤5.2操作步骤（5）点击【高频卡HALT】，结果如图所示。5实验步骤5.3结果分析

（1）高频卡激活发送数据：FF550000020000C085，其中：

FF55为通讯协议同步帧；0000为主从设备地址；0200为主从命令码；00为表示信息数据长度为0；C085为CRC校验位5实验步骤5.3结果分析

（1）高频卡激活接收数据为十六进制数：FF550000820004C36CEA1D2F88，其中：

FF55为通讯协议同步帧；0000为主从设备地址；8200为主从命令码；04为接收到的卡信息数据长度；C36CEA1D为接收到的卡信息；2F88为CRC校验位。5实验步骤5.3结果分析

（2）高频卡HALT发送数据：FF5500000209009083，其中：

FF55为通讯协议同步帧；0000为主从设备地址；0209为主从命令码；00为表示信息数据长度为0；9083为CRC校验位。5实验步骤5.3结果分析

（2）高频卡HALT接收数据为十六进制数：FF550000820901007A71，其中：

FF55为通讯协议同步帧；0000为主从设备地址；8209为主从命令码；0100表示停止成功；7A71为CRC校验位。6拓展任务单独一张高频卡：1.放入高频卡，执行激活操作，观察反馈数据，并分析。2.执行HLAT操作，观察反馈数据，并分析。3.再次执行激活操作，观察反馈数据并分析。4.移开高频卡，执行激活操作，观察反馈数据，并分析。（参考数据FF550000820001FF1933）5.执行HLAT操作，观察反馈数据，并分析。（参考数据FF5500008209010118F1）。7本章小结

本章主要介绍高频M1卡的激活操作、高频M1卡激活操作等实验原理。了解高频M1卡内部功能结构，激活概念、了解高频M1卡寻卡、防冲突、选卡动作、掌握高频M1卡激活方法、掌握高频M1卡HALT停止、防止重复操作的方法、学习C#串口通信技术、了解高频卡片的数据结构及通讯数据包结构、了解高频RFID卡反馈信息的意义。自动识别技术及应用5.5高频M1卡密钥验证1实验简介

本章主要介绍M1卡密钥验证等实验原理。了解高频M1卡密钥验证概念、掌握高频M1卡密钥验证实验步骤和方法、学习C#串口通信技术、了解高频卡片的数据结构及通讯数据包结构、了解高频RFID卡反馈信息的意义。2实验内容高频M1卡密钥验证13实验目的1.了解高频M1卡密钥验证概念2.掌握高频M1卡密钥验证实验步骤和方法3.学习C#串口通信技术4.了解高频卡片的数据结构及通讯数据包结构5.了解高频RFID卡反馈信息的意义4实验原理4.1M1卡密钥验证（1）M1卡数据访问机制M1卡是在将带有硬件逻辑电路的EEPROM芯片封装在卡片上外部读写设备必须通过硬件逻辑电路的判断后才能访问到EEPROM中的数据单元。由于在M1卡中存在一组硬件逻辑加密电路，EEPROM芯片的接口并不直接对外，在初始状态M1卡芯片中的数据开关处于断开状态。外部读写设备在访问M1卡芯片中的EEPROM单元之前，必须首先发一级数据级硬件逻辑电路，硬件逻辑电路在判断数据的合法性后，才决定是否将M1卡内的开关闭合。只有密码校验正确后，硬件逻辑电路才能将开关闭合，这时外部读写设备才能对EEPROM中的数据进行读写操作，这样M1卡就可以对外部合法和非法的读写设备进行识别判断。4实验原理4.1M1卡密钥验证（2）M1卡密钥认证M1卡激活后，要进行密钥验证才能对数据块进行基本的操作。密钥的认证采用了三次相互认证的方法，具有很高的安全性。如果事先不知卡上的密钥，则因密钥的变化可以极其复杂，试图靠猜测密钥而打开卡上一个扇区的可能性几乎为零。特别需要注意的是，无论是程序员还是卡的使用者，都必须牢记卡中的16个扇区的每一个密钥，否则，遗忘某一扇区的密钥将使该扇区中的数据不能读写。没有任何办法可以挽救这种低级错误。但是，卡上的其它扇区可以照样使用。4实验原理4.1M1卡密钥验证（2）M1卡密钥认证M1卡上16个扇区，每个扇区都可分别设置各自的密钥，互不干涉，必须分别加以认证，才能对该扇区进行下一步的操作。阅读器与M1卡三次相互认证的过程如图所示。4实验原理4.1M1卡密钥验证（2）M1卡密钥认证1)环：由M1卡片向读写器发送一个随机数据RB。2)环：由读写器收到RB后向M1卡片发送一个令牌数据TOKENAB，其中包含了用读写器中存放的密钥加密后的RB及读写器发出的一个随机数据RA。3)环：M1卡片收到TOKENAB后，用卡中的密钥对TOKENAB的加密的部分进行解密得到RB'，并校验第一次由(A)环中M1卡片发出去的随机数RB是否与(B)环中接收到的TOKENAB中的RB'相一致；若读写器与卡中的密钥及加密/解密算法一致，将会有RB=RB'，校验正确，否则将无法通过校验。4实验原理4.1M1卡密钥验证（2）M1卡密钥认证4)环：如果(C)环校验是正确的，则M1卡片用卡中存放的密钥对RA加密后发送令牌TOKENBA给读写器。5)环：读写器收到令牌TOKENBA后，用读写器中存放的密钥对令牌TOKENBA中的RA(随机数)进行解密得到RA'；并校验第一次由(B)环中读写器发出去的随机数RA是否与(D)环中接收到的TOKENBA中的RA'相一致；同样，若读写器与卡中的密钥及加密/解密算法一致，将会有RA=RA'，校验正确，否则将无法通过校验。4实验原理4.1M1卡密钥验证（2）M1卡密钥认证如果上述的每一个环都为“真”，且都能正确通过验证，则整个的认证过程将成功。读写器将允许对刚刚认证通过的卡片上的这个扇区进入下一步的操作(读/写等操作)。卡片中的其它扇区由于有其各自的密钥，因此不能对其进行进一步的操作。如果想对其它扇区进行操作，则必须完成相应扇区的认证过程。注意：认证过程中的任何一环出现差错，整个认证将告失败，必须重新开始。如果事先不知卡片上的密钥，则由于密钥的变化可以极其复杂，因此靠猜测密钥而想打开卡片上的一个扇区的可能性几乎为零。5实验步骤5.1硬件连接

串口线：连接计算机串口与NEWLab平台串口。电源适配器：连接电源适配器DC12V到NEWLab平台。IO口：HF射频模块和M3核心模块采用SPI通信方式。SPI是串行外设接口（SerialPeripheralInterface简写）。SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少5根线。HF射频模块MISO、MOSI、SCK、NSS、RST分别连接M3核心模块的PA6、PA7、PA5、PA4、PA0。5实验步骤5.1硬件连接5实验步骤5.1硬件连接5实验步骤5.1硬件连接NEWLab平台波动开关：置于“通信模式”NEWLab平台电源开关：按下电源开关，接通电源。5实验步骤5.2操作步骤

（1）将高频卡靠近射频天线；（2）双击VisualStudio图标，打开软件；点击“打开项目…”，找到“实验12高频M1卡密钥验证实验”工程文件；点击菜单栏“运行”按钮，运行程序；（3）选择串口号“根据实际连接情况”、波特率选择“115200”，数据位“8”，停止位“one”，奇偶校验位“None”，并点击“打开串口”按键，串口工作状态“串口已打开”；选择【密匙验证】页面，如图所示。5实验步骤5.2操作步骤（4）如果需要，请进行下面步骤：点击【获取卡信息】，获取高频卡信息（选做）；选择天线操作页面，进行打开天线、关闭天线操作（必做）；选择激活操作页面，进行高频卡激活操作（必做）；选择密匙验证页面，选择要认证的扇区号及填入秘钥值，初始秘钥为FFFFFFFFFFFF进行高频卡密匙验证操作（必做）；选择CRC16验证页面，禁止CRC16验证、使能CRC16验证操作（选做）。5实验步骤5.2操作步骤（5）选择密匙验证页面，点击【密匙验证】，等待反馈，结果如图所示。5实验步骤5.3结果分析

密钥验证发送数据：FF55000005020800FFFFFFFFFFFF00ED9A，其中：

FF55为通讯协议同步帧；0000为主从设备地址；0502为主从命令码；08为密钥个数；00FFFFFFFFFFFF00为密钥；ED9A为CRC16验证码。5实验步骤5.3结果分析

密钥验证接收数据为十六进制数：FF55000085020100F7C6，其中：

FF55为通讯协议同步帧；0000为主从设备地址；8502为主从命令码；01为读取到的有效字节数；00表示密钥验证通过；F7C6为CRC验证码。6拓展任务

1.单独放入一张高频卡，不执行【高频卡激活】，直接执行密钥验证，观察反馈数据，分析是否通过密钥验证。2. 选择CRC16验证页面，在禁止CRC16验证、使能CRC16验证下；执行密钥验证，观察串口发送、串口接收数据有何不同。7本章小结

本章主要介绍M1卡密钥验证等实验原理。了解高频M1卡密钥验证概念、掌握高频M1卡密钥验证实验步骤和方法、学习C#串口通信技术、了解高频卡片的数据结构及通讯数据包结构、了解高频RFID卡反馈信息的意义。自动识别技术及应用5.6高频M1卡读写操作1实验简介

本章主要介绍高频M1卡读写操作等实验原理。了解高频M1卡数据存储概念、格式、掌握高频M1卡块数据读写实验步骤和方法、学习C#串口通信技术、了解高频卡片的数据结构及通讯数据包结构、了解高频RFID卡反馈信息的意义。2实验内容高频M1卡读写操作13实验目的1.了解高频M1卡数据存储概念、格式2.掌握高频M1卡块数据读写实验步骤和方法3.学习C#串口通信技术4.了解高频卡片的数据结构及通讯数据包结构5.了解高频RFID卡反馈信息的意义4实验原理4.1高频M1卡读写操作高频M1卡被激活，经过三次密码认证，如果匹配，则允许进一步的读/写操作。（1）高频M1卡数据块和控制块1）M1卡片的存储容量为1024×8b字长(即1KB)，采用EEPROM作为存储介质，整个结构划分为16个扇区，编为扇区0-15。每个扇区有4个块(block)，分别为块0、块1、块2和块3。每个块有16个字节，一个扇区共有16B×4=64B（如图所示）。4实验原理4.1高频M1卡读写操作

2）第0扇区的块0（即绝对地址0块）为厂商块。厂商块是存储器第1个扇区(扇区0)的第1个数据块(块0)，它包含了IC卡厂商的数据。基于保密性和系统的安全性，这一块在IC卡厂商编程之后被置为写保护，不能再复用为应用数据块。其中：第0-3个字节为卡片的序列号；第4个字节为序列号的校验码；第5个字节为卡片的容量“Size”字节；第6-7个字节为卡片的类型号字节，即TagType字节；其它字节由厂商另加定义。4实验原理4.1高频M1卡读写操作

3）每个扇区的块0、块1、块2为数据块，可用于存储数据(扇区0只有两个数据块和一个只读的厂商块)，每个块有16个字节。数据块可以被以下的访问控制位(accessbits)配置为读写块或值块。

4实验原理4.1高频M1卡读写操作

读写块：用作一般的数据保存，可用读/写命令直接读/写整个块，例如在食堂消费时采用输入饭菜金额的方式扣款。值块：用作数值块，可以进行初始化值、加值、减值、读值的运算，系统配用相应的函数完成上述功能，有效的命令包括加/减/恢复/发送命令。例如在食堂消费时对于定额套餐采用输入餐号的方式加以扣款，以及用于公交/地铁等行业的检票/收费系统。4实验原理4.1高频M1卡读写操作

值块有一个固定的数据格式，可以进行错误检测和纠正并备份管理。值块只能在值块格式的写操作时产生。值块格式如下表所示。

值(VALUE)表示一个带符号的4字节值，这个值的最低一个字节保存在最低的地址中，取反的字节以标准的2的补码的格式保存。为了保证数据的正确性和保密性，值被保存了三次，两次不取反保存，一次取反(带下划线者)保存。地址(address)表示一个1字节的地址，当执行强大的备份管理时用于保存存储块的地址，地址字节保存了4次，取反和不取反各保存两次。在执行加/减/恢复/传送操作时地址保持不变，它只能通过写命令改变。4实验原理4.1高频M1卡读写操作

4）每个扇区的块3为控制块，包括了密码A、存取控制、密码B。具体结构如下：

密钥A(第0-5字节，共6B)和密钥B(第10-15字节，共6B，可选)，读密钥时返回逻辑0。存取控制位(accessbits，第6-9字节，共4B)：访问这个扇区中4个块的条件，存取控制位也可以指出数据块的类型(读写或值)。密钥A的缺省值为A0A1A2A3A4A5H，密钥B的缺省值为B0B1B2B3B4B5H，存取控制位的缺省值为FF078069H。如果不需要密钥B，那么块3的最后6B可以作为数据字节。用户数据可以使用尾块(块3)的第9字节，这个字节具有与字节6、7和8一样的访问权限。4实验原理4.1高频M1卡读写操作

5）每个扇区的密码和存取控制都是独立的，可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制。存取控制为4个字节，共32位，扇区中的每个块（包括数据块和控制块）的存取条件是由密码和存取控制共同决定的，在存取控制中每个块都有相应的三个控制位，定义如下：三个控制位以正和反两种形式存在于存取控制字节中，决定了该块的访问权限（如进行减值操作必须验证KEYA，进行加值操作必须验证KEYB）。4实验原理4.1高频M1卡读写操作

三个控制位在存取控制（4字节，其中字节9为备用字节）字节中的位置如下所示：

其中，bit7、3区为控制块3，bit6、2区为控制块2，bit5、1区为控制块1，bit4、0区为控制块0。

4实验原理4.1M1卡密钥验证

6）数据块（块0、块1、块2）的存取控制如下：（KeyA|B表示密码A或密码B，Never表示任何条件下不能实现）例如：当块0的存取控制位C10C20C30=100时，验证密码A或密码B正确后可读；验证密码B正确后可写；不能进行加值、减值操作。

4实验原理4.1M1卡密钥验证7）控制块块3的存取控制与数据块（块0、1、2）不同，它的存取控制如下：例如：当块3的存取控制位C13C23C33=100时，表示：密码A：不可读，验证KEYA或KEYB正确后，可写（更改）；存取控制：验证KEYA或KEYB正确后，可读、可写；密码B：验证KEYA或KEYB正确后，可读、可写。4实验原理4.1M1卡密钥验证（2）数据块的基本操作读（Read）：读一个块；写（Write）：写一个块；加（Increment）：对数值块进行加值；减（Decrement）：对数值块进行减值；存储（Restore）：将块中的内容存到数据寄存器中；传输（Transfer）：将数据寄存器中的内容写入块中；中止（Halt）：将卡置于暂停工作状态。5实验步骤5.1硬件连接

串口线：连接计算机串口与NEWLab平台串口。电源适配器：连接电源适配器DC12V到NEWLab平台。IO口：HF射频模块和M3核心模块采用SPI通信方式。SPI是串行外设接口（SerialPeripheralInterface简写）。SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少5根线。HF射频模块MISO、MOSI、SCK、NSS、RST分别连接M3核心模块的PA6、PA7、PA5、PA4、PA0。5实验步骤5.1硬件连接5实验步骤5.1硬件连接5实验步骤5.1硬件连接NEWLab平台波动开关：置于“通信模式”NEWLab平台电源开关：按下电源开关，接通电源。5实验步骤5.2操作步骤

（1）将高频卡靠近射频天线；（2）双击VisualStudio图标，打开软件；点击“打开项目…”，找到“实验13高频M1卡读写操作”工程文件；点击菜单栏“运行”按钮，运行程序；（3）选择串口号“根据实际连接情况”、波特率选择“115200”，数据位“8”，停止位“one”，奇偶校验位“None”，并点击“打开串口”按键，串口工作状态“串口已打开”；选择【读写操作】页面，如图所示。5实验步骤5.2操作步骤（4）卡读写前准备工作点击【获取卡信息】，获取高频卡信息（选做）；选择天线操作页面，点击【打开天线】，等待反馈；选择激活操作页面，点击【高频卡激活】，等待反馈；选择CRC16验证页面，点击【禁止CRC16校验】，等待反馈；选择密匙验证页面，点击【密钥验证】，等待反馈。5实验步骤5.2操作步骤

（5）选择读写操作页面，读出指定扇区、指定数据块的数据，等待反馈；选择01扇区01块，点击【读出】，结果如图所示。5实验步骤5.2操作步骤

（6）卡写入操作扇区不变，选择01块，点击【写入】，结果如图所示。5实验步骤5.2操作步骤

（7）验证写入数据选择01扇区01块，点击【读出】，结果如图所示。5实验步骤5.3结果分析

（1）卡读取操作，选择01扇区01块发送数据：FF55000003010101CF91，其中：

FF55为通讯协议同步帧；0000为主从设备地址；0301为主命令、从命令；0101为高频卡存储器01扇区01数据块；CF91为CRC验证码。5实验步骤5.3结果分析

（1）卡读取操作，选择01扇区01块接收数据为十六进制数：FF55000083011011111111111111111111111111111111F6CF，其中：FF55为通讯协议同步帧；0000为主从设备地址；8301为主从命令码；10为读取到的为读取到数据的个数（表达方式为十六进制，转换为十进制为16）；22334455111111111111111111111111为读取到的数据；F6CF为CRC验证码。5实验步骤5.3结果分析

（2）卡写入操作，选择01块发送数据：FF55000003021111111111111111111111111111111111019605，其中：

FF55为通讯协议同步帧；0000为主从设备地址；0302为主命令、从命令；11为写入数据的个数（表达方式为十六进制，转换为十进制为17）；1111111111111111111111111111111111为写入存储器的数据；01为存储器第1个数据存储块；9605为CRC验证码。5实验步骤5.3结果分析

（2）卡写入操作，选择01块接收数据为十六进制数：FF55000083020100090F，其中：

FF55为通讯协议同步帧；0000为主从设备地址；8302为主从命令码；01为读取到的为读取到数据的个数（表达方式为十六进制，转换为十进制为1）；00为读取到的数据（表示数据读取正确）；090F为CRC验证码。6拓展任务

1. 单独放入一张高频卡，执行激活、密码认证，对扇区1数据块1执行读出、写入、读出命令，观察读出的数据是否与写入数据一致。2. 与相邻设备交换高频卡，执行激活、密码认证，对扇区1数据块1执行读出、写入、读出命令，观察读出的数据是否与写入数据一致。7本章小结

本章主要介绍高频M1卡读写操作等实验原理。了解高频M1卡数据存储概念、格式、掌握高频M1卡块数据读写实验步骤和方法、学习C#串口通信技术、了解高频卡片的数据结构及通讯数据包结构、了解高频RFID卡反馈信息的意义。自动识别技术及应用5.7停车场收费系统1实验简介

本章主要介绍RFID高频卡停车场收费系统、基于NEWLab平台模拟停车场收费系统等实验原理。了解停车场收费系统基本概念、了解停车场收费系统开发手段、步骤、调试方法。2实验内容停车场收费系统13实验目的1.了解停车场收费系统基本概念2.了解停车场收费系统开发手段、步骤、调试方法4实验原理4.1停车场收费系统（1）系统简介停车场收费系统是通过计算机、网络设备、车道管理设备搭建的一套对停车场车辆出入、场内车流引导、停车费收取工作进行管理的网络系统，如图所示。4实验原理4.1停车场收费系统

（1）系统简介停车场收费系统采用非接触式智能卡，在停车场的出入口处设置一套出入口管理设备，使停车场形成一个相对封闭的场所，进出车只需将IC卡在读卡箱前轻晃一下，系统即能瞬时完成检验、记录、核算、收费等工作，挡车道闸自动启闭，方便快捷地进行着停车场的管理。进场车主和停车场的管理人员均持有一张属于自己的智能卡，作为个人的身份识别，只有通过系统检验认可的智能卡才能进行操作（管理卡）或进出（停车卡），充分保证了系统的安全性、保密性，有效地防止车辆失窃，免除车主后顾之忧。4实验原理4.1停车场收费系统

（2）主要设施停车场收费系统主要设施如图所示。入口：包括中距离读卡器、停车场入口机、电动道闸、临时车自动吐卡机、车辆检测器、感应线圈、剩余车位显示装置和摄像机等设备；出口：包括中距离读卡器、停车场出口机、电动道闸、车辆检测器、感应线圈和摄像机等设备；收费管理处：管理电脑、报表打印机等4实验原理4.1停车场收费系统

（3）读卡区当车主停车和开窗，将卡片插入卡槽后，入车指示灯闪动，即可进出停车场，如图所示。通常，验卡机上可以设置三个显示灯：绿灯显示：卡片合法，验卡机自动减去卡中金额，并用液晶或电子屏显示。红灯显示：卡片不合法