《RFID射频识别技术》-项目03 食堂管理系统(工单)

《RFID射频识别技术》 项目三食堂管理系统项目三食堂管理系统任务书一、任务描述与要求任务描述要求在智慧食堂管理系统中新增一张员工食堂饭卡，饭卡信息要求姓名为员工姓名、部门为技术部、初始密码设置为123456，金额100元，最终的结果要求使用低频卡读写软件读取卡中的数据存储位置。要求使用低频卡读写软件完成饭卡信息的修改，使用低频RFID读写器软件对饭卡中的信息进行读取出来，将饭卡中的金额修改为200元。具体要求新建一张食堂饭卡修改饭卡中的数据二、任务目标知识目标了解什么是T5557芯片了解T5557低频卡数据存储结构理解读写低频卡数据的工作原理理解IC卡和ID卡的区别能力目标能根据所学知识熟练使用低频卡读写软件完成饭卡信息的修改三、知识储备1、T5557电子标签1)T5557芯片市面上低频RFID卡中使用最广泛的就是美国Atmel公司生产的多功能非接触式R/W辨识集成电路T5557芯片，其适用于125KHz频率范围。芯片需要连接一个天线线圈，该线圈被视为芯片电路的电力驱动补给和双向信息的沟通接口。天线和芯片一起构成感应卡片或标签。T5557主要升级替换早期的E5550/5551芯片,现在的升级替代产品为T5567，该卡片片被广泛应用于多种形式的身份识别，如交通旅游、医疗通信、教育娱乐等多样化的应用场合，如酒店门锁卡、健康保险卡、校园一卡通、企业/工厂考勤卡、加油卡、上网卡、就餐卡、游戏卡、学生成绩卡、电话卡、戏院卡、娱乐卡等。T5557卡具有以下主要特性：非接触能量供给和读写数据；工作频率范围为100~150kHz；小容量，其结构与ISO/IEC11784/785相容；与e5550产品兼容并扩展的应用模式；在芯片上有75pF的谐振电容器（掩模选项）；包括32bit密码区在内的7x32bit的EEPROM数据存储空间；7）单独的64bit存储区为厂商可追溯的数据区；8）具有块写保护；9）采用请求应答（AnswerOnRequest，AOR）实现防碰撞；10）可编程选择传输速率（比特率）、编码调制方式；11）可工作于密码（口令）方式。2）T5557内部电路组成T5557芯片的内部电路组成框图如图所示，该图给出了T5557芯片和读写器之间的耦合方式。读写器向T5557芯片传送射频能量和读写命令，同时接收T5557芯片以负载调制方式送来的数据信号。T5557内部电路组成框图T5557芯片由模拟前端、写解码、比特率产生器、调制器、模式寄存器、控制器、测试逻辑、存储器、编程用高压产生器等部分构成。T5557芯片在射频工作时，仅使用Coil1（引脚8）和Coil2（引脚1），外接电感L2和电容器C2，构成谐振回路。在测试模式时，VDD和VSS引脚为外加电压正端和地，通过测试引脚实现测试功能。（1）模拟前端（射频前端）模拟前端（analogfrontend，AFE）电路包括所有和线圈相连的电路，提供卡片所需的电能，并且处理与读卡器之间的双向数据通讯，主要包括如下功能块：对线圈交流整流，提供直流电源；提取时钟信号；卡到读卡器的数据传送过程中，在coil1和coil2之间信息的装入；在基站到卡的数据传送过程中，场气隙（gap）的检测；静电保护电路。（2）控制器控制器主要完成4种功能：在上电有效后及读期间，从配置存储器EEPROM区块0的配置数据装载到模式寄存器，以保证芯片设置方式工作；控制对存储器的访问（读、写）；处理写命令和数据、写错误模式；在密码模式中，接收操作码后的32位值与存储的密码进行比较和判别。（3)比特率生成在普通模式通过编程可产生与e5550/e5551/e5554相同的波特率，在扩展模式可产生RF/(2n+2)，n=0,1,2,…,63，即RF/2到RF/128射频之间的数据比特率。（4）写解码写解码电路在写操作期间解读有关写操作码，并对写数据流进行检验。（5）高压（HV）产生器它在写入时产生对EEPROM编程时所需的18V高电压。（6）直流（DC）产生器通过对RF源整流，提供所需的直流电源。（7）模式寄存器模式寄存器存储从EEPROM的block0来的配置数据，它在每块读之前连续被刷新，并且在上电复位或复位命令之后被重装。（8）上电复位（POR）延时直到一个可靠的电压已经提供，保证可靠工作。2、低频RFID卡厂商可追溯数据空间T5557芯片页1的块1和块2包含可追溯数据，并且被Atmel在制造测试期间进行其数据规划并且锁定，即锁存位为“1”，其结构如表所示。这些可追踪数据是Atmel在生产制造测试过程所保留的众多识别数据，可供查证，如图所示。其中，块1的最重要字节固定为“E0h”，是在标准ISO/IEC15963-1定义的分类级别；第二个字节也因此被定义为ATMEL的厂商ID“15h”；接下来的8位(ICR)被作为IC的参考字节，高3位被定义为IC和/或制造厂的版本，低5位默认“00h”，也可以是客户特殊要求的设定。接下来的40位是唯一串码，分为5位十进制lotID和20位DPW。存储器EEPROM的结构表页位0位1~32块Page1H追溯数据2Page1H追溯数据1图3-2-6追溯数据结构其中：ACL：分类级别，ISO/IEC15693-1=E0H；MFC：制造商代码，Atmel公司所定义的ISO/IEC7816-6=15H；ICR：IC涉及的硅材料及标签制造商的集成电路参考，高3位定义集成电路版本，低5位可能包含一个正在请求的用户代码；MSN：制造商序列号组成；LotID：5个数字划分为一组代码，例如，“38765”DPW：20位编码作为连续晶圆序列号（高5位=晶圆#）3、RFID低频卡初始化操作原理T5557卡的配置寄存器用于控制卡的各种操作特性，如：同步信号、数据流格式、数据流长度、加密、口令唤醒和停止发射等功能的启用关闭等。配置寄存器位于EEPROM的第0块数据区，可进行编程控制(用户向卡发送写命令给该区写入一定格式的数据即可)。一般一个应用系统的卡的模式块的值是统一的，在发卡时建议写入数据后将该块的LOCK位置“1”，这样可以防止对控制块的误修改引起卡的操作不正常。配置存储器各位的编码含义如表所示。配置存储器的配置数据编码表在T5557卡中配置寄存器的第0位是锁定位：置0，模式寄存器的第1位至32位都可以改写；置1，模式寄存器的各位都不能更改。第1位至第4位的值为6，测试模式就被禁止。第5至第11位之间为保留位，没有被使用，可以写入任何值，一般写入“0”用来和其他功能位区别。从第12位至第14位为比特率(BitRate)设置位，设置这三位的值可以决定卡发射数据时的比特率。配置寄存器中的第15位和第24位必须写入“0”，否则卡将不能正常工作。第16至20位以及21-22位结合在一起设定卡发射数据的编码及调制方法。设置16，17位为“00”时18-20位的设置有效，如果18-20位设置为“001”、“010”、“011”时可继续使用第21-22位设置在PSK调制方法下的频率变化。具体的编码和调制方式如下：1）编码(1)曼彻斯特码：逻辑0为倍频率NRZ码的10（下降沿），逻辑1为倍频率NRZ码的01（上升沿）；(2)Biphase：每个位的开始电平跳变，数位0时位中间附加一跳变。2）调制方式PSK调制的脉冲频率为RF/2，RF/4或RF/8，RF为载波频率fc。它的相位变化情况有以下：PSK1：相位输入变换，即数位从1变为0或从0变为1时，相位改变180；PSK2：在时钟输入高时相位变化，即每当数位1结束时，相位改变180；PSK3：数位从0变为1（上升沿）时，相位改变180；FSK调制有以下4种：FSK1：数位1和0的脉冲频率为RF/8和RF/5；FSK1a：数位1和0的脉冲频率为RF/5和RF/8；FSK2：数位1和0的脉冲频率为RF/8和RF/10；FSK2a：数位1和0的脉冲频率为RF/10和RF/8。第23位用来控制是否启动AOR(Answer-On-Request)功能。该位设置为“1”时启动AOR功能，这时T5557卡进入射频区域后不主动发射数据，而要由阅读器给T5557卡发射唤醒命令后再发射数据。该功能要求首先启动口令加密功能，也就是说阅读器要唤醒一个T5557卡时必须在唤醒命令序列中向T5557卡发射口令密码，T5557卡检测到包含合法口令的唤醒命令时才恢复发送数据。要启动口令加密功能就要求将配置寄存器的第28位设置为“1”。启动口令加密功能后，第7块数据区将保存T5557卡的口令密码，所以启动加密功能之前应该事先写入密码。如果允许修改密码，则不用锁定BLOCK7；如果密码永久有效，则要在写入密码的同时锁定BLOCK7，这样密码将不能被修改。在加密模式下用户对卡中数据进行任何修改，均要求提供密码验证，密码正确时修改操作有效，密码不正确则修改无效。为了保护密码不被未知用户截获，在启动加密功能后还应该对配置寄存器的第25-27位进行设置。这三位设置的为T5557卡发射数据时发射的最大数据块数(MAXBLK)。当MAXBLK设置为“0”时T5557卡只发射BLOCK0的数据给阅读器；当MAXBLK设置为“1”时T5557卡只发射BLOCK1的数据给基站；当MAXBLK设置为“2”时T5557卡发射BLOCK1和BLOCK2的数据给阅读器；当MAXBLK设置为“3”时T5557卡发射BLOCK1至BLOCK3的数据给阅读器；其他的设置依次类推；当MAXBLK设置为“7”时T5557卡发射BLOCK1至BLOCK7的数据给阅读器。注意：在启动口令模式后MAXBLK的值应小于“7”，这样T5557卡将不发射存放在第7块中的数据。除了设置以上各项设置项以外，还可以配置第29位（序列终止符SequenceTerminator），设置T5557卡发射数据时的同步信号类型，序列终止符在每个数据循环开始时出现。此外，配置数据的默认配置为十六进制数：00148000，即连续通信模式、曼彻斯特编码、RF/64调制速率。3）初始化操作T5557上电后，要进行读写操作，必须进行初始化，具体的工作过程如下：在电压达到门限电平以前，T5557芯片上电复位电路都一直处在激活状态，并触发默认的启动延时。在接下来的192个时钟的配置周期内，T5557用EEPROM的block0中存储的配置数据完成初始化，如图所示。T5557初始化操作时序如果POR延迟位（EEPROM的块0第32位）被复位，那么配置周期完成以后就没有附加延时，T5557卡经过大约3ms，进入规则读模式；如果POR延迟位被置位，那么T5557会保持在持续阻尼状态，持续8190个时钟周期（在125KHz工作频率下约为67ms），再进入规则读模式。TINIT=(192+8192·POR延时)·TC=67ms;在125KHz时，TC=8us在初始化期间，任何时钟空隙（gap）都会引起上面过程的重新开始。经过初始化过程后以后，T5557进入规则读状态，并自动开始启用配置寄存器的设置进行通讯。操作指南一、制定计划序号作业项目序号作业项目15263748计划审核审核意见：二、实施方案1.新建一张食堂饭卡1、任务环境准备该任务需要用到低频RFID读写器和RFID卡，将低频RFID读写器的usb口连接至电脑usb口，如下图所示。设备连接2、新增用户卡使用智慧食堂管理系统软件，如下图所示，新增一张姓名为学生姓名、部门为班级名称、初始密码设置为123456，金额100元的用户卡。智能结账台3、获取卡中信息使用低频卡读写工具，读取低频卡中每个区的数据，填入下表中.低频RFID卡数据存储表块页位1~320Page01Page02Page03Page04Page05Page06Page07Page08Page19Page12.修改饭卡中的数据1、任务环境准备该任务需要用到低频RFID读写器和RFID卡，将低频RFID读写器的usb口连接至电脑usb口，如下图所示。硬件连接2、员工卡信息写入使用低频卡读写软件工具，使用将上一个任务中记录的表中的第2块数据的数据改为200并写入到低频卡该块中。3、效果验证打开智慧食堂管理软件，进入消费功能界面，使用低频卡，进行刷卡测试。如下所示，金额为200元消费界面三、实施记录序号关键步骤记录序号解决问题记录112233445566778899四、任务拓展无评价标准一、基本信息项目名称项目三食堂管理系统任务名称新建一张食堂饭卡修改饭卡中的数据班级学号姓名组名学时日期组员分工二、任务检查评价单评价内容评价标准得分知识运用（20分）掌握相关理论知识，理解本次任务要求，制定详细计划，计划条理清晰，逻辑正确（20分）理解相关理论知识，能根据本次任务要求、制定合理计划（15分）了解相关理论知识，有制定计划（10分）无制定计划（0分）专业技能（40分）结果验证全部满足。（40分）结果验证只有一个功能