非接觸式IC卡讀卡器模塊實驗
文章出處：http://m.dipdnbxp.cn 作者：北京達盛科技有限公司 人氣： 發(fā)表時間：2011年09月01日
一、實驗目的
1、掌握 8255 可編程并行口的應用
2、掌握非接觸式IC卡讀卡器及M1 卡原理及編程方法
3、掌握液晶顯示模塊與單片機接口及編程方法
二、實驗設備
EL-MUT-III 型單片機實驗箱、8051CPU 模塊、非接觸式IC 卡模塊。
三、實驗內容
用非接觸式IC卡讀卡器模塊對M1卡進行讀/寫操作。
四、實驗原理
上電后首先用程序對讀卡器芯片（以下簡稱PCD）進行寄存器初始化，完成后進入尋卡狀態(tài)，通過天線發(fā)出尋卡信號。當有IC 卡（以下簡稱PICC，實驗程序所使用的卡為MF1 S50 卡）進入天線有效操作區(qū)，并且得到能量后，返回給PCD 卡類型值。下一步PCD 對卡進行防沖突操作，PICC 得到防沖突操作信號后，返回給PCD 卡序列號。PCD 接收到序列號后，程序對序列號有效性判定。當確認PICC 序列號有效后，PCD 發(fā)送選卡命令，選卡命中包含送出所選卡序列號，這樣保證進行下一步操作的卡唯一。PCD 裝載密匙，所裝載密匙與所要操作的PICC 扇區(qū)密匙一致，同一個扇有兩組密匙，密匙A、B。如進行A 密匙認證則，裝載的密匙為A 密匙，進行B 密匙認證，則需裝載B 密匙。裝載密匙成功后，開始三遍認證操作。
如下圖所示為三遍認證的令牌原理框圖：
認證過程是這樣進行的：
（A）環(huán)：由 Mifare 1 卡片向讀寫器 發(fā)送一個隨機數(shù)據 RB；
（B）環(huán)：由讀寫器收到RB 后向Mifare 1 卡片發(fā)送一個令牌數(shù)據TOKEN AB，其中包含了讀寫器發(fā)出的一個隨機數(shù)據 RA；
（C）環(huán)：Mifare 1 卡片收到 TOKEN AB 后，對TOKEN AB 的加密的部分進行解密，并校驗第一次由（A）環(huán)中Mifare 1 卡片發(fā)出去的隨機數(shù)RB 是否與（B）環(huán)中接收到的TOKEN AB 中的RB 相一致；
（D） 環(huán) ： 如果（C）環(huán)校驗是正確的，則Mifare 1 卡片向讀寫器 發(fā)送令牌TOKEN BA 給讀寫器；
（E）環(huán)：讀寫器收到令牌TOKEN BA 后，讀寫器將對令牌TOKEN BA 中的RB（隨機數(shù)）進行解密；并校驗第一次由（B）環(huán)中讀寫器發(fā)出去的隨機數(shù)RA 是否與（D）環(huán)中接收到的 TOKEN BA 中的RA 相一致；
如果上述的每一個環(huán)都為“真”，都能正確通過驗證，則整個的認證過程將成功。
讀寫器將能對剛剛認證通過的卡片上的這個扇區(qū)可以進入下一步的操作（READ/WRITE 等操作）?？ㄆ械钠渌葏^(qū)由于有其各自的密碼，因此不能對其進行進一步的操作。如想對其他扇區(qū)進行操作，必須完成上述的認證過程。
認證過程中的任何一環(huán)出現(xiàn)差錯，整個認證將告失敗。必須從新開始。如果事先不知卡片上的密碼，則由于密碼的變化可以極其復雜，因此靠猜測密碼而想打開卡片上的一個扇區(qū)的可能性幾乎為零。
這里提醒一下程序員和卡片的使用者，必須牢記卡片中的 16 個扇區(qū)的每一個密碼，否則，遺忘某一扇區(qū)的密碼，將使該扇區(qū)中的數(shù)據不能讀寫。沒有任何辦法可以挽救這種低級錯誤。但是，卡片上的其他扇區(qū)可以照樣使用。
上述的敘述已經可以充分地說明了 Mifare 1 卡片的高度安全性，保密性，及卡片的應用場合多樣性，一卡多用（一卡通）。
詳細操作流程參閱：FM1702 手冊，MF1 S50 手冊，14443 協(xié)議。
五、實驗原理圖：
1、實驗連線：
8255 的片選CS8255 與CS2 相連；PA0~PA7 分別與DB0~DB7 相連；PC0 與REQ 相連；PC7 與BUSY 相連。讀卡模塊片選CS500 接CS0,或用跳線短接模塊上CS0，EST 接CPU 板的TXD，CPU板的RXD 接實驗箱K1,K1 高電平控制讀卡,低電平控制寫卡。P0.0~P0.7 分別接LED1~LED8，用來動態(tài)觀察程序執(zhí)行到的具體位置，此8 條線可不接。LED1 尋卡成功，LED2 防沖突成功，LED3 選卡成功，LED4 裝載密匙成功，LED5驗證AUTHENT1 成功，LED6 驗證AUTHENT2 成功，LED7 讀卡成功，LED8 寫卡成功。
2、全速運行實驗程序：OK_STD.ASM
3、M1 卡于讀卡模塊天線上方逐漸向下水平靠近讀卡模塊，觀察LCD 顯示內容。
4、改變K1 狀態(tài)，再次重復步驟3。
七、實驗結果
當 K1 打到高電平時，LCD 上第一行顯示：CARD_SN：+ M1 卡序列號，第二行顯示讀操作：READ_CARD：第三、四行顯示從M1 卡讀出來的16 個8 位16 進制數(shù)據。當K1 打到低電平時，LCD 上第一行顯示：CARD_SN：+ M1 卡序列號，第二行顯示讀操作：WRITE_CARD：第三、四行顯示寫入M1 卡的16 個8 位16 進制數(shù)據。
八、程序框圖
