非接觸式IC卡讀卡器模塊實(shí)驗
文章出處：http://psychicreadingswithdeb.com 作者：北京達盛科技有限公司 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年09月01日
一、實(shí)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(shí)驗設備
EL-MUT-III 型單片機實(shí)驗箱、8051CPU 模塊、非接觸式IC 卡模塊。
三、實(shí)驗內容
用非接觸式IC卡讀卡器模塊對M1卡進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。
四、實(shí)驗原理
上電后首先用程序對讀卡器芯片（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PCD）進(jìn)行寄存器初始化，完成后進(jìn)入尋卡狀態(tài)，通過(guò)天線(xiàn)發(fā)出尋卡信號。當有IC 卡（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PICC，實(shí)驗程序所使用的卡為MF1 S50 卡）進(jìn)入天線(xiàn)有效操作區，并且得到能量后，返回給PCD 卡類(lèi)型值。下一步PCD 對卡進(jìn)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(jìn)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 扇區密匙一致，同一個(gè)扇有兩組密匙，密匙A、B。如進(jìn)行A 密匙認證則，裝載的密匙為A 密匙，進(jìn)行B 密匙認證，則需裝載B 密匙。裝載密匙成功后，開(kāi)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(guò)程是這樣進(jìn)行的：
（A）環(huán)：由 Mifare 1 卡片向讀寫(xiě)器 發(fā)送一個(gè)隨機數據 RB；
（B）環(huán)：由讀寫(xiě)器收到RB 后向Mifare 1 卡片發(fā)送一個(gè)令牌數據TOKEN AB，其中包含了讀寫(xiě)器發(fā)出的一個(gè)隨機數據 RA；
（C）環(huán)：Mifare 1 卡片收到 TOKEN AB 后，對TOKEN AB 的加密的部分進(jìn)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(xiě)器 發(fā)送令牌TOKEN BA 給讀寫(xiě)器；
（E）環(huán)：讀寫(xiě)器收到令牌TOKEN BA 后，讀寫(xiě)器將對令牌TOKEN BA 中的RB（隨機數）進(jìn)行解密；并校驗第一次由（B）環(huán)中讀寫(xiě)器發(fā)出去的隨機數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(gè)環(huán)都為“真”，都能正確通過(guò)驗證，則整個(gè)的認證過(guò)程將成功。
讀寫(xiě)器將能對剛剛認證通過(guò)的卡片上的這個(gè)扇區可以進(jìn)入下一步的操作（READ/WRITE 等操作）?？ㄆ械钠渌葏^由于有其各自的密碼，因此不能對其進(jìn)行進(jìn)一步的操作。如想對其他扇區進(jìn)行操作，必須完成上述的認證過(guò)程。
認證過(guò)程中的任何一環(huán)出現差錯，整個(gè)認證將告失敗。必須從新開(kāi)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(kāi)卡片上的一個(gè)扇區的可能性幾乎為零。
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(gè)扇區的每一個(gè)密碼，否則，遺忘某一扇區的密碼，將使該扇區中的數據不能讀寫(xiě)。沒(méi)有任何辦法可以挽救這種低級錯誤。但是，卡片上的其他扇區可以照樣使用。
上述的敘述已經(jīng)可以充分地說(shuō)明了 Mifare 1 卡片的高度安全性，保密性，及卡片的應用場(chǎng)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(shí)驗原理圖：
1、實(shí)驗連線(xiàn)：
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(xiàn)短接模塊上CS0，EST 接CPU 板的TXD，CPU板的RXD 接實(shí)驗箱K1,K1 高電平控制讀卡,低電平控制寫(xiě)卡。P0.0~P0.7 分別接LED1~LED8，用來(lái)動(dòng)態(tài)觀(guān)察程序執行到的具體位置，此8 條線(xiàn)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(xiě)卡成功。
2、全速運行實(shí)驗程序：OK_STD.ASM
3、M1 卡于讀卡模塊天線(xiàn)上方逐漸向下水平靠近讀卡模塊，觀(guān)察LCD 顯示內容。
4、改變K1 狀態(tài)，再次重復步驟3。
七、實(shí)驗結果
當 K1 打到高電平時(shí)，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(lái)的16 個(gè)8 位16 進(jìn)制數據。當K1 打到低電平時(shí)，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(xiě)入M1 卡的16 個(gè)8 位16 進(jìn)制數據。
八、程序框圖
