非接觸式IC卡讀卡器模塊實驗
文章出處：http://5052h112.com 作者：北京達盛科技有限公司 人氣： 發表時間：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，通過天線發出尋卡信號。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，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：由 Mifare 1 卡片向讀寫器 發送一個隨機數據 RB；
（B）環：由讀寫器收到RB 后向Mifare 1 卡片發送一個令牌數據TOKEN AB，其中包含了讀寫器發出的一個隨機數據 RA；
（C）環：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）環中Mifare 1 卡片發出去的隨機數RB 是否與（B）環中接收到的TOKEN AB 中的RB 相一致；
（D） 環 ： 如果（C）環校驗是正確的，則Mifare 1 卡片向讀寫器 發送令牌TOKEN BA 給讀寫器；
（E）環：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）進行解密；并校驗第一次由（B）環中讀寫器發出去的隨機數RA 是否與（D）環中接收到的 TOKEN BA 中的RA 相一致；
如果上述的每一個環都為“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可以進入下一步的操作（READ/WRITE 等操作）。卡片中的其他扇區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出現差錯，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 個扇區的每一個密碼，否則，遺忘某一扇區的密碼，將使該扇區中的數據不能讀寫。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，用來動態觀察程序執行到的具體位置，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，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 進制數據。
八、程序框圖
