WinCE下Mifare射频卡读写模块驱动程序的设计与实现

远距离MIFARE 1卡读卡器射频前端的设计徐益敏【摘要】MIFARE 1射频卡采用先进的芯片制造工艺制作,内建有高速的CMOS EEPROM、MCU等.本文介绍了Philips公司的MIFARE 1射频卡的主要特点和工作原理,提出了一种由单片机控制,用分离元件实现的远距离MIFARE 1卡读卡器射频前端硬件电路系统的设计.解决了运用常规读写模块设计的读卡器对MIFARE 1卡操作距离不足的问题,也同时解决了读卡器设计广泛采用专用RFID芯片而涉及国外相关知识产权的问题,已经投入实用.【期刊名称】《信息安全与技术》【年(卷),期】2014(005)002【总页数】4页(P78-81)【关键词】MIFARE;主要特点;工作原理;远距离;读卡器【作者】徐益敏【作者单位】上海交通大学信息安全工程学院上海200240【正文语种】中文随着射频技术的推广，MIFARE 1卡已经广泛应用于公共交通终端、手持终端、板上单元、非接触式PC终端等各个非接触式通信场合。

非接触式智能卡读写系统是射频技术中的一个重要组成部分，可完成指令分析、数据采集等诸多功能。

本文首先介绍了Philips公司的MIFARE 1射频卡的主要特点和工作原理，提出了一种由单片机控制，用分离元件实现的远距离MIFARE 1卡读卡器射频前端硬件电路系统的设计。

解决了在某些应用场合下运用常规读写模块设计的读卡器对MIFARE 1卡操作距离不足的问题。

本文提出的MIFARE 1卡读卡器射频前端硬件电路系统设计方案拥有自主知识产权，系统稳定，通信可靠。

MIFARE技术是Philips公司推出的一种射频／双界面卡技术，目前已被ISO/IEC制定为国际标准：ISO/IEC 14443A标准。

MIFARE卡目前占据世界射频卡市场80%的份额。

MIFARE射频卡的核心是Philips公司的MIFARE 1 IC S50系列微晶片。

MIFARE 射频卡采用先进的芯片制造工艺制作，内建有高速的CMOS EEPROM、MCU等。

Mifare1系列射频卡读卡器的开发本文内容简介：Mifare1系列射频卡具有高度安全、高可靠性及分区存储结构等特点，其应用范围越来越广．文中提出了一种基于AT89S52和MF RC500实现的Mifare1射频卡读卡器的设计方法．先介绍了系统的组成及工作原理，然后给出了系统的硬件设计，最后给出了软件设计流程和相应程序．近几年来，由于非接触式IC智能射频卡的高度安全保密性，使之在IC智能卡领域中异军突起，成为当今IC智能卡中的流行宠物，应用前景十分广阔．非接触式智能卡读写系统是射频技术中的重要组成部分，其实现原理为：由读写器向Mifare1卡，也就是射频卡发射特定频率的无线电磁波，当射频卡靠近读写器时，受读写器发射的电磁波激励，卡片内的IC谐振电路产生共振并且接收电磁波能量．当射频卡接收到足够的能量时，就将卡内存储的识别资料以及其他数据以无线电波的方式传输到读写器并且接受读写器对卡内数据的进一步操作。

文中提出了一种Mifare1射频卡读卡器系统的设计，此系统是针对煤矿考勤而研制，目前已投人使用．该系统采用AT89S52单片机实现对射频芯片MF RC500的控制，完成对Mifare1卡卡号的读取以及数据的无线交换．下面首先给出系统的总体结构以及工作原理，然后从硬件和软件设计2个方面对系统进行详细讨论和说明．1 系统总体结构及工作原理该读卡器由AT89S52单片机、MF RC500芯片和外围电路组成，与Mifare1卡的数据交换都是通过2者之间的射频场来完成．系统结构如图1所示．系统的工作原理主要是由AT89S52对MF RC500进行控制与通信，MF RC500驱动外同电路对Mifare1卡进行读写操作．具体说来，AT89S52通过串行口接收PC机的指令，完成对卡的操作和整个读写器的管理．MF RCS00负责信号的编码、解码，信号的调制、解调；匹配电路建立读写器同射频卡之间的联系，此部分的设计直接影响到射频功率的大小以及系统的抗干扰能力；Mifare1卡是系统的应用终端．接收读写器的指令并返回指令执行结果。

关于⾮接触式IC智能（射频）卡及其读写设备内核技术的研究与应⽤开发关于⾮接触式IC智能(射频)卡及其读写设备内核技术的研究与应⽤开发上海华东磁记录电⼦公司张敏前⾔当今世界上⾮接触式IC智能射频卡（内建MCU，ASIC等）中的主流主要为PHILIPS公司的MIFARE技术，已经被制定为国际标准：ISO/IEC 14443 TYPE A标准。

欧洲⼀些较⼤的IC卡⽚制造商以及IC卡⽚读写器制造商以及IC卡⽚软件设计公司等（例如法国的GEMPLUS公司）⼤都以MIFARE技术为标准，⽽发展和推进IC卡⾏业。

通过阅读本⽂，相信有⼀定IC卡经验，技术及具有⼀定的计算机软/硬件技术（尤其是微处理单⽚机MCU技术）的同⾏定能将本⽂消化之后⽽能设计出诸多应⽤场合的产品，例如，门禁控制系统（Door Access System）,⾼速公路不停车收费系统，停车场收费管理系统，地铁⾮接触式IC智能射频卡的“刷卡”读写器，机关/企业内部考勤管理系统，医疗保险管理系统，公共交通收费管理系统，出租车收费管理系统，银⾏服务“⼀卡通”等等。

第⼀章Mifare 1 ⾮接触式IC智能(射频)卡⼀．Mifare 1⾮接触式IC智能射频卡特点Mifare 1 IC智能(射频)卡的核⼼是Philips 公司的Mifare 1 IC S50（-01，-02，-03，-04）系列微模块（微晶⽚）。

它确定了卡⽚的特性以及卡⽚读写器的诸多性能。

Mifare 1 IC智能(射频)卡采⽤先进的芯⽚制造⼯艺制作。

内建有⾼速的CMOS EEPROM，MCU 等。

卡⽚上除了IC微晶⽚及⼀副⾼效率天线外，⽆任何其他元件。

卡⽚上⽆源（⽆任何电池），⼯作时的电源能量由卡⽚读写器天线发送⽆线电载波信号耦合到卡⽚上天线⽽产⽣电能，⼀般可达2V以上，供卡⽚上IC⼯作。

⼯作频率13.56MHZ。

Mifare 1射频卡所具有的独特的MIFARE RF（射频）⾮接触式接⼝标准已被制定为国际标准：ISO/IEC 14443 TYPE A 标准。

建立开发环境1，安装ADS1.2（可以不安装，直接使用编译好的文件）2，安装HJTAG1.0（必须安装）3，安装VS2005及WINCE6.0 R3（定制系统及应用软件开发必须安装）3.1，安装顺序：VS20053.2，VS80sp1-KB926601-X86-ENU.msp3.3，CE6(必须安装在分区的根目录)3.4，Windows Embedded CE 6.0 Platform Builder Service Pack 1.msi3.5，CE6 R23.6，CE6 R34，安装EVC4及EVC SP4（可以不安装，提供的EVC4代码可以转到VS2005下）4，PROTEL 99SE（原理图及PCB查看）5，其他工具及软件：JTAG烧写小板，DNW软件，JTAG并口驱动，USB下载驱动编译说明：1，ADS BIOS程序编译1.1，将程序拷贝到磁盘的根目录，并且路径不包含中文及空格1.2，进入工程目录，双击扩展名为MCP的ADS工程文件即可打开该工程1.3，使用键盘上的Ctrl+-组合键清除原来的编译信息1.4，编译（Make）2，WINCE6的编译2.1，复制BSP(MINI2440文件夹)到CE6安装目录下，路径：($):\WINCE600\PLATFORM\MINI24402.2，复制工程文件夹到（$）:\WINCE600\OSDesigns\Mini24402.3，打开（$）:\WINCE600\OSDesigns\Mini2440\Mini2440.sln2.4，如果需要定制特性，请打开Catalog Items View进行定制2.5，生成解决方案程序固化说明：1，连接计算机并口到JTAG烧写小板；连接JTAG烧写板与系统板的J7；连接串口及USB从口；打开电源2，打开HJTAG程序，并从Init->Init Script菜单载入配置文件：FriendlyARMM2440.his3，在Settings->USB/LPT Selection菜单下选择：LPT4，在Settings->LPT Jtag Setting下做如下设置：4.1，J tag Selection：User Defined4.2，T CK Control：MAX/14.3，U ser Defined Pin Assignment：TMS(PIN4),TCK(PIN2),TDI(PIN3),TDO(PIN11),nTRST(NOTAP RST),Nsrst(NO SYS RST)5，使用Control->Detect Target命令查看是否连接正常（正常需显示：ARM9,0x00324090D,这表明已经检测到CPU）6，使用菜单：Flasher->Start H-Flasher打开烧写程序H-Flasher7，在H-Flasher->Load选择S3C2440+K9F2G08.hfc配置文件8，在程序左边选择：4 Programming9，设置Type:Plain Binary Format10，Dst Addr:Block-0000 page-000011，Src File:（用右边的路径选择按钮浏览到：YLP2440_MON.BIN12，点击按钮：Program,将看到编程迅速完成13，打开DNW.exe，并选择Serial Port->Connect14，系统板上电，此时DNW窗口内有BIOS的启动信息15，键盘上按下任意键，将出现BIOS的菜单16，选择【0】Downoad & Run(在键盘上输入0)17，在第一次使用时PC将会提示找到新硬件，此时可直接运行：FriendlyARM USB Download Driver Setup_20090421.exe安装需要驱动；安装完成后DNW程序的右上角提示:USB:OK18，使用USB Port->Transmit菜单，选择编译好的NK.NB0文件并打开19，下载完成后系统将自动运行WINCE（此操作中没有将系统固化到FLASH，如果断电将丢失所有数据）20，测试系统各个接口及软件功能21，系统固化：使用H-FLASHER将STEPLDR.NB1烧写到NAND的：Block-0000 page-0000;Eboot.Nb0烧写到：Block-0004 page-000022，在DNW中将空格键按下，系统上电，将在DNW中显示EBOOT的菜单0-W23，选择B)Mark Bad Block at Reserved Block命令将系统STEPLDR.NB1和EBOOT的分区保护起来24，选择9)Format Boot Media for BinFS命令将NAND格式化为WINCE需要的格式25，选择U)Download image now(USE USB)26，选择DNW->USB Port->Transmit选择需要固化的WINCE系统文件NK.BIN并打开27，等待下载完成及烧写结束后系统自动启动到WINCE28，系统固化完成，断电后重启将自动启动WINCE系统系统及驱动介绍：1，WINCE6操作系统设置运行频率：400Mhz；总线频率：100Mhz；LCD:TS35ND5B（TFT-16BIT模式），分辨率320X240；刷新频率60HZ；串口：支持3个串口；无调试串口模式USB：USB主从驱动；以太网：CS8900 10M网卡驱动;SD卡：测试过8G卡键盘：键值分布图，其中上、下、左、右需要长按键GPIO驱动：设备名称GIO，请使用下面的DeviceIoControl来控制输出信号：ARM的串口3输出至连接器J5：#define UART_TO_CONNECT 1//VD16=0,LCDVF2=1,LCDVF0=1LCDVF2为0时，ARM的串口3输出至智能卡#define UART_TO_SAMCARD 2 //VD16=1,LCDVF2=0,LCDVF0=1LCDVF0为0时，ARM的串口3输出至键盘（读卡器）#define UART_TO_CARDREADER 3 //VD16=1,LCDVF2=1,LCDVF0=0LCDVF1为SAM卡的复位信号(#define SET_RESET_SAM_CARD 4 //SET RST #define CLR_RESET_SAM_CARD 5 //CLEAR RST)VD0=0,VD8=1时，SAM卡将可以向ARM发送数据#define SEND_TO_SAMCARD 6 //ARM SEND DATA TO SAMCARD,VD0=1,VD8=0VD0=1,VD8=0时，ARM将可以向SAM卡发送数据#define RECV_FROM_SAMCARD 7 //READ DATA FROM SAMCARD,VD0=0,VD8=1GPB1为0时，蜂鸣器不叫(该功能由于被三极管倒相，软件中的ON实为OFF)#define BEEPER_ON 8 //BEEPER ON #define BEEPER_OFF 9 //BEEPER OFFnRTS0,nCTS0连接至键盘板nRTS0用于控制键盘上LED灯的亮（1）灭（0）#define SET_KEYBOARD_LED 10 //nRTS0=1#define CLR_KEYBOARD_LED 11 //nRTS0=0#define SET_KEYBOARD_IO 12 //nCTS0=1#define CLR_KEYBOARD_IO 13 //nCTS0=0VD1,VD9,VD17,VD18分别对应：黄、蓝、红、绿四个LED的亮（0）灭（1）#define SET_YELLOW_LED 14 //VD1=0#define CLR_YELLOW_LED 15 //VD1=1#define SET_BLUE_LED 16 //VD9=0#define CLR_BLUE_LED 17 //VD9=1#define SET_RED_LED 18 //VD17=0#define CLR_RED_LED 19 //VD17=1#define SET_GREEN_LED 20 //VD18=0#define CLR_GREEN_LED 21 //VD18=1输入信号：返回值及该信号的高低，#define READ_INPUT_IO 22 //READ USB_EN已经编译WINCE软件特性：.NET Compact Framwork 3.5,CAB File Installer/Uninstaller,Activesync,Active Template Library(ATL),C Libraries and Runtimes,Compent Services(COM and DCOM),Message Queuing(MSMQ),Object Exchange Protocol(OBEX),SQL Compact,String Safe Utility Functions,XML Core Services and Document Object Model(DOM), NDIS User-mode I/O Protocol Driver,TCP/IP,WinSock Support,Dial Up Networking(RAS/PPP),Telephony API(TAPI 2.0),FTP Server,Telnet Server,Web Server(HTTPD),USB KEYBOARD/MOUSE/STORAGE support, Authentication Services(SSPI),Credential Mangager,Cryptography Services(Cortificates(CryptoAPI 2.0))上述特性请自行验证。

收稿日期:2010-05-17;修回日期:2010-07-13。

作者简介:魏瑞瑞(1985-),女,山东菏泽人,硕士,主要研究方向:嵌入式系统; 伍岳庆(1962-),男,四川成都人,研究员,主要研究方向:嵌入式系统; 史承毅(1984-),男,山东青岛人,硕士,主要研究方向:计算机自动推理、符号计算。

文章编号:1001-9081(2010)S2-0263-03W inCE 下M ifare 射频卡读写模块驱动程序的设计与实现魏瑞瑞,伍岳庆,史承毅(中国科学院成都计算机应用研究所,成都610041)(w s w rr w rrs w@163.co m )摘 要:介绍了基于W in CE5.0和ARM 9平台下M ifare 射频卡的读写模块M 104A 的驱动程序的设计和实现。

首先简要介绍了M 104A 的特点和数据操作格式,给出了与Sa m sung S3C2440A 的硬件连接,同时详细说明了二者之间基于IIC 协议的通信流程。

接着介绍了W i nCE5.0操作系统下流驱动程序的模型,并具体阐述了流驱动中各接口函数的实现。

最后利用中断方式实现了M 104A 和S3C2440A 的通信。

关键词:M ifare 射频卡;读写模块;M 104A;S3C2440A;W i nCE5.0;流驱动;IIC 中断中图分类号:T P334.4 文献标志码:AD esi gn and i m ple m entati on of read -w rite m odul e driver forM ifare RF card under W i nCEW E I Ru-i r u,i WU Yue -q i n g ,S H I Cheng -y i(Chengdu Instit u te o f C o mputer App lic a tion,Ch i ne se A c ad e my of Sc i ences ,Chengdu S ichuan 610041,China )Abstract :T h i s paper i ntroduced the desi gn and i m p l ementation of read -w r ite m odule driver for M 104A based on W i nCE5.0and AR M 9.T he character i stics and t he data man i pu l a tion for m at of M 104A were briefly i ntroduced ,and thehard w are connection bet w eenM 104A and Sam sung S3C2440A was g iven .S i m u ltaneously the communicati on process based on the IIC pro toco l be t w een t he t w o was exp l a i ned in deta i.l T hen t he strea m driver m ode l o fW i nCE5.0and t he i m p l em enta ti on of t he i nte rface functi on i n it were described .F i na lly ,the comm un i cation bet w een M 104A and S3C2440A was acco m pli shed by t he i nte rrupt w ay .K ey words :M if a re card ;read -w rite m odule ;M 104A;S3C2440A;W i nCE5.0;strea m dr i ver ;II C i nterrupt0 引言射频卡同接触式IC 卡和磁卡相比成功地解决了无源和免接触等难题,其高度保密性以及使用简单等特点,使之在各个领域中被广泛应用。

基于QT的Mifare IC卡读卡器上位机软件设计与实现作者：***来源：《电脑知识与技术》2021年第33期摘要：随着物联网不断发展，RFID技术越来越重要，该文设计了一个基于跨平台QT的Mifare IC卡读卡器上位机软件，使用读卡器的动态库，快速验证mifare ic卡的工作原理。

首先分析了Mifare IC卡的内部结构和读卡器的通信过程，然后使用QT Creator的图形界面控件快速实现上位机软件界面，通过调用读卡器的动态库很好完成卡片的读写功能。

经过实验验证，该上位机软件满足设计的要求。

关键词：RFID;QT;读卡器;上位机软件中图分类号：TP368 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2021）33-0124-03开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Design and Implementation of Upper Monitor for Mifare IC Card Reader Based on QTXU Jing（Modern educational technology center， China Jiliang University， Hangzhou 310018，China）Abstract：With the development of the Internet of Things， RFID technology is becoming more and more important. This paper designs a software for the upper monitor of mifare ic card reader based on the cross-platform QT， and uses the dynamic library of the card reader to quickly verify the working principle of Mifare IC card. Firstly， the internal structure of Mifare IC card and the communication process of card reader are analyzed. Then， the GUI of upper monitor is quickly realized by using the graphical interface control of QT Creator， and the reading and writing function of card is well completed by calling the dynamic library of card reader. After experimental verification， the upper monitor meets the design requirements.Key words： RFID; QT; card reader; upper monitorRFID射频识别，它通过射频信号自动识别目标，获取相关数据。

RFID的MIFARE 应用技术MIFARE APPLICATION TECHNICHE of RFID1382030133 许敏摘要：MIFARE 卡是目前世界上使用量最大、技术最成熟、性能最稳定、内存容量最大的一种感应式智能IC卡（非接触性智能卡），是一种射频卡。

MIFARE是Philips Electronics所拥有的13.56MHz非接触辨识技术。

Philips并没有制造卡片或卡片读写器，而是在开放的市场上贩售相关技术与芯片，卡片和卡片读写器的制造商再利用它们的技术来创造独特的产品给一般使用者。

MIFARE是一种非接触式智能卡的技术，这是因为它可以在卡片上兼具读写的功能而且不用紧靠读写器（或读写芯片）。

MIFARE I卡仅具备存储功能，必须搭配微处理器才能达到读写功能，而微处理型MIFARE 卡：MIFARE PRO(Philips)就搭配了微处理器，能实现复杂多样的应用。

与接触性智能卡相比，非接触式智能卡MIFARE 卡操作简单、快捷，抗干扰能力强，可靠性高，更加适合于一卡多用。

本文介绍了：根据ISO14443A协议，基于RFID（射频识别技术）上，以非接触性智能卡读写器/读写芯片，对MIFARE 卡进行射频识别的应用技术。

简要介绍了MIFARE 卡的特性、结构、工作原理、通信原理和控制属性，以及非接触性智能卡读写器/读写芯片的结构和工作原理等。

还简要介绍了MIFARE 卡的应用项目开发，本文选用MFRC500射频读写芯片来进行读写模块的应用设计，简要阐述了MIFARE系统硬件电路设计应用技术和系统软件设计应用技术。

关键字：RFID MIFARE MIFARE卡读写器/读写芯片应用技术1.绪论............................................................................................................................................................... - 3 -2.MIFARE 卡的特性结构、工作原理、通信原理和控制属性................................................................. - 4 -2.1 MIFARE 卡的特性 ........................................................................................................................ - 4 -2.2 MIFARE 卡结构 ............................................................................................................................ - 4 -2.3 MIFARE 卡的存储结构 ................................................................................................................ - 5 -2.4 MIFARE 卡工作原理 .................................................................................................................... - 6 -2.5 MIFARE 卡通信原理 .................................................................................................................... - 7 -2.6 MIFARE 卡的控制属性 ................................................................................................................ - 8 -3.MIFARE读写器/芯片的结构和工作原理................................................................................................. - 9 -3.1 MIFARE读写器/芯片的结构 ........................................................................................................ - 9 -3.2 MFRC500内部结构..................................................................................................................... - 10 -3.3 MFRC500引脚说明..................................................................................................................... - 10 -3.4 MFRC500芯片主要特性及应用................................................................................................. - 11 -4.读写器硬件设计......................................................................................................................................... - 11 -4.1 读写器总体构思、读写器的硬件 ............................................................................................... - 11 -4.2 MCU主控模块............................................................................................................................. - 12 -4.3 射频接口模块............................................................................................................................... - 13 -4.4 天线设计部分............................................................................................................................... - 14 -4.5 电源与存储模块........................................................................................................................... - 14 -4.6 外设电路....................................................................................................................................... - 15 -5. 读写器软件设计....................................................................................................................................... - 18 -5.1 主程序流程................................................................................................................................... - 18 -5.2 MIFARE卡应用程序 ................................................................................................................... - 18 -5.3 其它部分程序设计....................................................................................................................... - 23 -6.结论............................................................................................................................................................. - 27 -致谢................................................................................................................................................................ - 28 -参考文献........................................................................................................................................................ - 29 -1.绪论射频识别（英文：Radio Frequency Identification，缩写：RFID）根据使用的能量和数据传输方法，RFID是一种非接触识别系统。

射频读卡器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解射频读卡器的基本工作原理，掌握相关的电子元件功能及其在射频读卡器中的应用。

2. 学生能描述射频读卡器在物联网技术中的应用场景，了解其重要性与发展趋势。

3. 学生掌握射频读卡器相关的安全知识，了解信息安全在射频技术中的应用。

技能目标：1. 学生能通过实际操作，完成射频读卡器的组装与调试，提高动手实践能力。

2. 学生能运用编程软件，实现对射频读卡器的编程与控制，培养编程思维与问题解决能力。

3. 学生能运用所学知识，设计并制作一个简单的射频读卡器应用系统，提高创新与团队合作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习射频读卡器知识，增强对物联网技术的好奇心与探究欲，培养科学精神。

2. 学生在团队合作中，学会沟通与协作，培养团队意识和集体荣誉感。

3. 学生通过了解射频读卡器的应用，认识到科技对社会发展的作用，增强社会责任感和使命感。

课程性质：本课程为信息技术课程，注重理论与实践相结合，培养学生的动手实践能力和创新精神。

学生特点：六年级学生具有一定的信息技术基础，好奇心强，善于动手操作，喜欢探索新知识。

教学要求：教师应结合学生特点，以学生为主体，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高学生的实践能力和创新能力。

同时，关注学生的个体差异，实施差异化教学，确保每位学生都能在课程中取得进步。

通过课程目标的分解与实施，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面提升。

二、教学内容1. 射频读卡器基本原理- 射频识别技术概述- 射频读卡器的组成与工作原理- 射频读卡器天线设计原理2. 射频读卡器的应用场景- 物联网中的射频读卡器应用案例分析- 射频读卡器在智能交通、智能家居等领域的应用3. 射频读卡器的组装与调试- 射频读卡器硬件元件的识别与功能- 射频读卡器的组装方法- 调试与测试射频读卡器功能4. 射频读卡器编程与控制- 编程环境与编程语言介绍- 射频读卡器数据读取与写入操作- 射频读卡器编程实例分析5. 射频读卡器安全知识- 射频读卡器安全风险分析- 加密技术在射频读卡器中的应用- 信息安全意识培养6. 创新设计与应用- 射频读卡器应用系统设计思路与方法- 学生团队项目实践- 作品展示与评价教学内容安排与进度：第一课时：射频读卡器基本原理学习第二课时：射频读卡器应用场景分析第三课时：射频读卡器组装与调试实践第四课时：射频读卡器编程与控制第五课时：射频读卡器安全知识学习第六课时：创新设计与应用实践教材章节关联：《信息技术》六年级下册第三章：物联网技术与应用内容列举：3.1 物联网概述，3.2 射频识别技术，3.3 物联网应用案例分析，3.4 物联网安全与隐私保护。

Mifare系列射频卡读写器的开发作者：huqin 文章来源：本站原创点击数：159 更新时间：2006-7-41 引言IC卡按卡与外界数据传送的形式不同，分为接触式IC卡和非接触式IC卡。

接触式IC卡通过8个触点从读写器获取能量和交换数据;非接触式IC卡通过射频感应从读写器获取能量和交换数据，所以非接触式IC卡又叫射频卡。

现在常见的是接触式IC卡，这类卡的读写操作速度较慢，操作也不方便，每次读写时必须把卡正确地插入到读写器的口槽才能完成数据交换。

这样，在公交、考勤等需要频繁读写卡的场合就很不方便，而且IC卡的触点暴露在外，容易损坏和搞脏而造成接触不良。

非接触式IC卡是根据电磁感应原理产生的。

它的读写操作只需将卡片放在读写器附近一定的距离之内就能实现数据交换，无需任何接触，使用非常方便、快捷，不易损坏。

因此，在公交、门禁、校园、企事业人事管理等方面有广泛的应用前景。

目前我国引进的射频IC卡主要有PHILIPS公司的Mifare卡和ATMEL公司的Temic卡[1]。

而PHILIPS公司的Mifar e卡现在是市场的主流产品，应用越来越广。

其典型型号为Mifare1 S50，它有1Ｋ字节E2PROM用于存放数据，分成16个区，每个区都有自己独立的密码，完善的安全机制使之具有一卡多用的特性[2]。

Mifare卡是一种智能卡(smart card),内建有中央微处理机(MCU)和ASIC等，使卡在安全保密性、认证逻辑、算术运算等微操作控制有序进行。

Mifare卡读写器的设计一般用PHILIPS公司生产的读写模块MCM200或MCM500。

随着技术的进步，PHILIPS公司现在生产了功能及性能更好的读卡芯片，我们就是以这种芯片为基础来设计和开发Mifare射频卡读写器。

2 工作原理射频IC卡读写器以射频识别技术为核心，读写器内主要使用了1片Mifare卡专用的读写处理芯片(MF RC500)。

它是一个小型的最大操作距离达100mm的Mifare读/写设备的核心器件，其功能包括调制、解调、产生射频信号、安全管理和防碰撞机制。

射频识别卡读写模块的设计与应用摘要I摘要随着电子信息技术的发展，智能卡（IC 卡）已经在我们的生活中随处可见。

射频识别卡正逐渐取代传统的接触式IC 卡，成为智能卡领域的新潮流。

研究、开发射频识别卡的读写技术与读写设备，对其推广有着重要的实际意义。

本文首先介绍了射频识别卡及射频识别系统的工作原理。

为了使应用系统的开发人员无需掌握复杂的射频识别技术就可快速开发射频识别卡应用产品，本文基于模块化的设计思想设计开发了射频识别卡Mifare1 的读写模块。

该读写模块不仅能完成对射频识别卡的控制和读写操作，而且可供用户在其基础上进行二次开发。

文中详细讨论了读写模块的具体实现。

硬件部分介绍了系统的组成、MCU 与读写芯片的接口设计与硬件电路的实现。

软件部分重点阐述如何实现射频识别通信的底层驱动，并在此基础上将卡片的操作用函数形式封装，以供用户调用。

函数的封装严格按照软件工程的要求，具有硬件无关性，方便用户二次开发。

然后，给出了读写模块的两个应用实例：RFID卡通用读写卡器及带网络接口的考勤机，简要的介绍了其设计方法和用途。

最后，对本文所做工作进行了总结，并给出今后研究工作的展望。

关键词：射频识别，IC卡，读写设备作者：徐丽华指导老师：王宜怀ABSTRACT The Design and Application of Read/Write Module of RFID CardIIABSTRACTWith the rapid development of electronic information technology ，smart cards (IC card) are now very popular in our life. Radio Frequency Identification (RFID) card is becoming a new fashion in the application field of smart card, replacing the traditional contacting IC card. So it is of great practical significance to study the technology of RFIDCard and develop the read/write device of RFID card for its generalization.The common concept of the RFID card and the basic working principle of RFID system are explained chiefly in the first part of this paper. Then, a read/write module ofMifare1 RFID card is developed, based on the modular designing mind. The users of application system may develop their practical products rapidly with our modulewithoutunderstanding the details of RFID technology. The read/write module can not only do thecontrol and read/write operations of the RFID card, but also can be redeveloped. The wayto implement the read/write module is discussed in detail, including two parts, the hardware and the software. The former part includes the constitutes of the system, the design of the interface between MCU and the chip of RFID module, and the realization ofthe hardware circuits. And the latter mainly introduces how to drive the RFID communication and encapsulate the operation of the card into functions which can be transferred by the customers conveniently. The functions are irralated with hardware bydoing its encapsulation according to the rules of software engineering.Then, two application examples based on read/write module are given, one is a generalread/writedevice and the other is a check-in machine with network interface.At last, all the work are summarized and a research prospect of the subject in future is promised .Keywords：Radio Frequency Identificatiion(RFID)，IC card，read/write device，Author:Xu LihuaSupervisor:Wang Yi huai射频识别卡读写模块的设计与应用目录目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章概述 (1)1.1 射频识别卡 (1)1.1.1 关于射频识别技术 (1)1.1.2 智能卡（IC卡） (1)1.1.3 射频识别卡 (2)1.1.4 RFID卡的优点 (2)1.1.5 RFID卡的应用 (3)1.1.6 RFID卡读写设备 (3)1.2 关于本课题 (3)1.2.1 RFID卡读写模块构思 (4)1.2.2 读写模块设计思路 (5)1.3 本文工作与论文结构 (6)1.3.1 本文工作 (6)1.3.2 论文结构 (7)第二章相关理论与技术 (8)2.1 射频识别卡的基本原理与相关技术 (8)2.1.1 射频识别系统的基本原理 (8)2.1.2 射频识别系统的分类 (9)2.1.3 能量传送 (10)2.1.4 数据传送 (10)2.1.5 数据完整性 (12)2.1.6 数据安全性 (12)2.2 RFID卡的国际标准 (13)2.2.1 RFID卡的国际标准 (13)2.2.2 近耦合IC卡国际标准ISO/IEC 14443 (13)2.3 RFID卡-Mifare (14)2.3.1 Mifare 1卡的特性 (15)2.3.2 Mifare 1芯片的逻辑结构 (15)2.3.3 存储器组织结构 (16)2.3.4 对Mifare 1的读写控制 (16)第三章读写模块硬件设计 (19)3.1 硬件系统组成 (19)3.2 芯片选型 (20)3.2.1 嵌入式微控制器MCU (20)3.2.2 射频读写芯片 (21)3.3 微控制器MC68HC908GP32 (22)3.3.1 GP32特性 (22)3.3.2 GP32主要功能模块 (23)3.4 射频读写芯片MF RC500 (23)目录射频识别卡读写模块的设计与应用3.4.1 MF RC500的功能结构 (23)3.4.2 MF RC500的引脚说明 (24)3.4.3 MF RC500的寄存器 (25)3.4.4 MF RC500的并行接口 (25)3.5 读写模块硬件说明 (26)3.5.1 GP32与MF RC500的连接 (27)3.5.2 天线及相关电路的设计 (28)3.6 硬件测试 (29)3.6.1 GP32微控制器系统的测试 (29)3.6.2 GP32对MF RC500的控制 (30)3.6.3 MF RC500的天线测试 (31)第四章读写模块软件设计 (32)4.1 软件设计概述 (32)4.1.1 软件功能概述 (32)4.1.2 软件开发环境 (33)4.2 读写模块中的在线编程技术 (33)4.3 软件设计中与主控芯片相关部分 (34)4.4 GP32对MF RC500的基本操作 (36)4.4.1 访问MF RC500寄存器 (36)4.4.2 MF RC500的FIFO缓冲区机制 (39)4.4.3 MF RC500的命令 (40)4.5 与Mifare 1的射频识别通信 (41)4.5.1 Mifare 1的状态及射频通信处理流程 (41)4.5.2 卡片识别及选中过程 (42)4.5.3 密码验证过程 (50)4.5.4 对MF1存储区的操作 (52)4.6 读写模块的接口函数 (54)4.6.1 读写模块的底层通信函数 (54)4.6.2 读写模块的高级接口函数 (55)第五章应用实例 (57)5.1 通用读写卡器 (57)5.1.1 通用读写卡器系统组成 (57)5.1.2 通用读写卡器硬件说明 (58)5.1.3 通用读写卡器MCU方程序 (59)5.1.4 通用读写卡器PC机方函数库 (61)5.1.5 通用读写卡器应用 (61)5.2 带有网络接口的考勤机 (62)5.2.1 嵌入式网络接口技术 (62)5.2.2 读写卡模块和嵌入式网络接口的结合 (62)5.2.3 关键技术说明 (63)5.2.4 服务器方测试软件 (65)第六章总结 (66)致谢 (67)射频识别卡读写模块的设计与应用目录参考文献 (68)附录1 MC68HC908GP32结构框图 (70)附录2 MF RC500的寄存器 (71)附录3 MF RC500的命令集 (72)附录4 读写模块函数说明 (74)攻读学位期间公开发表的论文 (77)射频识别卡读写模块的设计与应用第一章概述1第一章概述射频识别卡技术是近几年发展起来的一项新技术，它成功地结合射频识别技术和IC 卡技术解决了无源（卡中无电源）和免接触的难题，是电子信息技术领域的一大突破。

一种基于Mifare卡的射频读写器的设计与实现
曾统一;靳斌
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2008(024)029
【摘要】非接触式IC卡技术,成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来.其中非接触式IC卡读卡器是非接触式IC卡技术应用的关键之一.文中介绍的非接触式IC 卡读卡器是以射频识别技术为基础.以MIFARE卡作为非接触式IC卡读卡器识别对象.根据1S01443A协议,采用非接触式IC卡读写芯片(Phililzs)MFRC500和
AT89C52单片机来设计,简要介绍了非接触式IC卡内部结构和工作原理.读写器芯片MFRC500的主要特性和内部结构,详细阐述了非接触式IC卡读卡器硬件电路和软件开发,该读卡器性能稳定,功耗低,抗干扰能力强,读写距离可达100mm.
【总页数】3页(P293-294,297)
【作者】曾统一;靳斌
【作者单位】610039西华大学;610039西华大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP216
【相关文献】
1.基于MF RC500的Mifare1卡读写器的设计与实现 [J], 龚阿世;惠晓威
2.基于CF接口的射频卡读写器设计与实现 [J], 刘志宇;郭裕顺
3.基于MF RC500的Mifare射频卡读写器设计 [J], 李和平;黎福海
4.一种基于MF RC500的Mifare1卡读写器的设计与实现 [J], 孙颖;张敬敏;张志佳
5.一种基于MF RC500的Mifare1卡读写器的设计与实现 [J], 孙颖;张敬敏;张志佳
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智能卡技术学习报告——Mifare卡的算法破解和应用姓名：刘欣凯专业：信息安全2班学号：指导老师：杨帆目录一、论文摘要 (3)二、Mifare卡的简单介绍 (4)三、Mifare卡的构造及其功能模块 (6)四、Mifare卡的破解 (12)五、确保Mifare卡安全应用的新方案 (18)六、Mifare的应用 (22)七、参考文献 (24)一、论文摘要Mifare是近年来被广泛应用的一种智能卡。

但是随着其广泛应用以及人们对其研究的加深，一度被认为非常安全的mifare卡也存在被破解的危险。

针对此现象，我们对mifare 的构造进行了深入的了解，并提出了mifare卡安全应用的新的方法，使其能够安全的继续应用在各种领域。

关键词：mifare卡、算法破解、安全应用、SM7国密算法一、AbstractMifarecardhasbeenusedinmanyfrontier.Withthedevelopmen tofthemifarecard,peoplehaveafurtherresearchonitthanbefore.The mifarecardwasconsideredsafeinsomeyearsyet.Butinnowadays,ith asbeencracked.Aimingatthephenomenon,wehaveastudyonthecon structofthemifarecard.Andatthesametime,weputforwardanewmet hodtoinsureitssafety.Inthisway,themifarecardcanstillbeusedinma nyfrontierinsafe.Keywords:Mifarecard、Algorithmcrack、Securityapplications、SM7algorithm二、Mifare卡的简单介绍1、Mifare1卡领导了非接触式IC卡的革命Mifare1非接触式IC卡是1994年由荷兰NXP半导体公司(简称NXP公司)发明。