RFID實驗報告

1、中南大學RFID實驗報告學生姓名學院信息科學與工程學院專業(yè)班級完成時間2015年12月26日精品文庫目錄1. 實驗前的準備32.UHF 超高頻實驗72.1實驗一72.2實驗二102.3實驗三142.4實驗四173. HF 高頻實驗193.1實驗一193.2實驗二233.3實驗三253.4實驗四304. LF低頻實驗334.1實驗一33歡迎下載2精品文庫RFID1.實驗前的準備1.1實驗箱安裝與連接說明一、實驗目的熟悉 RFID 實驗箱硬件結(jié)構(gòu)，掌握RFID 硬件設備與計算機通過串口進行鏈接，了解 RFID 讀寫器的主要功能模塊，動手搭建 RFID 讀寫器，熟悉 RFID 設備基本硬件。二、實驗

2、器材1.計算機2.RFID 實驗箱三、實驗內(nèi)容1.了解實驗箱的構(gòu)造；2.連接實驗箱的設備線。四、實驗步驟了解實驗箱的構(gòu)造：打開 RFID 實驗箱，從左至右分別是超高頻，低頻，高頻跳線帽，拔掉跳線帽該路會被關閉； 試驗箱正常使用時應當將三個跳線帽同時安裝好；試驗箱控制軟件能夠智能選擇所需要的讀寫器模塊。連接實驗箱的設備線： 連接電源，開機時待所有連接線連接完畢時打開電源開關，關機時先關閉電腦上的應用軟件， 關閉電源開關后再斷開相關連接線； 連接 usb 轉(zhuǎn)串口線；打開電源。安裝 usb 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動程序，雙擊 CDM20814_Setup.exe，進行安裝，界面如圖所示。歡迎下載3精品文庫USB

3、轉(zhuǎn)串口安裝成功后，右鍵點擊“我的電腦” ，在彈出的窗口中點擊“設備管理器”，查看“端口”，顯示可用的串口號，如圖所示，出現(xiàn)四個 USB Serial Port，編號最小的串口用于超高頻讀寫器，編號最大的用于高頻讀寫器，編號第二大的用于低頻讀寫器，另外剩余一路串口沒有使用。一般情況下， 試驗箱控制軟件中加載讀寫器時 （Add LF/HF/UHF Reader）軟件能夠根據(jù)所選擇的讀寫器類型智能選擇對應的串口， 在后續(xù)彈出的串口下拉式選項中顯示的端口就是正確的端口。總之，試驗箱使用時跳線帽，端口選擇均無需配置，選擇默認設置即可。歡迎下載4精品文庫本實驗箱控制軟件為綠色版，無需安裝，雙擊 .exe文

4、件運行即可，初始界面如圖所示。接下來，即可進行試驗箱的操作。1.2驅(qū)動安裝說明連接好實驗箱，打開設備管理器，選中問號設備，點擊“更新驅(qū)動程序” ，選擇“從列表或指定位置安裝（高級） ”，選擇驅(qū)動所在文件夾 , 點擊“確定”。對四個問號設備執(zhí)行相同的操作， 全部完成驅(qū)動安裝以后， 在通用串行總線控制器中出現(xiàn) USB Serial Converter ABCD,如圖所示。歡迎下載5精品文庫右鍵選中“ USBSerial Converter A”，在“高級”選項卡中，在“加載 VCP” 一項前打勾。選擇“驅(qū)動程序”選項卡，點擊“更新驅(qū)動程序”，選擇“從列表或指定位置安裝（高級）”，點擊“下一步”。選

5、擇“不要搜索。我要自己選擇要安裝的驅(qū)動程序”，點擊“下一步”，在出現(xiàn)的窗口中直接點擊“下一步” ，完成驅(qū)動安裝，USB Serial Converter BCD執(zhí)行相同操作。全部執(zhí)行完畢后，在“其他設備”中會出現(xiàn)帶問號的“ USBSerialPort ”（某些情況下不會出現(xiàn)，但是在端口（COM和 LPT）中會出現(xiàn)新的 COM端口，則說明已經(jīng)安裝成功） 。右鍵點擊問號 “ USB Serial Port ”，點擊“更新驅(qū)動程序” ，選擇“從列表或指定位置安裝（高級） ”，點擊“下一步”，選擇“在這些位置上搜索最佳驅(qū)動” ，選擇驅(qū)動所在目錄，點擊“下一步”，安裝成功后，端口（ COM和 LPT）會

6、顯示 4 個新的 COM端口，如圖所示。歡迎下載6精品文庫2.UHF 超高頻實驗2.1實驗一超高頻讀寫器的基本認知一、實驗目的了解超高頻讀寫器的基本設置， 熟悉超高頻讀寫器的設置與使用。 通過本次實驗，了解超高頻讀寫器和標簽參數(shù)的含義和設置方法。二、實驗器材1.RFID 實驗箱2.計算機一臺三、實驗內(nèi)容了解和設置讀寫器參數(shù)；四、實驗步驟1.打開 RFID 實驗箱，使用讀寫器試驗箱上的 USB 連接線連接實驗箱和電腦，啟動電源；2.在電腦上安裝 USB 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動程序、讀寫器控制軟件。安裝方法見實驗箱軟件安裝文檔；3.在電腦上打開讀寫器控制軟件，進入主界面，點擊主菜單“ control”，選擇下

7、拉菜單中“ Add UHF Reader”。如圖示：4.選擇串口（彈出的顯示值即對應串口） ，如圖 1-2 示，點擊 ok，進入超高頻讀寫器選擇界面，如圖所示：歡迎下載7精品文庫5.主界面上顯示讀寫器基本信息， 鼠標選中該讀寫器，鼠標右擊、選中“Reader Settings and Diagnostics” ,進入讀寫器參數(shù)設置界面。6.讀寫器參數(shù)的了解和設置，界面如圖所示：歡迎下載8精品文庫1)Inventory Delay 參數(shù)，用于設置讀寫器讀取標簽的頻率，例如：其值設置 10ms 表示讀寫器每間隔 10ms 讀取一次標簽信息。讀寫器讀取標簽的次數(shù)在主界面上實時動態(tài)顯示；2)Tag M

8、odel 參數(shù)，選擇協(xié)議類型，具體有Gen2(ISO16000C)、 Gen2+RSSI、ISO 6B(ISO16000B)。目前，市場上大部分標簽都遵守Gen2 協(xié)議。 Gen2+RSSI表示主界面上將同時動態(tài)顯示讀寫器讀取標簽的次數(shù)和返回的射頻信號強度；3)Output level 參數(shù)和 Sensitivity 參數(shù)，兩者分別用于調(diào)節(jié)讀寫器讀取功率和靈敏度。功率設置值越大， 讀寫器讀取標簽的有效距離越長； 靈敏度設置值越小，讀寫器讀取標簽的靈敏度越高。4)Frequencies 中有八項參數(shù)，其中 Profile 參數(shù)表示全球不同國家和地區(qū)對 UHF 頻段設置的不同標準， 包括 USA、

9、Europe、Japan、Chin*.625 、Chin*.125 、 Korea 等，一旦選擇某一標準，其余的七項參數(shù)也隨即確定；了解各項參數(shù)實際功用和意義后，也可對這些參數(shù)進行自定義設置；5)Gen2 Setting 中的 4 項參數(shù)是對協(xié)議本身進行參數(shù)的設定，此項內(nèi)容設置方法可以參考 ISO18000-6C 協(xié)議等資料。五、知識學習1. EPC 的 Gen1 協(xié)議Gen1 標準是 EPCglobal 的前身 Auto-IDCenter 制定的。 EPC 的 Gen1 是第一代之意， Gen 是 generation(世代 )的縮寫。它包括Class0 協(xié)議和 Class1 協(xié)議，其中 C

10、lass0 協(xié)議下的標簽是只讀的，不可以寫入；而 Class1 協(xié)議下的標簽雖是可讀寫的，但是只能寫一次， 寫完后就成為只讀標簽， 這兩種協(xié)議下的標簽都不具有保密性。 Class0 和 Class1 協(xié)議都是 EPC 的標準協(xié)議。2. EPC 的 Gen2 協(xié)議因 Gen1 存在安全問題等多個缺陷， EPCglobal 在 Gen1 頒布不久便立即開始制定的新的標準協(xié)議 Gen2。Gen2 是 EPCglobal 制定的 Class1UHF 頻段射頻識別空中接口的第二代標準。在 Gen2 協(xié)議下的標簽可以重復讀寫，并且增加了保密性 能 。 此后 EPCGlobal 和 國際 標 準化組 織合作

11、 以該 標準 為基 礎出 臺了ISO18000-6C 國際標準。目前幾乎所有的標簽廠商停止Gen1 協(xié)議的超高頻芯片的開發(fā)和生產(chǎn)，超高頻領域市場上主流產(chǎn)品均為符合C1G2 協(xié)議產(chǎn)品。3. EPCGen2協(xié)議的發(fā)展歷程Auto-IDCenter 的目標是規(guī)范編碼系統(tǒng)和網(wǎng)絡構(gòu)造，并且采用空中接口標準。早期， EAN 和 UCC 致力于制作符合 ISO 的 UHF 簽（ GTAG）的標準。但是，Auto-IDCenter 反對這樣做， 原因在于ISO 協(xié)議作為協(xié)議的全球標 ISO 中的 UHF歡迎下載9精品文庫協(xié)議過于復雜，并且因此導致電子標簽的成本居高不下。Auto-IDCenter 于是獨自開發(fā)

12、 UHF 協(xié)議，最初計劃制訂一套適用于不同級別標簽的協(xié) 議。 級別 越高的 標簽 更完善 。 結(jié) 果卻一直 在調(diào)整 計劃 。最終 ， Auto-IDCenter 采用 Class0 和 Class1 的兩種不同的協(xié)議，這意味著終端用戶必須購買不同的讀寫器來讀取 Class1和 Class0 的標簽。2003 年，Auto-IDCenter 的 EPC 技術因得到了 UCC 的認可，而開始與 EAN 組織進行合作，使 EPC 技術商業(yè)化。 2003 年 11 月， Auto-IDCenter 運作成立EPCglobal，并將 Class0 和 Class1 協(xié)議轉(zhuǎn)交給 EPCglobal 進行后

13、續(xù)工作。后來 EPCglobal 通過會議批準 Class0 和 Class1 協(xié)議作為 EPC 第一代標準，一般稱為 Gen1 協(xié)議。Gen1 協(xié)議有兩個缺點，其一是 Class0和 Class1協(xié)議互不兼容，并且與 ISO 不兼容。其二是它們不能做到全球通用； 例如，Class0 發(fā)射信號時使用一種頻率，而接收信號時用另一種不同頻率，這也不符合歐洲的標準。2004 年，EPCglobal 開始著手第二代協(xié)議（ Gen2)的開發(fā)，與 Gen1 不同，這個協(xié)議使得 EPC 標準將更加接近 ISO 標準。 2004 年 12 月，EPCglobal 又通過了Gen2。這樣 Gen2 和 ISO

14、標準同時成為 RFID 產(chǎn)品廠家的標準。Gen2 雖然接近了 ISO，但是，關于 AFI 卻與 ISO 不同。所有的 ISO 標準都有 AFI ，這是一個 8bit 的編碼，用來識別標簽源碼，來防止 EPCglobal 對標準的壟斷。但是，生產(chǎn)商已經(jīng)開始用 Gen2 標準來生產(chǎn)產(chǎn)品，這將在供應鏈中形成全球使用 Gen2 的趨勢。EPC 的 Gen2 標準于 2006 年 3 月得到 ISO 的批準認可，納入 ISO 標準體系；對應標準為 ISO18000-6C。2.2實驗二Gen2 協(xié)議下標簽讀寫實驗一、實驗目的本實驗熟悉 Gen2 協(xié)議標簽數(shù)據(jù)的讀取和寫入過程。二、實驗器材1.RFID 實驗

15、箱一套2.超高頻 RFID 標簽一只3.計算機一臺三、實驗內(nèi)容RFID 標簽主要用于存儲數(shù)據(jù)；本試驗通過讀寫器控制軟件控制 RFID 讀寫器對超高頻 RFID 標簽進行讀取操作，同時對 EPC 數(shù)據(jù)進行改寫操作。四、實驗步驟1.啟動讀寫器打開 RFID 實驗箱，連接好實驗箱和電腦，將超高頻天線固定在超高頻讀寫器的天線端口上，開啟電源。2.放置標簽取一只標簽，放置在超高頻讀寫器天線上。3.系統(tǒng)設置歡迎下載10精品文庫打開讀寫器控制軟件，設置好讀寫器的相關的參數(shù)。如圖所示。4.讀取標簽主界面上顯示讀寫器基本信息，鼠標選中該讀寫器，鼠標右擊、點擊 Start Scan 則開始讀取標簽，如圖所示：點擊

16、上圖中的標簽號， 彈出標簽參數(shù)設置窗口， 該窗口可針對標簽進行操作，歡迎下載11精品文庫如圖所示 :5.修改標簽 EPC 信息在上圖界面上點擊 Set EPC 按鈕，出現(xiàn) EPC 修改界面如圖所示，輸入 EPC 長度和新的 EPC，點擊 ok：歡迎下載12精品文庫6.設置標簽密碼類似步驟 5，在界面中點擊Set Password按鈕，可對標簽的訪問密碼進行設置。五、知識學習Gen2 協(xié)議具有如下特點：1. 兼容性C1G2 標準綜合考慮了 UHF 頻段 RFID 在全球的分布，適用譜較寬 (860MHz 960MHz) ，符合各國 UHF 頻段的規(guī)范，保證了不同生產(chǎn)商的設備之間具有良好的兼容性，

17、 也保證了 EPCglobal 網(wǎng)絡系統(tǒng)中的不同組件之間的協(xié)調(diào)工作，從而推動 C1G2 標準 RFID 產(chǎn)品在全球廣泛的使用。2. 開放性C1G2 標準對 EPCglobal 成員和簽訂了 EPCglobal IP 協(xié)議的單位免收專利費。在標準的制定過程中， BTG、 Alien 和 Matrics 等 60 余家 RFID 公司簽署了 EPCglobal 無特權許可協(xié)議，鼓勵 C1G2 標準的免版稅使用，這將有利于 RFID 產(chǎn)品的市場推廣。3. 安全性安全和隱私一直是 RFID 產(chǎn)品所關注的問題之一。 C1G2 標準在芯片中具有特定的口令， 可以有效地防止芯片被非法讀取。 同時 C1G2

18、采用簡單的安全加密算法，協(xié)議允許兩個 32 位的密碼，一個密碼（ access password）用來控制標簽的讀寫權，在讀寫器與標簽的通信中采用加密保證，使讀取信息的過程中， 不會把敏感數(shù)據(jù)擴散出去； 另一個密碼 (kill password) 用來控制標簽的銷毀權， 采用“滅歡迎下載13精品文庫活”的方式（ kill ），即當標簽收到讀寫器的有效滅活指令后，標簽自行永久銷毀。4. 可靠性標簽具有高識別率，在較遠的距離測試具有近 100%的讀取率；容許標簽延時后進入識讀區(qū)仍能被讀取，這是 Gen-1 標簽所不能達到的；抗干擾性強，更廣泛的頻譜與射頻分布提高了 UHF 的頻率調(diào)制性能，減少了與

19、其他無線設備之間的干擾。5. 讀取速度C1G2 標準采用基于Aloha 防碰撞算法，能快速適應標簽數(shù)量的變化，在閱讀批量標簽時能避免重復閱讀。其標簽閱讀速度是第一代EPC 標準的 10 倍，能夠滿足高速自動作業(yè)需要，適應大批量標簽閱讀應用場合。6.實用性C1G2 標簽的芯片尺寸可以縮小到之前版本的一半到三分之一， 降低了 RFID 標簽的制造成本，從而進一步擴大了它的使用范圍， 滿足了多種應用場合的需要。標簽的存儲能力也得到了增加，芯片中有 96 位的存儲空間，可滿足各種 RFID 應用對數(shù)據(jù)存儲的需要。7. 無線接口C1G2 標準采用了適合標簽工作的數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制方式，即下行鏈路（讀寫器到標

20、簽）采用 PIE(Pulse-Interval Encoding)編碼的 ASK 調(diào)制，上行鏈路（標簽到讀寫器）采用 Miller 編碼的副載波調(diào)制或 FM0 編碼的 ASK 調(diào)制。C1G2 空中接口協(xié)議位于 EPCglobal 協(xié)議簇架構(gòu)框架最底層，協(xié)議規(guī)定了標簽和讀寫器的接口，扮演者 RFID 射頻通信基礎角色。C1G2 物理層包括前向信道和反向信道兩個部分。首先讀寫器向標簽發(fā)出經(jīng)DSB-ASK ， SSB-ASK 或 PR-ASK 射頻調(diào)制的信息，信息的編碼方式是PIE，標簽從同樣載波的連續(xù)波 CW 中獲取能量；然后，標簽通過反向散射調(diào)制該載波的幅度或相位來向讀寫器返回信息，信息編碼的格

21、式由讀寫器命令參數(shù)決定，可以是 FM0 或 Miller 副載波。標簽 -讀寫器通信的過程是半雙工的。 C1G2 標簽識別層包括三個讀寫器操作，分別是 Select、 Inventory、Access，標簽以狀態(tài)機方式工作。 Select 操作的意義是根據(jù)用戶定義的條件挑選出某個特定的標簽群作為下一步操作的對象； Invertory 是指對標簽的識別，即通過向標簽群發(fā)出Query，單個標簽應答自己的 EPC，一個 Inventory 周期包括若干個回合和命令，最終所有標簽均被識別； Access是指對單個標簽的操作， 包括對它的讀寫， 在操作之前標簽必須先被識別。2.3實驗三讀寫器功率對標簽讀

22、取距離影響實驗一、實驗目的本實驗引導試驗者改變RFID讀寫器的讀功率，從而改變 RFID讀寫器對 RFID標簽讀取的距離。以試驗的方式讓參與者了解讀寫器發(fā)射功率對 RFID標簽讀取距離的影響。二、實驗器材歡迎下載1419dB.。如圖所示：精品文庫1. RFID 實驗箱2. RFID 標簽五張3. 計算機一臺三、實驗內(nèi)容改變 RFID讀寫器的讀功率，從而改變 RFID 讀寫器對 RFID 標簽讀取的距離。四、實驗步驟1. 啟動讀寫器打開 RFID實驗箱，連接好實驗箱和電腦，啟動電源。2. 放置標簽取出標簽一張，放置在超高頻讀寫器天線上。3. 系統(tǒng)設置打開讀寫器后臺控制軟件， RFID 讀寫器后臺

23、控制軟件和 RFID 讀寫器連接成功后，選中標簽，將讀寫器的功率參數(shù)（ Output level ）設置為 -19 ，此設置對應的含義為讀寫器輸出功率在最大輸出功率的基礎上衰減了4. 測量距離移動標簽遠離天線，改變 RFID標簽平面與 RFID讀寫器天線之間的垂直距離，直到 RFID讀寫器剛好能夠讀到 RFID標簽，此時標簽到讀寫器天線之間的距離即最大讀取距離；測量最大讀取距離（單位為 cm），將該數(shù)據(jù)記錄在表 3-1 中；歡迎下載15精品文庫5. 更改功率依次將 output level 更改為 -15,-10,-5, 0 ，重復步驟 4，并將所有測得的距離記錄在 3-1 中。6. 更改標簽

24、依次將不同型號的標簽放在讀寫器前，重復 25 步驟，并將所有測得的數(shù)據(jù)記錄在表 3-1 中。五、實驗結(jié)果表 3-1 RFID 讀寫器功率的改變對RFID 標簽讀取距離的影響記錄表-19-15-10-50序號標簽型號（讀取距（讀取距（讀取距（讀取距（讀取距離 cm）離 cm）離 cm）離 cm）離 cm）1ISO 18000 6C63.73429.72826.3六、知識學習閱讀器到 RFID標簽的能量傳輸 1 、4、5RFID 標簽依靠天線與電磁波耦合獲得能量，當所處的能量場足夠大時芯片即可工作。讀到標簽本質(zhì)上包括兩個要素： 一是標簽芯片能夠獲得足夠的能量從而維持工作狀態(tài)， 并發(fā)出響應信號， 二

25、是讀寫器接收到標簽發(fā)出的信號并能夠解析信號。類似于 A,B 兩個人對話能夠成功的條件是 A 講話 B 能夠聽到且 B 聽到后回話 A也聽到。目前業(yè)界讀寫器的接收靈敏度可以做的非常高， 所以標簽的最大讀取距離主要標簽能在多大的距離上獲得足夠保證芯片工作的能量。在距離讀寫器為R的 RFID標簽處的入射波功率密度為：PTx GTxEIRPS224R4R其中 PTx 為讀寫器的發(fā)射功率；GTx 為發(fā)射天線的增益； R 是標簽到閱讀之間的距離 ； EIRP（Equivalent Isotropic Radiated Power，等效各向同性輻射功率）為天線有效輻射功率，指讀寫器發(fā)射功率和天線增益的乘積。

26、在 RFID標簽和發(fā)射天線最佳對準和正確極化時， RFID 標簽可吸收的最大功率與入射波的功率密度 S 成正比：PTagAe S歡迎下載16精品文庫2AeGTag其中4， GTag 是 RFID標簽的增益。所以有22PTagAe S4GTag SEIRPG Tag 4 R無源射頻識別系統(tǒng)中 RFID標簽通過讀寫器電磁場供電， RFID標簽功耗越大，讀寫距離越短，性能越差。 RFID 標簽是否能夠正常工作也主要由 RFID 標簽的工作電壓來決定，這也決定了無源射頻識別系統(tǒng)的識別距離?，F(xiàn)代低功耗 IC 設計技術使 RFID標簽本身的功耗逐步降低。 目前，典型的低功耗 RFID 標簽工作電壓在 1.

27、2V 左右， RFID 標簽本身的功耗可以低至50 W甚至 5W。這使得超高頻UHF無源 RFID 標簽的識別距離在天線功率受限時仍可達到l0m 以上。射頻能量輻射與距離的關系如圖3-2 所示。POWER9 1038 1037 106 10335 1034 1033 1032 101 1003350cm60cm70cm80cm90cm1mRANGE圖 3-2 射頻能量輻射與距離的關系2.4實驗四讀寫器頻率對標簽讀取距離影響實驗一、實驗目的該實驗改變 RFID讀寫器的工作頻率，此時RFID讀寫器對 RFID標簽讀取的距離會受影響，從這一過程中讓實驗者了解到讀功率對 RFID標簽讀取距離的影響。二

28、、實驗器材歡迎下載17精品文庫1. RFID 實驗箱2. RFID 標簽五張3. 計算機一臺三、實驗內(nèi)容改變 RFID讀寫器的頻率，觀察對應頻率下最大讀取距離如何變化。四、實驗步驟1. 啟動讀寫器打開 RFID實驗箱，連接好實驗箱和電腦，啟動電源。2. 放置標簽取出標簽一張，放置在超高頻讀寫器天線上。3. 系統(tǒng)設置打開讀寫器后臺控制軟件， RFID 讀寫器后臺控制軟件和 RFID 讀寫器連接成功后，選中標簽，將讀寫器的起始頻率 840.125kHz，結(jié)束頻率為 844.875kHz。如圖所示：4. 測量距離改變 RFID標簽平面與 RFID讀寫器平面之間的垂直距離，直到 RFID讀寫器剛好能夠

29、讀到 RFID標簽，測量 RFID讀寫器天線與 RFID標簽之間的距離（單位為 cm），將該數(shù)據(jù)記錄在表 4-1 中。5. 更改頻率依次將頻率更改為890.750kHZ900.250kHZ，900.750kHZ910.250kHZ，910.750kHZ927.250kHZ，927.250kHZ940.250kHZ。重復步驟 4，將所測得的數(shù)據(jù)記錄到 4-1 表中。6. 更改標簽依次替換不同型號的標簽，放置在讀寫器前。重復 25 步驟。并將所測得的數(shù)據(jù)記錄到 4-1 表中。歡迎下載18精品文庫五、實驗結(jié)果表 4-1 RFID 讀寫器頻率的改變對RFID 標簽讀取距離的影響記錄表序840.1259

30、02.250920.250 915.250844.875927.750924.750915.250標簽型號號讀取距離 cm讀取距離 cm讀取距離 cm讀取距離 cm1ISO 18000 6C2.3 張卡3.5 張卡4.757.5六、知識學習讀寫器天線和標簽天線均存在最佳響應頻段， 在最佳響應頻段內(nèi)可以獲得較好的讀取距離。 當工作頻率偏離天線設計的工作頻率范圍時， 會引起天線電參數(shù)的變化，例如引起方向圖的變形、輸入阻抗的改變等，從而引起輻射范圍的改變。3.HF 高頻實驗3.1實驗一高頻讀寫器的基本認知一、實驗目的了解高頻讀寫器的基本原理， 學會如何使用高頻讀寫器。 通過本次實驗了解系統(tǒng)命令參數(shù)的

31、意義和設置方式。二、實驗器材1. RFID 實驗箱2. 計算機一臺三、實驗內(nèi)容1. 設置讀寫器與計算機通信的波特率。2. 讀取和設置讀寫器的號。3. 讀取和設置讀寫器的序列號。四、實驗步驟歡迎下載19精品文庫1. 打開 RFID實驗箱，連接好實驗箱和電腦，啟動電源。2. 打開讀寫器控制軟件，單擊 Control 選擇 Add HF Reader 加載高頻模塊，如圖所示：3. 在彈出的窗口中選擇高頻模塊對應的串口、波特率。彈出窗口默認顯示的 Com端口即是高頻模塊對應的串口，這里為 com7，如圖 1-2 示，波特率選項分別是 9600 波特、 19200 波特、 38400 波特、 57600

32、 波特和 11520波特選擇 9600 波特，點擊 ok，進入高頻讀寫器界面 , 如圖所示 :歡迎下載20精品文庫4. 左鍵點擊 HF讀寫器，單擊鼠標右鍵，在彈出的界面中選擇第一項 ReaderSettings and Diagnostics ，如上圖所示，進入高頻讀寫器設置界面 , 如圖所示 :5. 在下圖中可以選擇協(xié)議和設置讀取間隔后，點擊“設置”按鍵確認設置。如圖所示。歡迎下載21精品文庫6. 系統(tǒng)信息的輸入框中默認顯示的是讀取到的系統(tǒng)信息，如圖所示。7. 設置讀寫器的波特率。本實驗有五種波特率可選，分別是9600 波特、19200 波特、38400 波特、57600 波特和 11520

33、0 波特選擇 115200 波特，單擊右側(cè)“設置”按鍵。8.設置機器 ID 號，在對應的輸入框中，以十六進制數(shù)據(jù)格式輸入 1 字節(jié)，單擊右側(cè)對應的“設置”按鍵。9. 設置機器序列號， 在對應的輸入框中， 以十六進制數(shù)據(jù)格式輸入 8 字節(jié) , 單擊右側(cè)“設置”按鍵。五、知識學習1. 什么是高頻讀寫器 ?高頻 HF的射頻識別設備工作于13.56MHz頻段，系統(tǒng)通過天線線圈電感耦合來傳輸能量， 通過電感耦合的方式磁場能量下降較快。磁場信號具有明顯的讀取區(qū)域邊界。主要應用于1 米以內(nèi)的人員或物品的識別。主要遵循兩種協(xié)議：ISO/IEC14443（A、B）協(xié)議， ISO/IEC15693 協(xié)議。2. 什

34、么是波特率 ?在電子通信領域，波特率（Baud rate ）即調(diào)制速率，指的是信號被調(diào)制以后在單位時間內(nèi)的變化， 即單位時間內(nèi)載波參數(shù)變化的次數(shù)。它是對符號傳輸速率的一種度量， 1 波特即指每秒傳輸1 個符號。波特（ Baud，單位符號：Bd）這一單位是以法國人Jean-Maurice-émileBaudot (1845-1903)的姓氏來命名的，他是電傳打字機（teleprinter）與Baudot 碼（ Baudot code ）的發(fā)明人，數(shù)位通信的先驅(qū)之一。歡迎下載22精品文庫3.2實驗二ISO14443A協(xié)議下標簽密鑰修改實驗一、實驗目的密鑰是卡的重要組成部分， 只有輸入正確

35、的密鑰才能讀到卡中的信息， 同時出于其安全性考慮，密鑰會經(jīng)常變更。該實驗指導學生對 ISO 14443A 協(xié)議中的 S50卡進行密鑰修改。一方面讓學生了解 S50卡的工作原理， 另一方面讓學生清楚的認識到 S50卡的數(shù)據(jù)組成， 從而進一步加深對高頻讀寫器以及 ISO 14443A 協(xié)議的理解。二、實驗器材1. RFID 實驗箱2. USB傳輸線一根3. S50 卡一張4. 計算機一臺三、實驗內(nèi)容1. 修改卡的密鑰。2. 根據(jù)新的密鑰讀取卡片數(shù)據(jù)。四、實驗步驟1. 打開 RFID實驗箱，連接好實驗箱和電腦，啟動電源。2. 取 S50卡一張，放置于高頻讀寫器天線上。3. 打開讀寫器控制軟件，設置好

36、讀寫器的相應 COM端口以及波特率（具體步驟見實驗一） ，在 Protocol 下拉式選項中選擇 14443A模塊，進入 14443A 模塊界面，如圖所示：歡迎下載23精品文庫4. 讀取卡的密鑰數(shù)據(jù)：（1）讀數(shù)據(jù)塊一欄中，選擇讀取卡的狀態(tài)：Idle或 All 。Idle表示讀取空閑狀態(tài)的卡，所謂空閑的狀態(tài)是指卡沒有被掛起，即沒有被執(zhí)行 Halt 操作。 All 表示讀取所有的卡，不管是否被掛起。 因為此時并沒有對卡進行掛起操作， 所以可以在兩種狀態(tài)中任選一種。（2）選擇尋址方式，扇區(qū)，起始塊和塊的數(shù)量。尋址方式有兩種：扇區(qū)尋址和塊尋址。這里選擇扇區(qū)尋址 （塊尋址對初學者來說容易弄不清， 這里不

37、做演示）?？ü?16 個扇區(qū)，每個扇區(qū)有 4 個塊 ( 詳情請參照知識學習 ) 。那么必須選擇同一個扇區(qū)的數(shù)據(jù)塊，而不能跨區(qū)選擇。 由于本實驗只關心密鑰， 所以只用選擇扇區(qū)的第 4 塊（塊從 0 開始計數(shù)，下同）。在這里選擇第 2 扇區(qū)的第 3 塊。（3）選取卡的密鑰類型： Key A 和 Key B。Key A 和 Key B 是卡的兩種密鑰，要選擇好 Key，然后輸入相對應的密鑰，才可以對卡進行讀寫操作。還有一個要說明的就是每個扇區(qū)的密鑰不一定相同， 一定要輸入所選擇扇區(qū)對應的密鑰。 初始狀態(tài)下 Key A 和 Key B 均為 FF-FF-FF-FF-FF-FF 。（4）選擇讀卡操作。整

38、個操作的過程如圖所示：（5）記錄讀取到的數(shù)據(jù)，這里讀到的數(shù)據(jù)如圖所示：密鑰 A在所有狀態(tài)下被隱藏，密鑰B為 FF-FF-FF-FF-FF-FF 。5.對卡的密鑰進行修改：（1）選擇寫卡的狀態(tài)： Idle或 All ；（2）選擇起始塊和塊的數(shù)量。在這里選擇第2 扇區(qū)的第 3 塊；（5）選取卡的密鑰類型： Key A 和 Key B。這里輸入相應的密鑰FF-FF-FF-FF-FF-FF；（6）輸入要修改的密鑰。 在這里必須按格式進行輸入密鑰 A（6 字節(jié)）存取控制（ 4 字節(jié)） 密鑰 B（6 字節(jié)）。在這里更改密鑰B 為 FF FF FF FF FF 00 。（7）整個輸入過程如圖所示：歡迎下載2

39、4精品文庫6. 系統(tǒng)提示操作成功。7. 利用修改的密鑰來讀取卡片數(shù)據(jù)：（1）選擇寫卡的狀態(tài)： Idle 或 All ；（2）選擇起始塊和塊的數(shù)量。在這里選擇第 2 扇區(qū)的第 3 塊；（3）選取卡的密鑰類型： Key A 和 Key B。選擇 Key B，輸入剛才修改之后的密鑰 FF FF FF FF FF 00 ；（4）如果能讀到數(shù)據(jù)，說明密鑰修改成功。8. 選擇第 8 扇區(qū)對其進行密碼修改。9. 利用修改之后的密碼讀取卡片。五、知識學習S50 卡有 1k bytes 共 16 個扇區(qū)，每個扇區(qū)有 4 個塊，其中第 1 扇區(qū)第 0 塊是卡序列號，是只讀的，不能寫。 密鑰存放在每個扇區(qū)的塊 3。

40、 算存儲密鑰塊的算法是： x=s*4+3; 其中 s 表示扇區(qū)號（ 015）。1 、M1卡分為 16 個扇區(qū)，每個扇區(qū)由 4 塊（塊 0、塊 1、塊 2、塊 3）組成，（也將 16 個扇區(qū)的 64 個塊按絕對地址編號為 063）。2 、第 0 扇區(qū)的塊 0（即絕對地址 0 塊），它用于存放廠商代碼，已經(jīng)固化，不可更改。3 、每個扇區(qū)的塊 0、塊 1、塊 2 為數(shù)據(jù)塊，可用于存貯數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)塊可作兩種應用： 用作一般的數(shù)據(jù)保存，可以進行讀、寫操作。 用作數(shù)據(jù)值，可以進行初始化值、加值、減值、讀值操作。4 、每個扇區(qū)的塊 3 為控制塊，包括了密鑰 A、存取控制、密鑰 B。具體結(jié)構(gòu)為：密鑰 A（6 字

41、節(jié)） 存取控制（ 4 字節(jié)） 密鑰 B（6 字節(jié)）。3.3實驗三ISO14443A協(xié)議下存取控制位修改實驗一、實驗目的存取控制位是 S50卡的重要組成部分， 它可以控制數(shù)據(jù)塊的讀寫狀態(tài)以及加值減值等相關操作。該實驗指導學生對ISO 14443A 協(xié)議中的 S50 卡進行存取控制位的修改。一方面讓學生了解S50卡的工作原理，另一方面讓學生清楚的認識到S50 卡每個數(shù)據(jù)所代表的含義，從而進一步加深對高頻讀寫器以及ISO 14443A 協(xié)議的理解。歡迎下載25精品文庫二、實驗器材1. RFID 實驗箱2. S50 卡一張3. 計算機一臺三、實驗內(nèi)容修改卡的存取控制位。四、實驗步驟1. 打開 RFID

42、實驗箱，連接好實驗箱和電腦，啟動電源。2. 取 S50卡一張，放置于高頻讀寫器天線上。3. 打開讀寫器后臺控制軟件， 設置好讀寫器的相應 COM端口以及波特率 （具體步驟見實驗一），右鍵選擇 14443A模塊，進入 14443A模塊界面，如圖所示：4. 讀取卡的密鑰數(shù)據(jù)：（1）在讀數(shù)據(jù)塊一欄中，選擇讀取卡的狀態(tài)：Idle或 All 。Idle表示讀取空閑狀態(tài)的卡，所謂空閑的狀態(tài)是指卡沒有被掛起，即沒有被執(zhí)行 Halt 操作。 All 表示讀取所有的卡，不管是否被掛起。因為此時并沒有對卡進行掛起操作，所以可以在兩種狀態(tài)中任選一種。（2）選擇尋址方式，扇區(qū)，起始塊和塊的數(shù)量。尋址方式有兩種：扇區(qū)尋

43、址和塊尋址。這里選擇扇區(qū)尋址（塊尋址較難，放在后續(xù)實驗中研究）?？ü矚g迎下載26精品文庫16 個扇區(qū)，每個扇區(qū)有 4 個塊 ( 詳情請參照知識學習 ) 。那么必須選擇同一個扇區(qū)的數(shù)據(jù)塊，而不能跨區(qū)選擇。 由于本實驗只關心密鑰， 所以只用選擇扇區(qū)的第 3 塊（塊從 0 開始計數(shù)，下同）。在這里選擇第 2 扇區(qū)的第 3 塊。（3）選取卡的密鑰類型： Key A 和 Key B。Key A 和 Key B 是卡的兩種密鑰，要選擇好 Key，然后輸入相對應的密鑰，才可以對卡進行讀寫操作。還有一個要說明的就是每個扇區(qū)的密鑰不一定相同， 一定要輸入所選擇扇區(qū)對應的密鑰。 初始狀態(tài)下 Key A 和 Key B 均為 FF-FF-FF-FF-FF-FF 。（4）選擇讀卡操作。整個操作的過程如圖所示：（5）記錄讀取到的數(shù)據(jù)，這里讀到的數(shù)據(jù)如圖所示：該數(shù)據(jù)表示扇區(qū)2 的存取控制位為FF 07 80 69 ，表示對數(shù)據(jù)塊 0,1,2對密鑰或者驗證成功之后可以進行讀卡，寫卡，增值，減值操作。數(shù)據(jù)塊3 的存取控制位 C13 C23 C33=001，表示：密鑰 A：