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1、By sosoRFID一、概述1二、系统组成2三、非接触式IC卡M1卡21、外观22、结构23、功能34、Mifare 1 S50卡存储EEPROM5四、读卡器MFRC52271、内部框图72、电路图83、MFRC522支持的三种接口94、工作过程9五、结果12一、概述通过点名、磁卡和接触式IC卡等方式对学生的到课情况进行考勤、记录管理，既耗时又相互干扰；而非接触式RFID学生考勤系统实现了利用无线射频识别技术 对学生考勤管理，既方便、快捷，又省时。而且通过物联网和PC机终端对数据进行处理。二、系统组成学生智能考勤系统由四大部分组成，非接触式IC卡、读卡器、单片机及PC终端。如下图学生考勤系统
2、组成1. 当保存有学生基本信息的IC卡进入读卡器天线作用范围内时，卡片获得能量以维持卡内部电路工作；2. 单片机负责控制读卡器进行一系列“寻卡防冲突选卡读/写卡”操作，如果成功，将读取到卡片上的学生信息；3. 单片机将学生信息发送到PC终端，由PC机对一步对数据进行处理。三、非接触式IC卡Mifare One卡1、外观 非接触式IC卡2、结构非接触式IC卡的薄膜结构卡内部结构3、功能功能框图读卡器通过天线发射激励信号(一组固定频率的电磁波)，IC卡进入读写器工作区内，被读写器信号激励。在电磁波的激励下，卡内的LC串联谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有一个单向导通的
3、电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当所积累的电荷达到2 V时，此电容可以作为电源为其他电路提供工作电压，供卡内集成电路工作所需。（1）ATR模块：Answer To Request(“请求之应答”)当一张MIFARE 1卡处在读写器的天线工作范围之内时，程序员控制读写器向卡发出Request all(或Request std)命令后，卡的ATR将启动，将卡片块 0 中2个字节的卡类型号(TagType)传送给读写器，建立卡与读写器的第一步通信联络。如果不进行第一步的ATR工作，读写器对卡的其他操作(读/写操作等)将不会进行。 （2）AntiCollision模块：防(卡片)冲突功能
4、如果有多张MIFARE 1卡处在读写器的天线工作范围之内，则AntiCollision模块的防冲突功能将被启动工作。读写器将会首先与每一张卡进行通信，读取每一张卡的序列号(Serial Number)。由于每一张MIFARE 1卡都具有惟一的序列号，决不会相同，因此程序员将启动读写器中的AntiCollision防重叠功能配合卡上的防重叠功能模块，根据卡序列号来选定其中一张卡。被选中的卡将被激活，可以与读写器进行数据交换；而未被选中的卡处于等待状态，随时准备与读写器进行通信。AntiCollision模块(防重叠功能)启动工作时，读写器将得到卡片的序列号(Serial Number)。序列号存
5、储在卡的Block 0中，共有5个字节，实际有用的为4个字节，另一个字节为序列号的校验字节 。（3）Select Application 模块：卡片的选择当卡与读写器完成了上述两个步骤，读写器要想对卡进行读/写操作时，必须对卡进行“Select”操作，以使卡真正地被选中。被选中的卡将卡片上存储在Block 0中的卡容量“Size” 字节传送给读写器。当读写器收到这一字节后，方可对卡进行进一步的操作，如密码验证等。 （4）Authentication & Access Control 模块：认证及存取控制模块完成上述的三个步骤后，读写器对卡进行读/写操作之前，必须对卡上已经设置的密码进行认证，如
6、果匹配，则允许进一步的读/写操作。 MIFARE 1 卡上有16个扇区，每个扇区都可分别设置各自的密码，互不干涉，必须分别加以认证，才能对该扇区进行下一步的操作。因此每个扇区可独立地应用于一个应用场合，整个卡可以设计成一卡多用(一卡通)的形式来应用。密码的认证采用了三次相互认证的方法，具有很高的安全性。如果事先不知卡上的密码，则因密码的变化可以极其复杂，试图靠猜测密码而打开卡上一个扇区的可能性几乎为零。（5）Control & Arithmetic Unit：控制及算术运算单元这一单元是整个卡的控制中心，是卡的“头脑”。它主要对卡的各个单元进行操作控制，协调卡的各个步骤；同时它还对各种收/发的
7、数据进行算术运算处理、递增/递减处理和CRC运算处理等，是卡中内建的中央微处理器(MCU)单元。 （6）RAM/ROM 单元 RAM主要配合控制及算术运算单元，将运算的结果进行暂时存储，例如将需存储的数据由控制及算术运算单元取出送到EEPROM存储器中；将需要传送给读写器的数据由控制及算术运算单元取出，经过RF射频接口电路的处理，通过卡片上的天线传送给读写器。RAM中的数据在卡失掉电源后(卡片离开读写器天线的有效工作范围)将会丢失。 同时，ROM中则固化了卡运行所需要的必要的程序指令，由控制及算术运算单元取出，对每个单元进行指令控制，使卡能有条不紊地与读写器进行数据通信。 （7）Crypto
8、Unit：数据加密单元该单元完成对数据的加密处理及密码保护。加密的算法可以为DES标准算法或其他。（8）EEPROM存储器及其接口电路：EEPROM INTERFACE/EEPROM MEMORY 该单元主要用于存储用户数据，在卡失掉电源后(卡片离开读写器天线的有效工作范围)数据仍将被保持。4、Mifare 1 S50卡存储EEPROM EEPROMMifare 1卡内部有1的EEPROM,分成015共16个扇区，每个扇区分成03共4块，每块16字节。1、扇区0的块0是厂商标志字节，保存着只读的卡信息及厂商信息，比如：AF A7 3E 00 36 08 04 00 99 44 30 43 31
9、 34 36 16前面四个字节AF A7 3E 00 36是卡序列号，08是卡容量，04 00是卡类型，后面是厂商自定义的一些信息。2、每个扇区的块0保存着该块的密钥A密钥B及该块的访问条件，第个扇区都有自己的一套密钥及访问条件，其中，4个字节的访问条件是对每个扇区4个块的读写定义，格式如下：字节9备用默认值为0x69，_b是取反。分成C10C13，C20C23，C30C33对块0、块1、块2存取控制X（02）：对块3存取控制：比如块3的16字节如下：00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF前面6个字节是密钥A，因为Read永远为Never
10、，所以读到的都是0x00,最后的6字节是密钥B，其值一为0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF，中间的4个字节是访问条件，有：C1X0.2C2X0.2C3X0.20 0 0C1X3C2X3C3X30 0 1对应上表，可得出对该扇区块的存取控制条件。四、读卡器MFRC522MF RC522 是应用于 13.56MHz 非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一员。是 NXP 公司针对“三表”应用推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，是智能仪表和便携式手持设备研发的较好选择。 MF RC522 利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MHz 下所有类型
11、的被动非接触式通信方式和协议。支持ISO14443A的多层应用。其内部发送器部分可驱动读写器天线与 ISO 14443A/MIFARE卡和应答机的通信，无需其它的电路。接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于处理 ISO14443A 兼容的应答器信号。数字部分处理 ISO14443A 帧和错误检测（奇偶CRC）。 此外，它还支持快速 CRYPTO1 加密算法， 用于验证 MIFARE 系列产品。 MFRC522支持 MIFARE更高速的非接触式通信，双向数据传输速率高达 424kbit/s。 作为 13.56MHz 高集成度读写卡系列芯片家族的新成员，MF RC522与 MF RC5
12、00 和MF RC530 有不少相似之处，同时也具备诸多特点和差异。它与主机间的通信采用连线较少的串行通信，且可根据不同的用户需求，选取 SPI、I2C 或串行 UART(类似 RS232)模式之一，有利于减少连线，缩小 PCB板体积，降低成本。1、内部框图（1） MFRC522支持SPI、I2C、UART接口；（2） 64字节发送和接收的FIFO缓存；（3） 4页，每页16个寄存器，共64个寄存器；（4） 具有硬件掉电、软件掉电、发送掉电三种节电模式；（5） 支持 ISO/IEC 14443 TypeA和 MIFARE通信协议；2、电路图3、MFRC522支持的三种接口定义如下：模块使用的是
13、SPI接口，与单片机接口如下：4、工作过程对卡的操作分成四步：寻卡防冲突选卡读/写卡；Mifare_One卡片命令MF522命令字MFRC522发送与接收卡数据暂存于FIFO中；（1） 寻卡向FIFO中写入PICC_REQIDL命令，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO中数据通过天线发送出去，此时若有卡在天线作用范围内，将识别命令，并返回卡类型；卡类型（TagType）：0x4400 = Mifare_UltraLight0x0400 = Mifare_One(S50)0x0200 = Mifare_One(S70)0x0800 = Mifare_Pro(X)0x4403 = Mif
14、are_DESFire关于下面两条命令的区别：第一条命令读取完卡后还会再次读取；第二条命令读取完卡后会等待卡离开开线作用范围，直到再次进入。（2） 防冲突向FIFO中写入PICC_ANTICOLL0x20，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO中数据通过天线发送出去，卡返回卡序列号（共5字节，第5字节是卡序列号校验码）；由于是非接触式的，同一时间天线作用范围内可能不只一张卡时，即有多于一张的MIFARE 1卡发回了卡序列号应答，则发生了冲突。此时，由于每张卡的卡序列号各不相同，MCM接收到的信息(即卡序列号)至少有1位既是0又是1(即该位的前、后半部都有副载波调制)，MCM找到第1个冲
15、突位将其置1(排除该位为0的卡)，然后查第2个，依次排除，最后不再有冲突的SN即为被选中的卡。（3） 选卡向FIFO中写入PICC_SElECTTAG0x70卡序列号，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO中数据通过天线发送出去，卡返回卡容量（对于MIFARE 1卡来说，可能为88H或08H）；（4） 对卡EEPROM读写之前要进行认证status = MFRC522_Auth(PICC_AUTHENT1A, blockAddr, sectorKeyAblockAddr/4, serNum);/认证向FIFO中写入PICC_AUTHENT1A/PICC_AUTHENT1B块地址扇区密码卡序列号，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO中数据通过天线发送出去，MIFARE 1 卡的密码认证方式： 三次相互认证的令牌原理
