《停車場計費系統》項目4本章學習目標（1）了解相關RFID標準（2）了解高頻卡相關的RFID標準（3）了解高頻卡M1數據存儲的結構（4）理解M1卡的卡號結構任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作任務要求要求在停車場計費系統中激活多張停車卡，并領取多張停車卡，完成這些卡的繳費操作。將停車過程記錄下來。任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作了解停車場系統的基本組成了解停車場系統的現狀和發展趨勢掌握停車卡的特性理解修正密勒碼的編碼規則任務目標任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作停車場系統解決方案

停車場系統現狀和發展趨勢停車計費系統軟件功能知識儲備任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作1、停車場系統解決方案隨著社會的發展，城市中的汽車越來越多。車輛集中存放管理的場所被人類提出車輛進出的秩序、車輛存放的安全性、車輛存放管理的有償性等要求。于是，智能停車場系統產品應運而生，在現代停車場管理中發揮著越來越重要的作用。任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作背景任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作1、停車場系統解決方案室內定位功能定位停車位置空車位導航和反向尋車功能管理及評價系統室內定位功能定位停車位置空車位導航和反向尋車功能管理及評價系統需求分析智能停車概念Theconceptionofsmartparking智能停車RSSI三角定位（信號定位）超寬帶技術WI-Fi指紋定位GPS定位紅外定位技術現狀·······iBeacon工作機理：iBeacon本質上是一個BLE低功耗藍牙通信模塊，每一個iBeacon具有一個獨有的ＩＤ，通過廣播的方式廣播自己獨有的id。當智能終端在iBeacon的廣播范圍內，智能終端當中相應的ＡＰＰ將會從后臺中被激發，通過這種方式來感知地理位置的變更，從而提供基于位置的服務。

基于物聯網的智能停車導航管理系統必須具備車牌識別和車牌識別和根據車牌定位停車位置的功能。車牌識別是一項多學科交叉的技術，涉及圖像處理，計算機視覺和人工智能，和它結合了以上各個學科的特點，是現代交通工程領域中研究的重點和熱點之一.室內識別工作機理車牌識別系

統

整

體

架

構場

景

演

示整體流程應用場景主要功能介紹智能停車導航APP主要功能介紹1.手機地圖服務2.手機實時定位3.實時車位查詢可動態顯示車位占用狀態及實現實時位置的地圖匹配手機周期性掃描場內ＡＰ信號，利用指紋算法判別自身位置系統可對車位進行實時控制管理，實時了解查看車位的使用信息。智能停車導航APP4.預定功能用戶可提前上網或者用手機預訂車位,完成預訂后就會收到短信確認5.車位自動引導采用最優路徑規劃和距離演算指引車輛最佳停車位置，引導車主快速找到空車位模式一模式二采用近距離（5~15cm）實現車輛通行收費采用近、中距離相結合讀卡后閘機自動打開小區業主車輛采用中距離卡（80~120cm），在車輛車窗離讀卡機箱約80~120cm時，閘機自動打開放行投入相對較少，使用方便車輛通行相對較快，車主無需打開車窗，安全、方便目前，RFID卡在停車場中的應用主要有以下2種模式，臨時訪客車輛都是遵循入場按鍵取卡，出場時保安人工收卡，交費確認后自動放行車輛，不在模式中重復說明。任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作模式2、停車場系統解決方案1）系統簡介停車場收費系統是通過計算機、網絡設備、車道管理設備搭建的一套對停車場車輛出入、場內車流引導、停車費收取工作進行管理的網絡系統，如圖4-1-1所示。任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作系統簡介1、停車場系統解決方案圖4-1-1停車場收費系統示意圖2）主要設施停車場收費系統主要設施如上圖4-1-1所示：入口：包括入口控制機、電動道閘、車輛檢測器、剩余車位顯示裝置和攝像機等設備；出口：收費管理處：管理電腦、報表打印機等。任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作主要設施1、停車場系統解決方案3）控制機當車主停車和開窗，將卡片插入卡槽后，入車指示燈閃動，即可進出停車場，如圖4-1-2所示。通常，驗卡機上可以設置三個顯示燈：綠燈顯示：卡片合法，驗卡機自動減去卡中金額，并用液晶或電子屏顯示。紅燈顯示：卡片不合法，報警音響，需要監管人員干涉。黃燈顯示：卡片合法，但需要充值，否則下次停車驗卡機報警。任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作控制機1、停車場系統解決方案圖4-1-2停車場收費系統讀卡區1、停車場系統解決方案4）引導、路線規劃車位引導系統主要用于對進出停車場的停泊車輛進行有效引導和管理。該系統可實現泊車者方便快捷泊車，并對車位進行監控，使停車場車位管理更加規范、有序，提高車位利用率；車場中車位探測采用超聲波檢測或者視頻車牌識別技術，對每個車位的占用或空閑狀況進行可靠檢測。在每個車位上方安裝超聲波探測器或者視頻探測器即可探測到有無車輛停泊在車位上，管理系統將所有探測信息實時采集到系統中，系統通過計算機實時將引導信息反饋給每個引導指示信號器。如4-1-3所示任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作引導、路線規劃任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作圖4-1-3一體式超聲波車位引導系統未來，我國智能停車場將朝著人性化、聯網化、定制化方向發展。1）人性化在停車場智能管理系統設計上，工程開發人員更多居于便捷性和車輛人員安全的考量。任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作發展趨勢2、停車場系統現狀和發展趨勢2）聯網化物聯網的迅速發展也波及停車場管理系統。停車信息納入全市公共停車信息系統，對社會公眾實時公布。市民可通過登錄網站、發送手機短信、撥打電話等方式查詢停車位信息任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作發展趨勢2、停車場系統現狀和發展趨勢3）定制化根據停車場的服務對象不同，可將停車場分為公共停車場、配建停車場和專用停車場。不同應用領域的停車場對系統軟、硬件要求也有所差異。任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作發展趨勢2、停車場系統現狀和發展趨勢3、停車計費系統軟件功能這里我們將認識停車場計費系統軟件功能，下圖4-1-4所示，是此次項目中用到的停車場計費系統軟件功能拓撲圖，該管理軟件中涉及到停車場中最基本也是最重要的3個模塊功能，分別是管理、停車取卡、結賬。下面我們一一看下各個模塊功能的說明和作用。任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作圖4-1-4停車計費管理系統基本拓撲圖3、停車計費系統軟件功能停車取卡結賬管理任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作該任務需要用到高頻RFID讀寫器和RFID高頻卡，將高頻RFID讀寫器的usb口連接至電腦usb口，如下圖4-1-5所示。1、任務環境準備任務實施任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作圖4-1-5硬件連接2、軟件操作運行停車場計費系統“ParkSys.exe”應用程序。1）激活停車場計費系統操作小區近期更新了一套停車管理系統。管理人員現需要測試功能的完整性，現需要將兩張高頻卡進行激活操作，點擊“管理”按鈕進行操作，再點擊確定，激活停車場收費系統。2）取卡操作點擊“取卡”功能，于是將激活好的張高頻卡，將卡設置在讀卡器上，使用“取卡”功能進行取卡操作，如圖4-1-6所示，在每張卡片取卡完成后，將信息填寫在表4-1-1中。任務實施任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作任務實施任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作圖4-1-6停車取卡操作界面表4-1-1取卡登記表卡號取卡時間

3）結賬操作在完成了上述操作后，模擬客戶“結賬”操作，每張停車卡停車時間統一間隔2小時（修改系統時間即可），如圖4-1-7所示，并將車牌號、停車時長、共計費用填寫在表4-1-2中。任務實施任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作圖4-1-7結賬操作界面任務實施任務一通過停車場計費系統完成停車繳費操作表4-1-2結賬信息表卡號停車時長共計費用

任務二修改停車卡數據任務二修改停車卡數據要求使用高頻卡讀寫軟件，修改1張停車卡中的數據，結果要求，該卡的停車時間比真實的停車時間少1小時。任務要求了解停車卡的種類了解M1卡的特性理解高頻卡的分類理解M1卡的內部數據存儲結構任務目標任務二修改停車卡數據停車卡概述高頻RFID停車卡提高停車卡讀寫性能知識儲備任務二修改停車卡數據1、按功能齊全性分2、按讀卡距離遠近分：近距離停車場管理系統(讀卡距離在10cm以內)，中距離停車場管理系統(讀卡距離在80cm左右)，遠距離停車場管理系統(讀卡距離1-50米可調，可實現不停車收費)。3、按使用的卡片種類分：ID卡停車場管理系統，IC卡停車場管理系統，ID/IC兼容式停車場管理系統，手機卡停車場系統，動態視頻無卡停車場系統。4、按出入口的數量分5、按停車場類型分。1、停車場概述常用的停車卡有兩種芯片，一種是感應式IC芯片停車卡，另外一種是感應式ID芯片停車卡。1）停車卡分類按卡內有無電源分有源停車卡與無源停車卡兩種；按卡的工作頻率有低頻停車卡（125或134.2kHz）、高頻停車卡（13.56MHz）、超高頻停車卡（433MHz,868~956MHz）和微波停車卡（2.45GHz）幾種。任務二修改停車卡數據1、停車卡概述2）常用停車卡類型ID卡：又稱為身份卡，是一種不可寫入的只讀式感應卡，的編號存儲在芯片EEPROM中，卡號在封卡前一次寫入，封卡后不能更改，工作頻率為125KHZ。感應距離一般在10CM內，與讀卡設備有關。遠距離ID卡：是為了滿足遠距離讀取ID卡內部序列號而出現的一種特殊ID卡，工作頻率為125KHZ。感應距離一般在0.7-1.2米內。IC卡：即智能卡，具有數據存儲功能，同時具有命令處理和數據安全保護等功能。可讀、可寫，有密碼驗證加密程序。工作頻率為13.56MHZ，感應距離一般為10CM內。遠距離IC卡：一般指超高頻或有源卡，感應距離達幾米甚至幾十米。任務二修改停車卡數據1、停車卡概述IC卡和ID卡是目前在停車卡使用中比較普遍和成熟的卡類。究竟是使用什么卡要根據讀卡器支持卡品。對于IC、ID的讀卡器來說最遠的距離是不超過1米，但是這款產品的距離不是很穩定，時間長了，距離就會變近，而且IC、ID的遠距離產品的價格是很高的。他的距離是由于這個產品所處的頻段決定的，對于這個頻段的產品能讀到不超過1米的距離稱作遠距離。停車場上還有用到另外兩種遠距離的讀卡器，一種是可以讀到5-8米，另一種可以讀到幾十米。這兩款讀卡器也都叫做遠距離讀卡器。但是他們的頻段是不一樣的，他所用的卡不是ID、IC卡都是各自專用的卡。任務二修改停車卡數據1、停車卡概述3）停車卡選配注意要點停車卡作為停車場管理系統中的一個組成部分，其工作頻率、感應距離、工作模式及其它附加功能是系統設計人員要考慮的。要根據具體的使用場所、停車卡能否支持讀卡設備的技術要求與功能要求來確定用高頻或低頻，近距離還是遠距離停車卡。任務二修改停車卡數據1、停車卡概述2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據

目前市面上用的大部分RFID卡都是高頻卡，約占80%的市場，所以本次任務中我們也使用高頻RFID卡做為停車卡，他屬于IC卡中的一員。1）ISO14443A協議的飛利浦Mifare標準IC

高頻電子標簽的典型工作頻率為13.56MHz，高頻標簽一般以無源為主，其工作能量同低頻標簽一樣，也是通過電感（磁）耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場中獲得。高頻標簽的閱讀距離一般小于1米，該頻率的感應器可以通過腐蝕或者印刷的方式制作天線。感應器一般通過負載調制的方式進行工作。2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據（1）高頻RFID特性在高頻段，電子標簽不再需要線圈進行繞制，可以通過腐蝕活著印刷的方式制作天線，下圖4-2-1所示的圖片就是一款印刷天線產品。圖4-2-1印刷天線2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據高頻RFID電子標簽一般通過負載調制的方式進行工作，也就是通過電子標簽上的負載電阻的接通和斷開促使讀寫器天線上的電壓發生變化，實現用遠距離電子標簽對天線電壓進行振幅調制。高頻系統具有以下的特性：工作頻率為13.56MHz，該頻率的波長大概為22m。除了金屬材料外，該頻率的波長可以穿過大多數的材料，但是往往會降低讀取距離，電子標簽需要離開金屬一段距離。該頻段在全球都得到認可并沒有特殊的限制。雖然該頻率的磁場區域下降很快，但是能夠產生相對均勻的讀寫區域。2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據該系統具有防沖撞特性，可以同時讀取多個電子標簽。可以把某些數據信息寫入標簽中。數據傳輸速率比低頻要快，價格不是很貴。鑒于此，高頻RFID技術在圖書管理系統、瓦斯鋼瓶的管理、服裝生產線和物流系統的管理和應用、三表預收費系統、酒店門鎖的管理、大型會議人員通道系統、固定資產的管理系統、醫藥物流系統的管理和應用、智能貨架的管理系統等方面得到了大量的應用。目前最流行的高頻卡主要有Legic，Mifare，Desfire，iCode和HIDclass等，其中以飛利浦公司出品的Mifare1S50或S70芯片居多，約占到80%。2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據（2）高頻卡分類射頻加密卡通常稱為ID卡：ID卡不可寫入用戶數據，其記錄內容僅限卡號只可由芯片廠一次性寫入，開發商只可讀出卡號加以利用，因此其卡片持有者的權限、系統功能操作要完全依賴于計算機網絡平臺數據庫的支持，主要有臺灣SYRIS的EM格式，美國HID、TI、MOTOROLA等各類ID卡。大多數學校使用的飯卡（厚度比較大的），門禁卡，屬于ID卡。射頻儲存卡通常稱為非接觸IC卡：射頻儲存卡也是通過無線電來存取信息。它是在存儲卡基礎上增加了射頻收發電路，目前主要有PHILIPS的Mifare系列卡。一些城市早期使用的公交卡，部分學校使用的飯卡，熱水卡，屬于射頻存儲卡。2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據射頻CPU卡通常稱為有源卡：是在CPU卡的基礎上增加了射頻收發電路，CPU卡擁有自己的片內操作系統COS（ChipOperatingSystem），是真正的智能卡。大城市的公交卡，金融IC卡，極少數學校的飯卡，屬于射頻CPU卡。2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據（3)高頻卡協議目前，國內常用的非接觸IC卡標準協議為ISO14443A、ISO14443B、ISO15693等。不同協議標準下，對應不同的卡：ISO14443A：普通邏輯加密卡有：Mifare1K、Mifare4K、FM11RF08、Ultralight、UltralightC、MifareMini、DesFire；CPU卡有：MifareProXT=CLTYPEA。ISO14443B：普通邏輯加密卡有：SR176、SRI512、SRI1K、SRI2K、SRI4K、SRIX4K；CPU卡有：AT88RF020T=CLTYPEB。ISO15693：一般為標簽卡NXPI.CODESLI、TITag_itHF-I、STLRI。2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據非接觸IC卡與條碼卡、磁卡、接觸式IC卡比較，具有高安全性、高可靠性、使用方便快捷的特點，這是因為在近距耦合應用中遵循了ISO/IEC14443標準。ISO/IEC14443規定了鄰近卡的物理特性；需要供給能量的場的性質與特征，以及鄰近耦合設備和鄰近卡之間的雙向通信；卡（PICCs）進入鄰近耦合設備時的輪尋，通信初始化階段的字符格式，幀結構，時序信息；非接觸的半雙功的塊傳輸協議并定義了激活和停止協議的步驟。2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據根據ISO/IEC14443A標準（是ISO14443標準中的TypeA標準），飛利浦開發了無線智能卡芯片S50，它是Mifare1IC卡（簡稱M1卡）的核心。S50卡內建4或7字節UID，1K數據存儲區，數據有密鑰保護功能，可提供白卡、印刷卡、紙質不干膠標簽、鑰匙鏈，且有多種大小規格及薄卡和厚卡，如圖4-2-2所示。圖4-2-2各種不同類型的M1卡2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據

M1卡技術指標容量為8K位（bits）=1K字節（bytes）EEPROM；分為16個扇區，每個扇區為4塊，每塊16個字節，以塊為存取單位；每個扇區有獨立的一組密碼及訪問控制；每張卡有唯一序列號，為32位；具有防沖突機制，支持多卡操作；無電源，自帶天線，內含加密控制邏輯和通訊邏輯電路；數據保存期為10年，可改寫10萬次，讀無限次；工作溫度：-20℃~50℃(濕度為90%)；工作頻率：13.56MHZ；通信速率：106KBPS；讀寫距離：10cm以內（與讀寫器有關）。2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據

2）高頻M1卡的功能組成M1卡由RF射頻接口電路和數字電路兩部分構成，如圖4-2-3所示。圖4-2-3M1卡的功能組成圖2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據（1）RF射頻接口電路M1卡的RF射頻接口電路中，波形轉換模塊接收讀寫器所發送的13.56MHz的無線電調制信號。POR（POWER-ON-RESET）模塊主要是對卡片上的各個電路進行上電復位，使各電路同步啟動工作。圖4-2-3M1卡的功能組成圖2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據（2）數字電路部分模塊ATR模塊、AntiCollision模塊、SelectApplication模塊完成M1卡的激活操作。Control&ArithmeticUnit是整個卡的控制中心，負責對卡的各個單元進行操作控制；同時它還對各種收/發的數據進行算術運算處理、遞增/遞減處理和CRC運算處理等，是卡中內建的中央微處理器(MCU)單元。圖4-2-3M1卡的功能組成圖2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據

RAM主要配合控制及算術運算單元，將運算的結果進行暫時存儲，將需要傳送給讀寫器的數據由控制及算術運算單元取出，經過RF射頻接口電路的處理后，通過卡片上的天線傳送給讀寫器。圖4-2-3M1卡的功能組成圖2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據

3）高頻ISO14443A協議的卡號操作（1）M1卡存儲結構M1卡片的存儲容量為1024×8b字長(即1KB)，采用EEPROM作為存儲介質，整個結構劃分為16個扇區，編為扇區0-15。每個扇區有4個塊(block)，分別為塊0、塊1、塊2和塊3。每個塊有16個字節，一個扇區共有16B×4=64B（如圖4-2-4所示）。圖4-2-4M1存儲結構2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據（2）M1卡卡號信息第0扇區的塊0（即絕對地址0塊）為廠商塊。廠商塊是存儲器第1個扇區(扇區0)的第1個數據塊(塊0)，它包含了IC卡廠商的數據其中：第0-3個字節為卡片的序列號；第4個字節為序列號的校驗碼；第5個字節為卡片的容量“Size”字節；第6-7個字節為卡片的類型號字節，即TagType字節；其它字節由廠商另加定義。圖4-2-4M1存儲結構2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據4）高頻M1卡激活操作當高頻閱讀器設備收到激活M1卡命令后，依次執行【尋卡】【防沖突】【選卡】動作，完成上述的三個步驟后，讀寫器對卡進行讀/寫操作之前，必須對卡上已經設置的密碼進行認證，如果匹配，則允許進一步的讀/寫操作。圖4-2-5M1卡與讀寫器的通訊框圖2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據（1）尋卡2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據（2）防沖突2、高頻RFID停車卡任務二修改停車卡數據（3）選卡3、提高停車卡讀寫性能任務二修改停車卡數據高頻（13.56Mhz）非接觸式IC卡的應用非常廣泛，例如第二代身份證，北京公交“一卡通”，廣州公交“羊城通”及大多數校園卡、門禁卡。典型的高頻13.56Mhz讀卡距離是正面3cm，側面1cm，這個距離在一些場合是非常不夠的，常常會出現刷卡刷不到，要靠很近讀卡器才能讀到的情況。如下圖4-2-6所示圖4-2-6刷卡延長神器3、提高停車卡讀寫性能任務二修改停車卡數據想要提高高頻的讀卡距離，有以下的幾個方法：1）增大讀卡器的功率：根據RFID讀卡的原理，更大的發射功率會輻射出更多的能量，自然也能帶來更遠的讀卡距離，很多的讀卡器采用USB供電，功率在200mW內，增加功率需要考慮獨立供電。如下圖4-2-7所示。2）使用更大增益的讀卡器天線：大多數的高頻讀卡器天線都是PCB天線，增大天線的增益意味著更大的PCB面積，可以向廠家定制。如下圖4-2-7所示。圖4-2-7提高讀寫距離3、提高停車卡讀寫性能任務二修改停車卡數據想要提高高頻的讀卡距離，有以下的幾個方法：3）盡量使用標準卡，不要使用小卡：接收的天線越大，捕獲到的能量就越多，出于便攜和個性化的需求，有些廠商出售鑰匙環大小甚至更小的卡片，限制了讀卡的距離，使用身份證大小的標準卡，可有效的保證讀卡距離。3、提高停車卡讀寫性能任務二修改停車卡數據4）黑科技，調整天線匹配電路：這一措施需要更高的技術實力了，在讀卡器芯片射頻輸出引腳到天線中間，需要有一部分特殊的電路，成為匹配電路，為的是在射頻頻率下對天線系統進行阻抗匹配，以實現最大功率的輸出，如果以上的方法你都嘗試過了，還是不能滿足讀卡距離的要求，或許你可以換個方案，選用超高頻RFID識別系統。1、任務環境準備將高頻讀卡器USB線連接到計算機USB口使之正常工作，如下圖4-2-8所示。任務實施任務二修改停車卡數據圖4-2-8設備連接2、軟件操作1）激活停車場計費系統操作點擊“管理”按鈕進行操作，再點擊確定，激活停車場收費系統。2）取卡操作點擊“取卡”功能，將激活好的一張高頻卡放置在讀卡器上，使用“取卡”功能進行取卡操作，如圖4-2-9所示。任務實施任務二修改停車卡數據圖4-2-9停車取卡操作界面3）運行高頻讀寫器軟件運行停車場計費系統“HFCardRW.exe”應用程序。點擊扇區1，點擊讀取數據，如圖4-2-10所示。任務實施任務二修改停車卡數據圖4-2-10扇區界面在讀取數據界面中選擇00塊，填寫密碼為ffffffffffff，顯示格式設置為中文字符，點擊讀取按鈕，在讀取數據一欄出現我們需要的數據，如下圖4-2-11所示。任務實施任務二修改停車卡數據圖4-2-11讀取數據界面切換到寫入數據界面，選擇00塊，填寫密碼為ffffffffffff，輸入格式設置為中文字符，寫入數據在原數據的基礎上加上1個小時（及加上10000），點擊寫入按鈕，如下圖4-2-12所示。任務實施任務二修改停車卡數據圖4-2-12讀取數據界面3、結果驗證1）運行停車場計費系統“ParkSys.exe”應用程序。點擊結賬功能，完成結賬操作，如下圖4-2-13所示，這時開始時間已經被改的多了1個小時。任務實施任務二修改停車卡數據圖4-2-13數據界面隨著貿易的全球化發展，RFID技術也得到廣泛的應用，這就要求RFID標簽能夠支持各種場合、各種地區的使用，所以相關的標準也就隨之產生，RFID標準的作用主要有兩點：確保協同工作的進行，規范經濟的實現，工作實施的安全性。主要目的在于通過制定、發布和實施標準，解決編碼、通信、空中接口和數據共享問題，最大程度的促進RFID技術及相關系統的應用。知識拓展1、RFID標準及標準化組織目前RFID相關標準化組織很多，按照標準的類型和使用范圍，可以分為國際標準、國家標準、行業標準。知識拓展1、RFID標準及標準化組織早在二十世紀九十年代，ISO/IEC已經開始制定集裝箱標準ISO10374標準，后來又制定集裝箱電子官方標準ISO18185，動物管理標準ISO11784/5、ISO14223等。隨著RFID技術的應用越來越廣泛，ISO/IEC認識到需要針對不同應用領域中所涉及的共同要求和屬性制定通用技術標準，而不是每一個應用技術標準都要完全獨立制定，這就是通用技術標準。知識拓展1、RFID標準及標準化組織知識拓展圖4-2-14

RFID應用1、RFID標準及標準化組織在制定物流與供應鏈ISO17363～17367系列標準時，直接引用ISO/IEC18000系列標準。通用技術標準提供的是一個基本框架，而應用標準是對它的補充和具體規定，這樣既保證不同應用領域RFID技術具有互聯互通與互操作性，又兼顧應用領域的特點，能夠很好地滿足應用領域的具體要求。應用技術標準與用戶應用系統的區別，應用技術標準針對一大類應用系統的共同屬性，而用戶應用系統針對具體的一個應用。如果用面向對象分析思想來比喻的話，把通用技術標準看成是一個基礎類，則應用技術標準就是一個派生類。知識拓展1、RFID標準及標準化組織

RFID標準體系主要包括RFID技術標準、RFID應用標準、RFID數據內容標準和RFID性能標準。其中，編碼標準和通信協議（通信接口）是爭奪比較激烈的部分，兩者也構成了RFID標準的核心。1）RFID技術標準RFID技術標準主要定義了不同頻段的空中接口及相關參數，包括基本術語、物理參數、通信協議和相關設備等，下表4-2-1所示為部分技術標準。知識拓展2、相關標準體系知識拓展2、相關標準體系表4-2-1技術標準標準號說明ISO/IEC10536密耦合射頻卡的國際標準ISO/IEC14443近耦合射頻卡的國際標準ISO/IEC15693疏耦合射頻卡的國際標準ISO/IEC18000基于貨物管理的RFID空中接口參數ISO/IEC18000-1空中接口一般參數ISO/IEC18000-2低于135KHz頻率的空中接口參數ISO/IEC18000-313.56MHz頻率的空中接口參數ISO/IEC18000-42.45GHz頻率的空中接口參數ISO/IEC18000-6860~930MHz的空中接口參數ISO/IEC18000-7433MHz頻率的空中接口參數

2）RFID應用標準RFID應用標準主要涉及特定應用領域或環境中RFID的構建規則，包括RFID在物流配送、倉儲管理、變通運輸、信息管理、動物識別、礦井安全、工業制造和休閑娛樂等領域的應用標準與規范，下表4-2-2所示為部分應用標準。知識拓展2、相關標準體系知識拓展2、相關標準體系表4-2-2應用標準標準號說明ISO/IEC10374貨運集裝箱標識標準ISO/IEC18185貨運集裝箱密封標準ISO/IEC11784畜牧業的應用－編碼結構ISO/IEC11785畜牧業的應用－技術理論ISO/IEC14223畜牧業的應用－空氣接口和協議定義ISO/IEC17363和17364一系列物流3）RFID數據內容標準RFID數據內容標準主要涉及數據協議、數據編碼規則及語法，包括編碼格式、語法標準、數據符號、數據對象、數據結構和數據安全等。RFID數據內容標準能夠支持多種編碼格式，比如支持EPCglobal和DOD等規定的編碼格式，也包括EPCglobal所規定的標簽數據格式標準，下表4-2-3所示為部分數據標準。知識拓展2、相關標準體系知識拓展2、相關標準體系表4-2-3數據內容標準標準號說明ISO/IEC15424數據載體/特征識別符ISO/IEC15418EAN、UCC應用標識符及ASCMH10數據標識符ISO/IEC15434大容量ADC媒體用的傳送語法ISO/IEC15459物品管理的唯一識別號（UID）ISO/IEC15961數據協議：應用接口ISO/IEC15962數據編碼規則和邏輯存儲功能的協議ISO/IEC15963射頻標簽（應答器）的唯一標識

4）RFID性能標準RFID性能標準主要涉及設備性能及一致性測試方法，尤其是數據結構和數據內容（即數據編碼格式及其內存分配），主要包括印制質量、設計工藝、測試規范和試驗流程等，下表4-2-4所示為部分性能標準。知識拓展2、相關標準體系表4-2-4性能標準標準號說明ISO/IEC18046RFID設備性能測試方法ISO/IEC18047有源和無源的RFID設備一致性測試方法ISO/IEC10373-6按ISO/IEC14443標準對非接觸式IC卡進行測試的方法知識拓展3、我國RFID標準化現狀以及RFID標準發展趨勢我國在2003年2月2日頒布的時候，國務院標準化行政主管部門就已經頒布的強制性國家標準GB18937《全國產品與服務統一標識代碼編制規則》規定了全國產品與服務統一代碼（NPC）的適用范圍、代碼結構及其表現形式，以2003年4月16日正式實施。全國產品與服務統一代碼是按照《全國產品與服務統一標識代碼編制規則》國家標準要求編制的全國產品與服務統一標識代碼，目前已經用于電子設備、食品、建材、汽車、農業、專業服務等領域。根據國內外對海量賦碼對象進行賦碼的一般規律，全國產品與服務統一代碼按照全數字、最長不超過十四位、便于維護機構維護和管理的原則設計，由十三位數字本體代碼和一位數字校驗碼組成，其中本體代碼采用序列順序碼或順序碼。知識拓展3、我國RFID標準化現狀以及RFID標準發展趨勢為了進一步推進我國電子標簽標準的研究和制（修）訂工作，做好標準化對電子標簽技術創新和產業發展的支撐，2005年10月信息產業部科技司批準成立“電子標簽標準工作組”。經過十多年的努力，我國RFID技術標準從無到有，標準體系逐步完善，內容不斷充實，已經發布的基礎性、應用性標準達上百項，部分國家、行業標準，下表4-2-5是部分我國發布的RFID標準。知識拓展表4-2-5相關RFID標準標準號說明GB/T14916-2006識別卡物聯特性GB/T17552-2008信息技術

識別卡金融交易卡GB/T17554.1-2006識別卡測試方法第1部分：一般特性測試GB/T17554.3-2006識別卡測試方法第3部分：帶觸電的集成電路卡及其相關接口設備GB/T20663-2006動物射頻識別代碼結構GB/T20851.1-2007電子收費專用短程通信第1部分：物理層GB/T20851.2-2007電子收費專用短程通信第2部分：數據鏈路層GB/T20851.3-2007電子收費專用短程通信第3部分：應用層GB/T20851.4-2007電子收費專用短程通信第4部分：設備應用GB/T20851.5-2007電子收費專用短程通信第5部分：物理層主要參數測試方法GB/T26934-2011集裝箱電子標簽技術規范GB/T26925-2012信息技術射頻識別2.45GHz空中接口協議GB/T29797-201313.56MHz射頻識別讀/寫設備規范GB/T31441-2015電子收費非接觸式IC卡讀寫器技術要求GB/T31442-2015電子收費CPU卡數據格式和技術要求知識拓展3、我國RFID標準化現狀以及RFID標準發展趨勢除了國家標準還有一些其他部門發布的有關RFID標準住房和城鄉建設部已頒布實施的部分RFID相關行業標準公安部已頒布實施的部分RFID相關行業標準交通運輸部已頒布實施的部分RFID相關行業標準商務部已頒布實施的部分RFID相關行業標準衛計委已頒布實施的部分RFID相關行業標準北京、上海等地也針對當地RFID技術應用的具體需求制訂了各地的地方標準，如城市公交一卡通、液化氣鋼瓶、煙花爆竹管理等。知識拓展想一想為什么要用RFID標簽技術來進行識別產品，而不用成本更低的條碼識別技術？1、我國智能停車場將朝著

、

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方向發展。2、M1卡的卡號信息是存儲在卡的第__________區的第________塊中。3、RFID相關標準化按照標準的類型和使用范圍分類，可以分為

標準、

標準、

標準。4、M1卡遵循的是下面哪一種協議標準（）A:ISO14443A B:ISO14443B C:ISO156935、總結高頻RFID卡的分類有哪些？項目習題THANKS！《公交管理系統》項目5本章學習目標（1）了解通信系統的組成（2）了解RFID天線技術的特點（3）理解RFID信號編碼和調制技術（4）理解RFID中二進制樹形算法的工作原理任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡任務要求使用公交卡管理系統軟件完成公交卡的發卡操作，要求開戶一張學生卡，初始金額為100元，并驗證其內部數據存儲的情況。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡了解RFID通信的物理學原理理解天線的主要參數和RFID通信性能的關系了解RFID的編碼過程了解RFID的調制技術任務目標任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡

RFID通信的物理學原理RFID信號的編碼與調制防碰撞技術知識儲備任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡1、

RFID通信的物理學原理

通信在不同的環境下有不同的解釋，在出現電波傳遞通信后通信被單一解釋為信息的傳遞，是指由一地向另一地進行信息的傳輸與交換，其目的是傳輸消息。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡實現信息傳遞所需的一切技術設備和傳輸媒質的合稱為通信系統。下圖5-1-1所示為通信系統組成圖。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡1、

RFID通信的物理學原理圖5-1-1通信系統組成1）天線技術

RFID設備的通信核心是天線，所以天線設計的好壞直接影響到RFID標簽的讀寫效果，不同頻段工作的RFID標簽，其對天線的要求也是不同的。RFID系統中天線分為標簽天線和讀寫器天線。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡1、

RFID通信的物理學原理

天線的目標是傳輸最大的能量進出標簽芯片。這需要仔細設計天線和自由空間以及其相連的標簽芯片的匹配。假設在零售商品中使用，如果頻帶是435MHz，2.45GHz和5.8GHz，那么RFID系統的天線必須要做到：體積足夠小.有全向或半球覆蓋的方向性；提供最大可能的信號給標簽的芯片；無論物品什么方向，天線的極化都能與讀寫機的詢問信號相匹配；具有魯棒性。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡1、

RFID通信的物理學原理

電子標簽和讀寫器通過各自的天線構建起兩者之間的非接觸信息傳輸通道，如圖5-1-2所示。無論是射頻標簽還是讀寫器的正常工作，都離不開天線或耦合線圈：。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡1、

RFID通信的物理學原理

圖5-1-2RFID讀寫器、標簽天線構成示意圖

RFID天線制作技術主要有蝕刻法、線圈繞制法和印刷天線三種。其中，RFID導電油墨印刷天線是發展的一種新技術。以上RFID標簽天線的制作方法分別適用于不同頻率的RFID電子標簽產品。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡1、

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RFID通信的物理學原理圖5-1-3RFID天線各種款式2）RFID天線的主要參數

天線的基本功能就是能量轉換和定向輻射，所謂天線的參數，就是能定量表征其能量轉換和定向輻射能力的量。（1）增益系數增益系數是綜合衡量天線能量轉換和方向特性的參數，它的定義為：方向系數與天線效率的乘積。天線方向系數和越高，則增益系數也就越高。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡1、

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RFID通信的物理學原理立體視圖垂直視圖水平視圖圖5-1-4信號方向視圖（2）方向系數在離天線某一距離處，天線在最大輻射方向上的輻射功率流密度與相同輻射功率的理想無方向性天線在同一距離處的輻射功率流密度之比。（3）阻抗天線可以看做是一個諧振回路。一個諧振回路當然有其阻抗。我們對阻抗的要求就是匹配：和天線相連的電路必須有與天線一樣的阻抗。和天線相連的是饋線，饋線的阻抗是確定的，所以我們希望天線的阻抗和饋線一樣。RFIDUHF天線系統使用50Ω阻抗的饋線。（4）極化方式天線的極化是指天線輻射時形成的電場強度方向。一般而言，特指為該天線在最大輻射方向上的電場的空間取向。天線的極化方式主要分為線極化和圓極化。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡1、

RFID通信的物理學原理線極化當收信天線的極化方向與線極化方向一致(電場方向)時，感應出的信號最大;隨著收信天線的極化方向與線極化方向偏離越來越多時，感應出的信號越小;當收信天線的極化方向與線極化方向正交(磁場方向)時，感應出的信號為零。圓極化無論收信天線的極化方向如何，感應出的信號都是相同的，不會有什么差別。所以，采用圓極化方式，使得系統對天線的方位敏感性降低。

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RFID通信的物理學原理（5）駐波比駐波比的含義：駐波比就是一個數值，用來表示天線和電波發射臺是否匹配。如果駐波比的值等于1，則表示發射傳輸給天線的電波沒有任何反射，全部發射出去，這是最理想的情況.如果駐波比值大于1，則表示有一部分電波被反射回來，最終變成熱量，使得饋線升溫。被反射的電波在發射臺輸出口也可產生相當高的電壓，有可能損壞發射臺。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡1、

RFID通信的物理學原理

在通信系統中，信息在發送過程中，要進行編碼，而RFID本質上就是一種無線通信技術，所以其也需要對發送的信息進行編碼。在通信理論中，編碼是對原始信息符號按一定的數學規則所進行的變換。編碼的目的是要使信息能夠在保證一定質量的條件下盡可能迅速地傳輸至信宿。在通信中一般要解決兩個問題：一是在不失真或允許一定程度失真的條件下，如何用盡可能少的符號來傳遞信息，這是信源編碼問題；其次是在信道存在干擾的情況下，如何增加信號的抗干擾能力，同時又使信息傳輸率最大，這是信道編碼問題。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制1）RFID編碼

RFID系統的結構與通信系統的基本模型結構相類似，滿足了通信功能的基本要求，其讀寫器和電子標簽之間的數據傳輸構成了與基本通信模型相類似的結構。讀寫器與電子標簽之間的數據傳輸需要三個主要功能塊，如圖5-1-5所示。按讀寫器到電子標簽的數據傳輸方向，RFID系統的通信模型主要由讀寫器(發送器)中的信號編碼(信號處理)和調制器(載波電路)，傳輸介質(信道)，以及電子標簽(接收器)中的解調器(載波回路)和信號譯碼(信號處理)組成。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制圖5-1-5RFID系統信號結構信號編碼系統的作用是對要傳輸的信息進行編碼，以便傳輸信號能夠盡可能最佳地與信道相匹配，這樣的處理包括了給信息提供某種程度的保護，以防止信息受干擾或相碰撞，以及對某些信號特性的蓄意改變。調制器用于改變高頻載波信號，即使載波信號的振幅、頻率或相位與調制的基帶信號相關。RFID系統信道的傳輸介質為磁場和電磁波。解調器的作用是解調獲取信號，以便再生基帶信號。信號譯碼的作用則是對從解調器傳來的基帶信號進行譯碼，將其恢復成原來的信息，并識別和糾正傳輸錯誤。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制

RFID數據傳輸常用的編碼格式（1）反向不歸零(NRZ)編碼任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制圖5-1-6NRZ編碼此碼型不宜傳輸，有以下原因：有直流，一般信道難于傳輸零頻附近的頻率分量;收端判決門限與信號功率有關，不方便使用;不能直接用來提取位同步信號，因為在NRZ中不含位同步信號頻率成分;要求傳輸線有一根接地。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制（2）曼徹斯特(Manchester)編碼

曼徹斯特編碼也被稱為分相編碼(Split-PhaseCoding)。在曼徹斯特編碼中，某位的值是由該位長度內半個位周期時電平的變化(上升/下降)來表示的，任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制圖5-1-7曼徹斯特編碼

曼徹斯特編碼在采用負載波的負載調制或者反向散射調制時，通常用于從電子標簽到讀寫器的數據傳輸，因為這有利于發現數據傳輸的錯誤。這是因為在位長度內，“沒有變化”的狀態是不允許的。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制

(3)單極性歸零(UnipolarRZ)編碼

單極性歸零編碼在第一個半個位周期中的高電平表示二進制“1”，而持續整個位周期內的低電平信號表示二進制“0”，如圖5-1-8所示。單極性歸零編碼可用來提取位同步信號。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制圖5-1-8單極性歸零編碼（4）米勒(Miller)編碼米勒編碼在半個位周期內的任意邊沿表示二進制“1”，而經過下一個位周期中不變的電平表示二進制“0”。位周期開始時產生電平交變，如圖5-1-9所示。因此，對接收器來說，位節拍比較容易重建。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制圖5-1-9米勒編碼（5）差動編碼差動編碼中，每個要傳輸的二進制“1”都會引起信號電平的變化，而對于二進制“0”，信號電平保持不變，如圖7所示。用XOR門的D觸發器就能很容易地從NRZ信號中產生差動編碼，具體電路如圖5-1-10所示。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制圖5-1-10差動編碼2）選擇編碼方式需要考慮的因素（1）編碼方式的選擇要考慮電子標簽的供電能力

在RFID系統中使用的電子標簽常常是無源的，而無源標簽需要在讀寫器的通信過程中獲得自身所需的能量供應。為了保證系統的正常工作，信道編碼方式首先必須保證不能中斷讀寫器對電子標簽的能量供應。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制（2）編碼方式的選擇要考慮電子標簽的檢錯能力

出于保障系統可靠工作的需要，還必須在編碼中提供數據級的校驗保護，編碼方式應該提供這種功能。可以根據碼型的變化來判斷是否發生誤碼或有電子標簽沖突發生，在實際的數據傳輸中，由于信道中干擾的存在,數據必然會在傳輸過程中發生錯誤,這時要求信道編碼能夠提供一定程度的檢測錯誤的能力，曼徹斯特編碼、差動雙向編碼、單極性歸零編碼具有較強的編碼檢錯能力。（3）編碼方式的選擇要考慮電子標簽時鐘的提取

在電子標簽芯片中,一般不會有時鐘電路,電子標簽芯片一般需要在讀寫器發來的碼流中提取時鐘。曼徹斯特編碼、密勒編碼、差動雙向編碼容易使電標簽提取時鐘。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制3）RFID信號調制調制就是對信號源的信息進行處理加到載波上，使其變為適合于信道傳輸的形式的過程，就是使載波隨信號而改變的技術。一般來說，信源含有直流分量和頻率較低的頻率分量，稱為基帶信號。基帶信號往往不能作為傳輸信號，因為根據無線傳播的天線理論，天線尺寸與被輻射信號的波長相比擬時(波長的1/10~1)，才能進行傳播，如果是一個低頻信號，如30kHz信號，發射該信號的天線要接近10km。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制

數字調制是指用數字基帶信號對載波的某些參數進行控制，使載波的這些參量隨基帶信號的變化的變化而變化。數字調制一般指調制信號是離散的，而載波是連續波的調制方式。數字調制有振幅鍵控、移頻鍵控和移相鍵控等。（1）振幅鍵控（ASK）ASK也叫幅度調制，簡稱調幅，是通過改變載波信號的振幅大小來表示數字信號“1”和“0“的方法。相當于模擬信號中的調幅,只不過與載頻信號相乘的是二進制數碼而已,幅移就是把頻率、相位作為常量，而把振幅作為變量，信息比特是通過載波的幅度來傳遞的。二進制振幅鍵控(2ASK)由于調制信號只有0或1兩個電平，相乘的結果相當于將載頻或者任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制關斷，或者接通，它的實際意義是當調制的數字信號為“1”時，傳輸載波當調制的數字信號為“0”時，不傳輸載波，原理框圖如圖5-1-8所，其中s(t)為基帶矩形脈沖，一般載波信號用余弦信號，而調制信號是把數字序列轉換成單極性的基帶矩形脈沖序列，而這個通斷鍵控的作用就是把這個輸出與載波相乘，就可以把頻譜搬移到載波頻率附近,實現2ASK，波形如圖5-1-12所示。2ASK是一種相對簡單的調制方式,調幅技術實現起來簡單，但容易受增益變化的影響，抗干擾能力較差，是一種低效的調制技術。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制圖5-1-12振幅鍵控（2）頻移鍵控（FSK）以數字信號控制載波頻率變化的調制方式，稱為頻移鍵控(FSK)。根據已調波的相位連續與否，頻移鍵控分為兩類：相位不連續的頻移鍵控和相位連續的頻移鍵控。頻移鍵控是信息傳輸中使用得較早的一種調制方式，它的主要優點是：實現起來較容易，抗噪聲與抗衰減的性能較好。在中低速數據傳輸中得到了廣泛的應用。頻移鍵控如圖5-1-13所示。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制圖5-1-13頻移鍵控（3）相移鍵控（PSK）一種用載波相位表示輸入信號信息的調制技術。移相鍵控分為絕對移相和相對移相兩種。以未調載波的相位作為基準的相位調制叫作絕對移相。以二進制調相為例，取碼元為“1”時，調制后載波與未調載波同相；取碼元為“0”時，調制后載波與未調載波反相；“1”和“0”時調制后載波相位差180°。相移鍵控如圖5-1-14所示。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、

RFID信號的編碼與調制圖5-1-14相移鍵控1）無線射頻識別技術中的碰撞在RFID系統工作的時候，可能會有多個射頻標簽同時響應閱讀器的詢問，也有可能多個標簽處在多個閱讀器的工作范圍內，這樣一來他們之間的數據通信就可能產生通信的沖突和造成數據的相互干擾，這種干擾稱為碰撞。為了防止這些碰撞的產生，在RFID系統中運用了數據校驗和防碰撞算法來分別加以解決。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡3、

防碰撞技術2）二進制樹搜索算法在算法執行過程中，讀寫器要多次發送命令給電子標簽，每次命令都把標簽分成兩組，多次分組后最終得到唯一的一個標簽。在這個分組過程中，將對應的命令參數以節點的形式存儲起來，就可以得到一個數據的分叉樹，而所有的這些數據節點又是以二進制的形式出現的，所以稱為“二進制樹”。下面以下面這四個電子標簽為例說明搜索的過程。這四個電子標簽的序列號分別為：電子標簽1:10110010電子標簽2:10100011電子標簽3:10110011電子標簽4:11100011任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡3、

防碰撞技術重復操作的讀寫器發送請求命令,依次選擇命令參數為（≤11111111,10111111,10101111）。序列號11111111，是本例中系統最大可能的8位序列號。讀寫器作用范圍內的所有電子標簽的序列號都應小于或等于11111111，因此，處于讀寫器作用范圍內的所有電子標簽都應對該命令作出應答。具體過程如下圖5-1-15所示。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡3、

防碰撞技術任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡3、

防碰撞技術圖5-1-15二進制樹形算法任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡3、

防碰撞技術上述過程可以形象地用二進制樹來表達，如下圖5-1-16所示。圖5-1-16二進制樹表達圖觀察下表5-1-1所示的4個卡號，根據二進制樹形搜索算法算出最終迭代出的卡號結果。任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡向下傳輸請求≤11111111第一次迭代請求第二次迭代請求第三次迭代讀寫器→標簽向上傳輸

標簽1

00001101

標簽2

01001001

標簽3

00001011

標簽4

00001001

表5-1-1二進制樹形搜索表該任務需要用到高頻RFID讀寫器和RFID高頻卡，將高頻RFID讀寫器的usb口連接至電腦usb口，如下圖5-1-17所示。1、任務環境準備任務實施圖5-1-17

設備連接圖任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡2、讀取卡號步驟1：打開公交卡管理系統軟件，點擊發卡模塊，選擇學生卡，金額輸入100，點擊確認激活，如下圖5-1-18所示。任務實施任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡圖5-1-18激活卡任務實施任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡步驟2：打開高頻卡測試管理軟件，首先連接端口，確保連接成功。步驟3：對要讀取的數據扇區設置讀取密碼。步驟4：讀取下列表格中的數據并填入下表5-1-2中。任務實施任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡表5-1-2相關扇區數據扇區塊數據00

1

2

3

10

1

2

3任務實施任務一使用高頻RFID讀寫器發布公交卡3、結果分析本次存儲的100元錢，是在扇區_________塊__________中。任務二公交卡數據結構分析任務二公交卡數據結構分析使用高頻RFID讀寫軟件，對高頻公交卡進行內部數據讀寫操作，從而獲取高頻RFID卡的存儲結構。任務要求了解M1卡的數據存儲結構理解如何配置控制塊數據了解高頻卡的發展趨勢了解什么是CPU卡任務目標任務二公交卡數據結構分析M1卡數據存儲結構CPU卡知識儲備任務二公交卡數據結構分析高頻M1卡被激活后，經過三次密碼認證，如果匹配，則允許進一步的讀/寫操作。M1卡片的存儲容量為1024×8b字長(即1KB)，采用EEPROM作為存儲介質，1、M1卡數據存儲結構任務二公交卡數據結構分析圖5-2-1M1存儲結構

每個扇區的塊0、塊1、塊2為數據塊，可用于存儲數據(扇區0只有兩個數據塊和一個只讀的廠商塊)，每個塊有16個字節。數據塊可以被以下的訪問控制位(accessbits)配置為讀寫塊或值塊。任務二公交卡數據結構分析1、M1卡數據存儲結構圖5-2-1M1存儲結構值塊有一個固定的數據格式，可以進行錯誤檢測和糾正并備份管理。值塊只能在值塊格式的寫操作時產生。值塊格式如表5-2-1所示。其中，值(VALUE)表示一個帶符號的4字節值，這個值的最低一個字節保存在最低的地址中，取反的字節以標準的2的補碼的格式保存。為了保證數據的正確性和保密性，值被保存了三次，兩次不取反保存，一次取反(帶下劃線者)保存。任務二公交卡數據結構分析1、M1卡數據存儲結構字節號0123456789101112131415說明addressaddressaddressaddressVALUEVALUEVALUE任務二公交卡數據結構分析1、M1卡數據存儲結構字節號0123456789101112131415說明addressaddressaddressaddressVALUEVALUEVALUE表5-2-1M1卡的值塊格式地址(address)表示一個1字節的地址，當執行強大的備份管理時用于保存存儲塊的地址，地址字節保存了4次，取反和不取反各保存兩次。在執行加/減/恢復/傳送操作時地址保持不變，它只能通過寫命令改變。任務二公交卡數據結構分析1、M1卡數據存儲結構

通常數據塊中的數據都是需要保密的數據，例如購買公交卡時所預付的車費，智能大廈/智能小區進出時所需的控制信息，股票交易時持卡人必須對已存放在卡中的交易密碼數據(如帳戶、存款信息、持有的股票數量/品種等)進行確認后方能進行股票交易等。對這些數據的讀/寫/加值/減值均需符合該塊存取條件的要求及通過該扇區的密碼認證。每個扇區的塊3為控制塊，包括了密碼A、存取控制、密碼B。具體結構如下表5-2-2所示：任務二公交卡數據結構分析表5-2-2MIFARE1卡控制塊的數據結構密鑰A(第0-5字節，共6B)和密鑰B(第10-15字節，共6B，可選)，讀密鑰時返回邏輯0。存取控制位(accessbits，第6-9字節，共4B)：訪問這個扇區中4個塊的條件，存取控制位也可以指出數據塊的類型(讀寫或值)。密鑰A的缺省值為A0A1A2A3A4A5H，密鑰B的缺省值為B0B1B2B3B4B5H，存取控制位的缺省值為FF078069H。如果不需要密鑰B，那么塊3的最后6B可以作為數據字節。用戶數據可以使用尾塊(塊3)的第9字節，這個字節具有與字節6、7和8一樣的訪問權限。字節號0123456789101112131415缺省值A0A1A2A3A4A5FF078069B0B1B2B3B4B5說明密碼A（6字節）存取控制（4字節）密碼B（6字節）任務二公交卡數據結構分析1、M1卡數據存儲結構每個扇區的密碼和存取控制都是獨立的，可以根據實際需要設定各自的密碼及存取控制。存取控制為4個字節，共32位，扇區中的每個塊（包括數據塊和控制塊）的存取條件是由密碼和存取控制共同決定的，在存取控制中每個塊都有相應的三個控制位，定義如下表5-2-3所示：表5-2-3M1卡存取控制中每個塊的三個控制位塊0：C10C20C30塊1：C11C21C31塊2：C12C22C32塊3：C13C23C33任務二公交卡數據結構分析1、M1卡數據存儲結構三個控制位以正和反兩種形式存在于存取控制字節中，決定了該塊的訪問權限（如進行減值操作必須驗證KEYA，進行加值操作必須驗證KEYB）。三個控制位在存取控制（4字節，其中字節9為備用字節）字節中的位置如下表5-2-4所示：表5-2-4M1卡存取控制的結構bit76543210字節6C23_bC22_bC21_bC20_bC13_bC12_bC11_bC10_b字節7C13C12C11C10C33_bC32_bC31_bC30_b字節8C33C32C31C30C23C22C21C20字節9

(注：_b表示取反)其中，bit7、3區為控制塊3，bit6、2區為控制塊2，bit5、1區為控制塊1，bit4、0區為控制塊0。任務二公交卡數據結構分析1、M1卡數據存儲結構數據塊（塊0、塊1、塊2）的存取控制如下表5-2-5所示：表5-2-5M1卡存取控制對數據塊的控制結構C1XC2XC3XRead(讀)Write(寫)Increment(增值)Decr，Transfer，restore(減值，傳送，重儲)000KEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|B010KEYA|BNeverNeverNever100KEYA|BKEYBNeverNever110KEYA|BKEYBKEYBKEYA|B001KEYA|BNeverNeverKEYA|B011KEYBKEYBNeverNever101KEYBNeverNeverNever111NeverNeverNeverNever任務二公交卡數據結構分析1、M1卡數據存儲結構控制塊塊3的存取控制與數據塊（塊0、1、2）不同，它的存取控制如下表5-2-6所示：表5-2-6M1卡存取控制對塊3的控制結構C1XC2XC3X密碼A密碼A存取控制存取控制密碼B密碼BC13C23C33ReadWriteReadWriteReadWrite000NeverKEYA|BKEYA|BNeverKEYA|BKEYA|B010NeverNeverKEYA|BNeverKEYA|BNever100NeverKEYBKEYA|BNeverNeverKEYB110NeverNeverKEYA|BNeverNeverNever001NeverKEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|BKEYA|B01