实验一 RFID设备调试及软件开发_学

实验一 RFID读写器调试

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一、实验目的

1、学习各类RFID读卡器的使用。 2、掌握RFID读卡器程序设计的方法。 3、理解基于QT的RFID案例程序。

二、实验内容

调试CBT-IOT赛百特物联网实验箱HF高频读卡器，对ISO14443A卡进行识别、数据操作，并分析其通信协议。

调试FR105 HF高频读卡器，对ISO15693、ISO14443A卡进行识别，以及数据操作，并分析其通信协议。

调试FR1200 UHF超高频读卡器，对ISO18000-6C卡进行识别，以及数据操作，并分析其通信协议。

调试基于各种RFID读卡器的QT程序，包括电子钱包、公交卡充值、上班刷卡考勤系统、车流量统计、药品出入库、电子锁控制等应用，分析程序与读卡器之间的串口通信。

三、 实验预备知识

1、CBT-IOT实验箱HF高频读写器

CBT- IOT实验箱HF板载模块特点：

串口设置：波特率115200bps，数据位8，停止位1，无校验位 通信协议：

工作频率：13.56MHz

芯片：MF RC531（高集成非接触读写卡芯片） 支持ISO/IEC 14443A/B和MIFARE经典协议 支持mifare1 S50等多种卡类型

最大工作距离：100mm，最高波特率：424kb/s

支持lCrypto1加密算法并含有安全的非易失性内部密匙存储器 处理器 STM8S105高性能8位架构的微控制器，主频24MHz

通信方式：串口TTL，可直接插接无线通讯模块组网开发，多模块无线组网通讯 电源：DC 5V

说明：

SOF：固定为0xEE 0xCC，标志一帧的开始。 Sensor typle：传感器类型，RFID为0xFE。 Sensor id：固定为0x01，为RFID读卡器的编号。

Cmd id：命令ID，0x01为充值，0x02为扣款，0x03为查询。

ID0~3：4 字节卡号 DATA0~3：4 字节数据

END：固定为0xFF，标志一帧的结束。

CBT-IOT HF RFID模块充值扣费功能通信协议详细说明： 识别：

发送：不用发送指令，读卡器一直在不停的读卡 返回：EE CC FE 01 03 XX XX XX XX XX XX XX XX FF 充值：

发送：CC EE FE 01 01 XX XX XX XX FF

（ID省略）

返回：EE CC FE 01 01 XX XX XX XX XX XX XX XX FF 扣款：

发送：CC EE FE 01 02 XX XX XX XX FF （ID省略） 返回：EE CC FE 01 02 XX XX XX XX XX XX XX XX FF

2、FR105 HF高频读写器

FR105读卡器特点：

工作频率：13.56MHz

支持协议：ISO15693、ISO14443A协议 读卡距离：10cm 电源：DC 5V1A

通信接口：RS232串口

串口设置：波特率115200/57600bps，数据位8，停止位1，无校验位

3、FR1200 UHF超高频读写器

FR1200 超高频读写器特点：

工作频率：902～928MHz（可根据用户需要定制） 工作方式：以广谱跳频或定频发射方式 射频功率：10～30dBm

支持协议：ISO-18000-6C（EPC G2）标准 读卡距离：3-5米（和标签及天线有关） 平均功耗：小于10瓦 电源：DC 5V2A 通信接口：RS232

串口设置：波特率57600bps，数据位8，停止位1，无校验位

通信协议：

发送指令：SOF LEN CMD [DATA] END

接收数据：SOF LEN CMD STATUS [DATA] END 解释：

SOF：固定为0xAA，数据帧的起始标志。

LEN：数据帧的长度，不包括数据帧的起始标志0xAA。

CMD：命令ID及参数，简单命令无参数。连接设备0x00，读取功率0x01，设置功

率0x02，读取频率0x05，设置频率0x06，单标签识别0x10，防碰撞识别0x11，停止识别0x12。

STATUS：命令执行结果，执行成功通常为0x00，或0x01；

DATA：命令参数，或返回的数据，例如标签号、读取的数据。部分指令无DATA部

分。

END：固定为0x55。

4、ISO18000-6C电子标签

协议规定，标签存储器分为四个存储体，每个存储体可以由一个或一个以上的存储器组成。

a) 保留内存 保留内存应包含杀死口令和访问口令。杀死口令应存储在00h至1Fn的存储地址内。访问口令应存储在20h至3Fn的存储地址内。

b) EPC存储器 EPC存储器应包含在00h至1Fn存储位置的CRC-16、在10h至1Fh存储地址的协议-控制(PC)位和在20h开始的EPC。PC被划分成10h至14Fh存储位置的EPC长度、15h至17Fh存储位置的RFU位和在18h至1Fh存储位置的编号系统识别(NSI)，CRC-16、PC、EPC应优先存储MSB (EPC的MSB应存储在20h的存储位置)。

c) TID存储器 TID存储器应包含00h至07n存储位置的8位ISO15963分配类识别(对于EPCglobal为111000102)、08h至13n存储位置的12位任务掩模设计识别(EPCglobal成员免费)和14h至1Fn存储位置的12位标签型号。标签可以在1Fn以上的TID存储器中包含标签指定数据和提供商指定数据(例如，标签序号)。

d) 用户存储器 用户存储器允许存储用户指定数据。该存储器组织为用户定义。

杀死口令

保留内存的00h至1Fh存储电子标签的杀死口令，杀死口令为1 word，即2 bytes。电子标签出厂时的默认杀死指令为0000h。用户可以对杀死指令进行修改。用户可以对杀死口令进行锁存，一经锁存后，用户必须提供正确的访问口令，才能对杀死口令进行读写。 访问口令

保留内存的20h至3Fh存储电子标签的访问口令，访问口令为1 word，即2 bytes。电子标签出厂时的默认访问指令为0000h。用户可以对访问指令进行修改。用户可以对访问口令进行锁存，一经锁存后，用户必须提供正确的访问口令，才能对访问口令进行读写。 EPC

EPC为识别标签对象的电子产品码。EPC存储在以20h存储地址开始的EPC存储器内，MSB优先。询问机可以发出选择命令，包括全部或部分规范的EPC。询问机可以发出ACK命令，使标签反向散射其PC、EPC和CRC-16(在特定情况下该标签可以截断应答-参见6.3.2.10.1.1)。最后，询问机可以发出Read命令，读取整个或部分EPC。PC+EPC也称为UII。

注意：实验过程中，请勿随意修改访问口令、杀死口令。

5、CBT-IOT 继电器模块

继电器模块特点：

型号：CBT-RelaySwitch 处理器：STM8S 开关通道：1路 动作时间：≤8ms 释放时间：≤5ms

通信接口：UART（TTL电平），可插在CBT串口调试板上使用 触电形式：1A

触电负载：10A 125VAC；5A 250VAC；5A 30VDC 阻抗：≤100mΩ 电器寿命：≥10万回

供电：DC 5V，由调试板供电

串口设置：波特率115200，数据位8，停止位1，无校验位。 通信协议：

传感器发送串口数据包：

说明：

SOF：固定为0xEE 0xCC，标志一帧的开始。 Sensor typle：传感器类型，继电器为0x0F。 Sensor id：固定为0x01。 Cmd id：固定为0x01。

Data：：为6Byte 传感器数据域，打开00 00 00 00 00 01，关闭00 00 00 00 00

00。 Exten Data：固定为0x0000，为

2Byte 扩展数据域。 END：固定为0xFF，标志一帧的结束。

6、RFID读写器调试过程

调试思路及过程：

1、 运行PC端RFID软件，通过菜单、按钮等操作，测试RFID读卡器。主要操作为参

数设定、单卡识别、多卡识别、数据块写入、数据块读取。 2、串口工具接收到PC端软件通过上位机向读卡器发出的各种指令。

3、串口工具模拟PC端RFID软件，发出各种操作指令，并接收读卡器回复数据，进行分析。

PC端软件 串口调试工具

7、QT串口编程

在Qt中并没有特定的串口控制类，大部分人使用的是第三方写的qextserialport类。 windows下只需要使用其中的6个文件：

qextserialbase.cpp和qextserialbase.h qextserialport.cpp和qextserialport.h win_qextserialport.cpp和win_qextserialport.h

如果在Linux下只需将win_qextserialport.cpp和win_qextserialport.h 换为 posix_qextserialport.cpp和posix_qextserialport.h即可。

使用方法：

（1）将上面所说的6个文件复制到工程文件夹下。

（2）在Qt Creator中左侧的文件列表上，鼠标右击工程文件夹，在弹出的菜单中选择Add Existing Files，添加这6个文件。

（3）在需要使用串口类的窗口类的头文件中： 添加头文件#include "win_qextserialport.h" 添加对象声明Win_QextSerialPort *myCom 添加槽函数声明 void readMyCom()

（4）窗口类.cpp的类的构造函数，或“打开串口”按钮中添加初始化串口语句。 myCom = new QextSerialPort(portName,QextSerialBase::EventDriven); myCom ->open(QIODevice::ReadWrite);

//设置波特率、等

connect(myCom,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(readMyCom()));

（5）在.cpp添加readMyCom()函数代码，实现串口数据的接收和处理。 QByteArray temp = myCom->readAll();

//数据分析及处理

四、实验设备及工具

硬件： CBT-IOT赛百特物联网实验箱(HF RFID模块、继电器模块)、FR105读卡器、FR1200读卡器，配套RFID卡片ISO14443A、ISO15693、ISO18000-6C若干。 软件：QT5.0环境的Windows系统。

五、实验步骤

1、软件安装（1分）

1、安装实验箱USB转串口线驱动

程序：（1）Z-tek-ZE533-CDM20830_Setup；（2）HL-340

安装方法：（1）直接运行安装包内的可执行程序。（2）手动指定驱动程序位置，

进行驱动安装和更新。

安装成功后，将USB转串口线的USB接口一端插入笔记本电脑，查看“设备管理器”--“端口”，记录其串口号。

注意：（1）更换笔记本电脑的插入USB接口，其串口号可能会变化。建议实验过

程中，一直插入一个固定不变的USB接口。

（2）如果串口号大于COM8，则需要手动修改，右键点击该设备，选择“属

性”—“端口设置”—“高级”—“COM端口号”，在下拉列表中选择小的。

图：USB转串口设备号

图：手动更改串口号

记录实验串口设备号（USB转串口线）：

2、安装实验箱串口调试板驱动：驱动CBT USB2UART模块驱动

安装方法：将CBT USB串口调试板的USB接口一端插入笔记本电脑，查看“设备管

理器”，发现该设备，自动弹出驱动安装界面。或者手动右键点击该设备（通常前面有个黄色感叹号），选择“更新驱动”。之后选择手动选择驱动安装路径，浏览目录，找到解压后的驱动安装包路径，按照提示进行后续操作。

安装成功后，查看“设备管理器”--“端口”，记录其串口号。

记录实验串口设备号（CBT串口调试板）：3、安装串口调试助手：串口调试工具AccessPort.rar，绿色免安装，解压后可直接用。 4、下载、解压“PC端程序”包，里面包含了各种RFID读卡器的PC端演示程序，绿色免安装。

2、CBT-IOT HF模块调试（2分）

1、物理连接和设置

HF RFID模块拨码开关设为“_ _ _ |”，其他模块设为“_ _ _ _”。即，只有HF RFID模块使用Debug UART进行输出调试。并打开模块下方的电源开关，以及实验箱左上角的电源开关。

通信线路：笔记本USB接口——USB转串口线——RS232串口线——实验箱Debug UART接口——HF RFID模块。 2、使用串口调试工具AccessPort调试

运行AccessPort，设置好串口号及相关参数，收发数据皆为Hex格式，打开串口。

C

将RFID卡放置在其读写器感应区域内，读卡器读卡，并发出“滴”的声音，代表

正确识别了该RFID卡片。然后按照协议分析该数据，得到卡号和余额。

按照通信协议，发送指令，充入一定的金额。例如，充入100元（0x64）。

按照通信协议，发送指令，扣除一定的金额。例如，充入2元。

识别卡片：

接收数据： 分析卡号：

字节

分析金额：

充值操作：

冲入金额：

发送指令： EE CC FE 01 01 00 00 00 64 FF

接收数据： 分析金额：

扣款操作：

扣掉金额：

发送指令： EE CC FE 01 02 00 00 00 64 FF

接收数据： 分析金额：实验操作抓图（最后操作的一个结果图）：

3、调试基于QT + CBT-IOT HF RFID模块的“公交卡充值系统” 程序：RFID_Board_Bus_Win

注意：QT程序放置的路径不能有中文。

将源代码拷贝到合适目录中，编译程序，并运行。根据实际情况选择正确的串口号

以及通信参数，打开通信串口。

放上ISO14443A卡片。

测试程序的“识别”、“充值”、“扣款”功能。

操作后，使得卡内金额的尾数为班级+学号的3位数，例如1班10号，即金额后三

位为110。然后进行抓图。

实验结果抓图：

测试“数据手动打包发送信息”功能，实现充值20元。点击“发送数据”，观察

充值后金额是否正确。

实验结果抓图：

4、调试基于QT + CBT-IOT HF RFID模块的“电子钱包” 程序：RFID_Board_money_win

将源代码拷贝到合适目录中，根据实际情况修改串口号（USB转串口线虚拟的串口，

可查看“设备管理器”--“端口”），保存代码，编译程序，并运行。

测试程序的“识别”、“充值”、“扣款”功能。

操作后，使得卡内金额的尾数为班级+学号的3位数，例如1班10号，即金额后三

位为110。然后进行抓图。

实验结果抓图：

3、FR105 HF读写器调试（2分）

1、物理连接和设置

通信线路：笔记本USB接口——USB转串口线——RS232串口线（公母口）——FR105 RFID读写器

供电：为RF105读写器连接电源适配器（DC 5V1A）。

2、使用PC端工具进行调试

2.1读写ISO15693卡：打开串口进行相应设置和操作，并将重要结果抓图。 操作步骤：

（1）打开通信串口

（2）单卡单次识别（Single+FSK+Inventory） 读写器调制方式：频移键控FSK 、幅移键控ASK 读写器寻卡方式：寻单卡Single、寻多卡Multiple

（3）测试“单卡单次识别”时，放置多张卡，是否能够成功？并解释原因。

答： 不能成功，因为只是识别一张卡

（4）单卡连续识别（Single+FSK+AutoRun

）

（5）多卡单次识别（Multiple +FSK+Inventory，放置2张以上卡）

（6）多卡连续识别（Multiple+FSK+AutoRun，放置2张以上卡）

（7）读数据：Read Single Block（从0位开始的4个数据块）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/duj4.html