高频RFID(13.56M)读写模块的设计与应用实例 （下）

这一篇就讲讲高频RFID（13.56M)读写模块的应用吧，按照上一篇中制作库文件的方法，可以制作属于自己的类库(有点类似VISUAL C++)吧,然后就是应用，因我开发的模块涉及公司的秘密，咱们就以行业内著名的模块供应商周立功ZLG500读写模块来讲解吧。呵呵，以下部分内容来源网络，目的是来完整表达我的思想，也教会新手一些知识，有例子讲解更容易嘛。然我也实际使用过他们的模块，不要说俺盗版，本章绝大部分的内容是俺原创的。

现在智能卡的应用越来越广泛，如校园一卡通系统、城市公交系统、大型会议签到系统、考勤系统、门禁系统等都使用了智能卡。本文以ZLG500读写模块作为卡与门禁机交换数据的接口模块，介绍了ZLG500在智能卡门禁系统中的应用。

1 读写模块ZLG500简介
1．1 ZLG500与MCU的接口原理
    ZLG500模块采用Philips公司最新的高集成ISO14443读卡芯片MF RC500，它能读写RC500内EEPROM，提供三线制SPI接口，并具有控制线输出端口，能与任何MCU连接。ZLG500与MCS51单片机的接口原理图如图1所示。此外该模块的EMC性能优良，并且自带无源蜂鸣器信号输出，能用软件控制其输出频率及输出持续时间。


   图中SCLK、SDATA、SS为ZLG500与MCU相连接的控制线，分别为时钟线、数据线和片选。主控制器的MCU和读卡模块内的MCU通过此三线相连。接口空闲时，主机的SS=1，SCLK=O，SDATA=0，而从机的SS=1，SCLK=1，SDATA=O。其中SS和DATA都是双向的，而时钟线SCLK是单向的，即时钟只能由主控制器产生，该信号必须严格遵守时序规范，否则将出现通信错误，此时读卡模块必须释放该线。

    SS还作为数据发送使能端。若一方有数据要发送给另一方，则该方控制SS线为低电平，并在发送结束后将该线置高电平。接收数据方不得控制该线，双方必须遵守通信协议，不得同时控制该线。SDATA为数据线，由数据发送端控制数据，接收端必须释放该线。该线在一次传输开始时还同时作为数据接收端的响应信号。
1．2 ZLG500与MCU接口的时序及通信协议
    ZLG500与MCU无论数据传输的方向如何，SPI线上信号的波形总是如图2所示。由图中可以看出，在SS为低时，时钟和数据线上的信号才有效；在SCLK为低时SDATA变化，在SCLK为高时SDATA应保持稳定。

    以上传输中，从数据发送器请求开始至数据接收器响应的时间是不确定的，取决于接收器内的MCU是否忙，因此有必要设置看门狗定时器对数据接收器的响应进行监视。一旦接收器响应，则MCU必须根据数据传输方向，严格控制以下几个时间，以确保数据传输无误。
    t1：数据接收器响应至MCU产生第一个SCLK上升沿的时间。
    t2：2个字节传输之间SCLK低电平的持续时间。
    t3：传输最后1个字节的最后1位的SCLK信号的上升沿至SS上升沿的时间。
    tH：SCLK信号的高电平持续时间。
    tL：SCLK信号的低电平持续时间。
    在数据传输方向不同时，对时间t1、t2、t3、tH和tL都有不同的要求。
    MCU与ZLG500的通信必须先由MCU发送命令和数据给ZLG500，ZLG500执行命令完毕后，将命令执行的状态和响应数据发回MCU。
    开始通信前，收发双方必须处于空闲状态。首先由MCU发出SS下降沿信号，然后等待ZLG500在SDATA线上的响应，若在50 ms内未检测到此信号，则退出本次传输。若正确响应，则MCU可将命令和数据发送出去。
    然后MCU等待ZLG500发回的状态和响应数据，即等待SS线上的下降沿信号。若在50 ms内未检测到此信号，则退出本次传输；若正确检测到SS信号，则可以接收状态和数据。

2 智能卡门禁系统设计
2．1 总体结构
    系统采用Philips公司的非接触智能IC卡Mifare 1(M1)卡。以M1卡作为用户卡，以其全球唯一的序列号SN为依据控制门的开启。由于它是一个高频卡，工作频率为13．5 MHz，因而具有较强的抗干扰能力且读写距离远(2．5～10 cm)。
    整个智能卡门禁系统分为三大部分：其一是读写器部分，包括MCU、复位电路、时钟电路、显示电路、键盘、数据存储等主控模块及非接触IC卡读写模块和电锁驱动部分；其二是中央控制电脑的软件管理系统模块；其三是中央控制电脑与读写器之间的数据传输模块。总体系统框图如图3所示。

2.上位机部分程序范例
1)zlg500.h
#define STX 0X7E //正文的开头
#define EXT 0XBB //正文的结束


#define PWD_LEN 0x06 //密码长度


/*错误值*/
#define ERR_NOCARD 0XA0 //没有卡
#define ERR_CMDFAILED 0XA1 //指令执行失败
#define ERR_OVERFLOW 0XA2 //值溢出
#define ERR_COMMERR 0XFF //通讯错误


/*命令值*/
//低级命令
#define CMD_RESET 0X10 //执行一个软复位
#define CMD_CLOSE 0X11 //关闭RC500
#define CMD_AUTHENOPWD 0X20 //密码验证
#define CMD_LOADPWD 0X21 //装载密匙
#define CMD_REQUEST 0X27 //请求
#define CMD_ANTICOLL 0X28 //防碰撞
#define CMD_SELECT 0X29 //选择
#define CMD_READBLOCK 0X40 //对一块进行读操作
#define CMD_WRITEBLOCK 0X50 //对一块进行写操作
#define CMD_VALUE 0X59 //值操作
#define CMD_ADDVAL 0X60 //对一个块的值进行加操作
#define CMD_REDUCEVAL 0X61 //对一个块的值进行减操作
#define CMD_COPYBLOCK 0X62 //把一块的值复制到另一个块
#define CMD_HALT 0X63 //暂停
#define CMD_CLOSEANTENNA 0X64 //关闭天线输出数ms
//高级命令
#define CMD_SELONECARD 0X30 //选择一张卡
#define CMD_SELCARDS 0X31 //多张卡选择/卡列表
#define CMD_READBLOCKVAL 0X41 //读一个块的值
#define CMD_WRITEBLOCKVAL 0X51 //写一个块的值
//通信控制及其它
#define CMD_READADDR 0X70 //取读卡器的地址号
#define CMD_SETPARAMETER 0X80 //读卡器参数设置
#define CMD_READPARAMETER 0X81 //读取读卡器参数值
#define CMD_CONTROL 0X90 //读卡器指示控制


void __stdcall zlg500_Reset(unsigned char addr);
void __stdcall zlg500_Close(unsigned char addr);
int __stdcall zlg500_AuthenPwd(unsigned char addr,unsigned char keytype,
  unsigned char blocknr);
int __stdcall zlg500_LoadPwd(unsigned char addr,unsigned char keytype,
unsigned char keynr,unsigned char *key);
int __stdcall zlg500_Request(unsigned char addr,unsigned char questtype,
unsigned short &type);
int __stdcall zlg500_Anticoll(unsigned char addr,unsigned char bitcount,
 unsigned long &snr);
int __stdcall zlg500_Select(unsigned char addr,unsigned long cardnr,
unsigned char &size);
int __stdcall zlg500_ReadBlock(unsigned char addr,unsigned char blocknr,
  unsigned char *blockdata);
int __stdcall zlg500_WriteBlock(unsigned char addr,unsigned char blocknr,
unsigned char *blockdata);
int __stdcall zlg500_Value(unsigned char addr,unsigned char mode,
  unsigned char blocknr,unsigned long val,
  unsigned char desblocknr);
int __stdcall zlg500_AddVal(unsigned char addr,unsigned char blocknr,
unsigned long addval);
int __stdcall zlg500_ReduceVal(unsigned char addr,unsigned char blocknr,
  unsigned long reduceval);
int __stdcall zlg500_CopyBlock(unsigned char addr,unsigned char sourceblocknr,
  unsigned char desblocknr);
int __stdcall zlg500_Halt(unsigned char addr);
int __stdcall zlg500_CloseAntenna(unsigned char addr,unsigned char time);


/


int __stdcall zlg500_SelCards(unsigned char addr,unsigned long selcardnr,
 unsigned long *cardnrs,unsigned char &carnumbers);
int __stdcall zlg500_ReadBlockVal(unsigned char addr,unsigned char blocknr,
 long &blockval);
int __stdcall zlg500_WriteBlockVal(unsigned char addr,unsigned char blocknr,
  long blockval);
int __stdcall zlg500_ChangePwd(unsigned char addr,unsigned char sectornr,
  unsigned char keytype,unsigned char *pwd);


/


int __stdcall zlg500_ReadAddr(unsigned char &devicenrs,unsigned char *deviceaddr);
int __stdcall zlg500_SetParameter(unsigned char addr,unsigned char parameter);
int __stdcall zlg500_ReadParameter(unsigned char addr,unsigned char ¶meter);
int __stdcall zlg500_SetControl(unsigned char addr,
unsigned char controltype,unsigned char acttime,
unsigned char halttime,unsigned char actlen);


//
unsigned char __stdcall zlg500_GetLastErr();
short int __stdcall zlg500_init(int nport=1, int nbaud=9600);
void __stdcall zlg500_exit(void);

2)mainfrm.cpp
// MainFrm.cpp : implementation of the CMainFrame class
//


#include "stdafx.h"
#include "Mifare.h"


#include "MainFrm.h"


#include "zlg500.h"


#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[] = __FILE__;
#endif


/
// CMainFrame


IMPLEMENT_DYNCREATE(CMainFrame, CFrameWnd)


BEGIN_MESSAGE_MAP(CMainFrame, CFrameWnd)
//{{AFX_MSG_MAP(CMainFrame)
ON_WM_CREATE()
ON_WM_CLOSE()
//}}AFX_MSG_MAP
END_MESSAGE_MAP()


static UINT indicators[] =
{
ID_SEPARATOR, 
ID_SEPARATOR,
ID_INDICATOR_CAPS,
ID_INDICATOR_NUM,
ID_INDICATOR_SCRL,
};


/
// CMainFrame construction/destruction


CMainFrame::CMainFrame()
{
// TODO: add member initialization code here

}


CMainFrame::~CMainFrame()
{
}


int CMainFrame::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct)
{
if (CFrameWnd::OnCreate(lpCreateStruct) == -1)
return -1;

/*if (!m_wndToolBar.CreateEx(this, TBSTYLE_FLAT, WS_CHILD | WS_VISIBLE | CBRS_TOP
| CBRS_GRIPPER | CBRS_TOOLTIPS | CBRS_FLYBY | CBRS_SIZE_DYNAMIC) ||
!m_wndToolBar.LoadToolBar(IDR_MAINFRAME))
{
TRACE0("Failed to create toolbar\n");
return -1;      // fail to create
}*/


if (!myToolBar.CreateEx(this, TBSTYLE_FLAT, WS_CHILD | WS_VISIBLE | CBRS_TOP
| CBRS_GRIPPER | CBRS_TOOLTIPS | CBRS_FLYBY | CBRS_SIZE_DYNAMIC) ||
!myToolBar.LoadToolBar(IDR_TOOLBAR1))
{
TRACE0("Failed to create toolbar\n");
return -1;      // fail to create
}


if (!m_wndStatusBar.Create(this) ||
!m_wndStatusBar.SetIndicators(indicators,
 sizeof(indicators)/sizeof(UINT)))
{
TRACE0("Failed to create status bar\n");
return -1;      // fail to create
}


// TODO: Delete these three lines if you don't want the toolbar to
//  be dockable
// m_wndToolBar.EnableDocking(CBRS_ALIGN_ANY);
// EnableDocking(CBRS_ALIGN_ANY);
// DockControlBar(&m_wndToolBar);


myToolBar.EnableDocking(CBRS_ALIGN_ANY);
EnableDocking(CBRS_ALIGN_ANY);
DockControlBar(&myToolBar);


m_hIcon = AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME);


return 0;
}


BOOL CMainFrame::PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs)
{
if( !CFrameWnd::PreCreateWindow(cs) )
return FALSE;
// TODO: Modify the Window class or styles here by modifying
//  the CREATESTRUCT cs


return TRUE;
}


/
// CMainFrame diagnostics


#ifdef _DEBUG
void CMainFrame::AssertValid() const
{
CFrameWnd::AssertValid();
}


void CMainFrame::Dump(CDumpContext& dc) const
{
CFrameWnd::Dump(dc);
}


#endif //_DEBUG


/
// CMainFrame message handlers




void CMainFrame::OnClose() 
{
// TODO: Add your message handler code here and/or call default
zlg500_exit();


CFrameWnd::OnClose();
}