关于非接触式IC智能(射频)卡及其读写设备内核技术的研究与应用开发(连载8）

来源：中国一卡通网作者：张敏发布时间：2005-05-19 17:13:07 字体:[大中小]

关键字：关于非接触式IC智能(射频)卡及其读写设备内核技术的研究与应用开发(连载8）

摘要：关于非接触式IC智能(射频)卡及其读写设备内核技术的研究与应用开发(连载8）

一）. 对MCM200（SB201）操作指令的程序设计和开发
　　对MCM指令的说明：
　　MCU对MCM的控制是以MCU发出MCM的指令来达到的。MCU对MCM的控制事实上也就是对 Mifare 1 非接触式IC射频卡的控制。
　　MCM的指令主要有这样一些：Request std, Request all,　 Anticollision, Select, Load_key, Authentication(Auth_1a,Auth_1b), Read, Write, Increment, Decrement,　Restore, Transfer, Halt 等等。其中比较重要的是前8条指令，以及Halt 停机指令等。因为它们可以完成MCU对Mifare 1 非接触式IC射频卡的很多应用场合的控制。例如门禁控制系统（Door Access System）,高速公路不停车收费系统，停车场收费管理系统，公交/地铁非接触式IC智能射频卡的“刷卡”读写器（收费管理系统），机关/企业内部考勤管理系统，医疗保险管理系统，出租车收费管理系统，银行服务“一卡通”等等。
　　MCU对MCM的某一指令操作不是简单的一条指令所能完成的，必须有一个程序的序列来完成，其中有对MCM硬件内核寄存器的设置以及汇编语言软件上的判断和设置。例如对卡片进行读（READ）操作，则程序员必须对MCM内部的BCNTR寄存器，BCNTS寄存器，TOC寄存器，STACON寄存器等进行设置，同时还必须对地址进行设置，对每一个状态进行判别等等，对最终读得的数据还必须进行校验等等。就连一条最简单的停机（Halt）指令也必须首先对MCM内部的诸多寄存器进行设置，等等。不同的指令将设置不同的MCM内部寄存器以及应有不同的汇编语言程序序列。
　　1．对MCM200（SB201）“Request std”和“ Request all”指令的汇编语言应用程序的设计
　　功能：调用该汇编语言子程序，将执行MCM “Request std”或“ Request all”指令操作，读取Mifare 1 非接触式IC射频卡的TAGTYPE字节，建立与卡片的第一步必不可少的通信联系。

程序说明：
　　1．在以下的汇编语言程序中,如果要调用该MCM指令操作，则应首先设置MCU的R2的值: R2=”00H”　执行Request std操作;
R2=”01H”　执行Request all操作;
　　在该指令程序中用到了一些其他的子程序分别为：
D500US：为500us的延时子程序；
H_SEND_TO_BUF01：
　　DEMO电路中,将A寄存器中的数据送显示电路中的高四位中的第0，1位,以准备显示,地址为34H,35H；
H_SEND_TO_BUF23：
　　DEMO电路中,将A寄存器中的数据送显示电路中的高四位中的第2，3位,以准备显示,地址为32H,33H；
SEND_TO_BUF01：
　　DEMO电路中,将A寄存器中的数据送显示电路中的低四位中的第0，1位,以准备显示,地址为39H,3AH；
SEND_TO_BUF23：
　　DEMO电路中，将A寄存器中的数据送显示电路中的低四位中的第2，3位,以准备显示,地址为37H,38H；
DISPLAY：
　　DEMO电路中，显示8位数据中的低4位数据值。即将存储在37H至3AH显示内存中的低四位数据显示在LED上。
H_DISPLAY：
　　DEMO电路中，显示8位数据中的高4位数据值。即将存储在31H至34H显示内存中的高四位数据显示在LED上。

2．在以下的汇编语言程序中，读者可能会碰到一些寄存器变量，或其他应用子程序，这些可能是用于主控程序或是调试而用。特加以说明。

　　程序清单如下：
;======================== MCM REQUEST OPERATION ===================
request:
REPEAT_RQT:
_1_STACON:　　　　　　　　　　　;设置MCM中的STACON寄存器为 : 0CH
　　　　MOV A,#0CH　　　　　　　;设置A寄存器 = 0CH
　　　　MOV R0,#01H　　　　　　 ;STACON 寄存器地址为01H
　　　　MOVX @R0,A　　　　　　　;将A寄存器内容送入STACON寄存器中
_2_BAUDRATE: ;设置MCM中的BAUDRATE寄存器为:0EH
　　　　MOV A,#0EH
　　　　MOV R0,#05H
　　　　MOVX @R0,A
_3_ENABLE:　　　　　　　　　　　 ;设置MCM中的ENABLE寄存器为:0C0H
　　　　MOV A,#0C0H
　　　　MOV R0,#02H
　　　　MOVX @R0,A
_4_MODE:　 ;设置MCM中的MODE寄存器为:0C6H
　　　　MOV A,#0D6H ;(如果采用SB201,则MODE寄存器应为:0D6H)
　　　　MOV R0,#07H
　　　　MOVX @R0,A
_5_STACON_AGAIN:
　　　　MOV A,#0CH
　　　　MOV R0,#01H
　　　　MOVX @R0,A
_6_RCODE:
　　　　MOV A,#02H
　　　　MOV R0,#0EH
　　　　MOVX @R0,A
_7_BCNTS:
　　　　MOV A,#07H
　　　　MOV R0,#03H
　　　　MOVX @R0,A
_8_BCNTR:
　　　　MOV A,#10H
　　　　MOV R0,#04H
　　　　MOVX @R0,A
;----------------------------------------------------------------　　　　
JUDG_RQT_STD_OR_ALL：　　　　　；根据R2值, 判断是执行Request std操作
　　　　MOV A,R2　　　　　　　　　；还是Request all操作
　　　　XRL A,#01H
　　　　JNZ RQT_STD
;----------------------------------------------------------------　　　　
RQT_ALL:
　　　　MOV A,#52H
　　　　AJMP _11_RQT_MCM
RQT_STD:
　　　　MOV A,#26H
_11_RQT_MCM:
　　　　MOV R0,#00H
　　　　MOVX @R0,A
_12_TOC:
　　　　MOV A, #0AH
　　　　MOV R0,#06H
　　　　MOVX @R0,A　　　　　　　;TOC = 0AH
;----------------------------------------------------------------　　　　
RD_STACON:　
　　　　MOV R0,#01H
　　　　MOVX A,@R0　　　　　　　;READ　STACON()
;================================================================
JUDG_DV_BIT:
　　　　JNB ACC.7,RD_STACON　　 ;　RD_STACON
;================================================================
　　　　mov r7,a　　　　　　　　;protect A = stacon()
;================================================================
　　　　MOV A, #00H
　　　　MOV R0,#06H
　　　　MOVX @R0,A　　　　　　　;TOC=00H
;================================================================
　　　　mov a,r7　　　　　　　　;return stacon() value to A
;=================　　　　　　　;for BE and TE error-flag
　　　　ACALL H_SEND_TO_BUF23　 ;DISPLAY R7XX　---> R7 = STACON()
;================================================================
_13_JUDG_ERR:
　　　　JB ACC.6,TE_ERR　　　　 ; TE_ERR
　　　　JB ACC.3,BE_ERR　　　　 ; BE_ERR
;================================================================
　　　　MOV R0,#00H　　　　　　 ;READ_TAGTYPE_0
　　　　MOVX A,@R0

　　　　MOV 45H,A
　　　　ACALL SEND_TO_BUF01　　 ;SEND TAGTYPE 0 TO DISP_BUF_LOW
;----------------------------------------------------------------　　　　
　　　　mov r0,#00h
　　　　MOVX A,@R0　　　　　　　;READ_TAGTYPE_1

　　　　MOV 46H,A
　　　　ACALL SEND_TO_BUF23　　 ;SEND TAGETYPE 1 TO DISP_BUF_HIGH
;----------------------------------------------------------------　　　　
　　　　MOV B,#00H　　　　　　　;00H is OK flag
;================================================================
　　　　mov a,b
　　　　ACALL H_SEND_TO_BUF01　　;XXBB
;================================================================
　　　　SETB P2.6　　　　　　　 ;OK LAMP NOW WORKING
　　　　mov a,#00h
　　　　ACALL SPK_ON　　　　　　;if ok then spk on
　　　　LJMP request_exit　　　 ;exit and RET
;----------------------------------------------------------------　　　　
TE_ERR: MOV B,#01　　　　　　　 ;TE error flag is 01H
　　　　MOV R6,B　　　　　　　　　　　　

　　　　LJMP RQT_EXIT
;----------------------------------------------------------------　　　　
BE_ERR: MOV R7,#0AH　　　　　　 ;READY TO DELAY 500us
　　　　ACALL D500US 　　;延时500us
　　　　MOV B,#0BH　　　　　　　;BE error flag is 0BH　　　　

　　　 ; MOV A,#88H
　　　 ; ACALL SEND_TO_BUF01
　　　 ; ACALL SEND_TO_BUF23
;----------------------------------------------------------------　　　　
RQT_EXIT:
　　　　LJMP　REPEAT_RQT
;----------------------------------------------------------------　　　　
request_exit:
　　　　RET
;==================End of MCM Request Operation =======================

2．对MCM200（SB201）“AntiCollision”(防卡片重叠) 指令的汇编语言应用程序的设计
功能：调用该汇编语言子程序，将执行MCM “AntiCollision”(防卡片重叠) 指令操作。如果卡片读写器的天线之有效工作距离内有多张重叠的Mifare 1 非接触式IC射频卡，则该指令将帮助程序员选择其中指定的一张卡片进行操作。“AntiCollision”(防卡片重叠) 指令操作将读取卡片的系列号（SERIAL NUMBER）字节。
程序说明：
1．）在以下的汇编语言程序中，用到了一些其他的子程序（和上述的“Request std和Request all”指令操作中的相同），分别为：
D500US：为500us的延时子程序；
H_SEND_TO_BUF01：（同上）
H_SEND_TO_BUF23：（同上）
SEND_TO_BUF01：（同上）
SEND_TO_BUF23：（同上）
DISPLAY：（同上）
H_DISPLAY：（同上）
2．）在以下的汇编语言程序中，读者可能会碰到一些寄存器变量，或其他应用子程序，这些可能是用于主控程序或是调试而用。特加以说明。等等。
3．）在本汇编语言子程序中，校验，计算卡片序列号的方法采用了相邻两个字节相互异或，得出的结果与下一个字节再异或这样一种方法。前四个字节异或的结果与第5个字节应该相同，即与第5个字节异或的结果应为“00H”，否则MCU读到的卡片的序列号有错。因此对于我们来说，卡片的序列号前四个字节是有意义的，第5个字节仅仅用于校验之用。并无实际意义。我们通常所说的序列号指的是前4个字节。并不包括第5个字节。这五个字节被存储在卡片的第0扇区的第0块中，由卡片的生产商制定，固化，不得更改，且在世面上流通的Mifare 1 S50系列的非接触式IC射频卡中，每一张卡片的序列号都不相同，都是唯一的。
例如，某一张卡片的序列号为：007e0a42H，则计算异或方法如下：
00h异或7eh：（第一和第二字节异或）
0000 0000
0111 1110
　　　　　　　 ---------------------------
第一次异或结果为： 0111 1110　　　　　　为7eh;
将7eh与0ah相异或：　　0111 1110
0000 1010
　　　　　　　-------------------------------
第二次异或结果为：　　　0111 0100　　　　为74h;
将74h与42h相异或：　　0111 0100
　　　　　　　　　　　　0100 0010
　　　　　　　 -------------------------------
第三次异或结果为：　　　0011 0110　　　　为36h;
这样前四个字节得到的异或结果为36H，如果读到的卡片上的序列号的第5个字节为36H，则证明此次得到的卡片的序列号是有效的。如果读到的卡片上的序列号的第5个字节不为36H，则证明此次得到的卡片的序列号是无效的。
第四次异或为：　将第三次异或结果36h与第5个字节相异或，如果第5个字节读到的值为36H，则：
将36h与36h相异或：　　0011 0110
　　　　　　　　　　　　0011 0110
　　　　　　　 -------------------------------
第四次异或结果为：　　　0000 0000　　　　为00h
这样四次异或结果为00H，表明MCU读取的卡片序列号是有效的。具体的程序如下，请读者仔细分析，定能理解上述关于卡片序列号的校验方法。

程序清单如下：
;======================== MCM ANTICOLLISION OPERTION ====================
anticollision:

ANTI_REPEAT:
　　　　MOV A, #10H
　　　　MOV R0,#03H
　　　　MOVX @R0,A　　　;BCNTS = 10H
　　　　MOV A, #0CH
　　　　SETB ACC.0　　　;AC = 1
　　　　MOV R0,#01H
　　　　MOVX @R0,A　　　
　　　　MOV R7,#02H　　 ;DELAY 1000US
　　　　ACALL D500US
　　　　MOV A, #93H
　　　　MOV R0,#00H
　　　　MOVX @R0,A　　　;DATA = 93H (ANTICOLLISION OPERATION CODE)
　　　　MOV A, #20H
　　　　MOV R0,#00H
　　　　MOVX @R0,A　　　;DATA = 20H
　　　　MOV A, #28H
　　　　MOV R0,#04H
　　　　MOVX @R0,A　　　;BCNTR = 28H　　　　
　　　　MOV A, #0AH
　　　　MOV R0,#06H
　　　　MOVX @R0,A　　　;TOC = 0AH
ANTI_RD_STACON:
　　　　MOV R0,#01H
　　　　MOVX A,@R0　　　;READ: STACON ==> A
　　　　JNB ACC.7,ANTI_RD_STACON　　　　;IF DV = 1? NO,IT WILL READ AGAIN
;--------------------- NOW DV=1, JUDG OTHER FLAGS---------------------
　　　　MOV A, #00H
　　　　MOV R0,#06H
　　　　MOVX @R0,A　　　;TOC = 00H
　　　　JB ACC.6, ANTI_TE_ERR　　　　　 ;TE ERR
　　　　JB ACC.3, ANTI_BE_ERR　　　　　 ;BE ERR
;----------------NOW NO ERRORS OCCUR,CAN READ SNR ----------------
　　　　MOV R7,#04H　　 ;R7 IS A COUNTER,FOR READING 4-BYTE SERIAL NUMBER
　　　　MOV B,#00H
　　　　MOV R1,#40H
　　　　MOV R0,#00H
ANTI_LOOP:
　　　　MOVX A,@R0　　　
　　　　MOV @R1,A　　　 ;STORE　SNR(1)--(4) IN 40H,41H,42H,43H
　　　　XRL B,A　　　　 ;CACULATE
　　　　INC R1
　　　　DJNZ R7,ANTI_LOOP
　　　　MOVX A,@R0　　　;READ 5th CHK_SUM_VALUE
　　　　XRL A,B　　　　 ;CACULATE
　　　　JNZ ANTI_CHK_ERR_EXIT ;If Z=0? If Not,CHK_SUM_VALUE ERROR
;------------------------- NOW THE SNR IS VALID ----------------------------
_OK:
；MOV B,#00H　　　　　　 ;IF SNR OK,THEN (B) = 00H <----RETURN_VALUE

　　　　MOV R1,#40H　　　　　　 ;(40H) ==> SNR(1)
　　　　MOV A,@R1
　　　　ACALL SEND_TO_BUF01　　;SEND SNR(1) TO DISP_BUF_LOW
　　　　INC R1　　　　　　　　　;(41H) ==> SNR(2)
　　　　MOV A,@R1
　　　　ACALL SEND_TO_BUF23　　;SEND SNR(2) TO DISP_BUF_HIGH
　　　　INC R1　　　　　　　　　;(42H) ==> SNR(3)
　　　　MOV A,@R1
　　　　ACALL H_SEND_TO_BUF01　 ;SEND SNR(3) TO H_DISP_BUF_LOW
　　　　INC R1　　　　　　　　　;(43H) ==> SNR(4)
　　　　MOV A,@R1
　　　　ACALL H_SEND_TO_BUF23　　;SEND SNR(4) TO H_DISP_BUF_HIGH

　　　　SETB P2.6　　　　　　　;OK LAMP NOW WORKING　P2.3
　　　　ACALL SPK_ON　　　　　　;if ok then spk on
　　　　MOV B,#00H　　　　　　 ;IF SNR OK,THEN (B) = 00H <----RETURN_VALUE
　　　　AJMP ANTI_OK_EXIT
;----------------------ERROR PROCESS-------------------------------
ANTI_TE_ERR:
　　　　MOV B,#01H　　　　　　　;IF TE_ERR, THEN (B) = 01H
　　　　AJMP ANTI_ERR_EXIT
ANTI_BE_ERR:
　　　　MOV B,#0AH　　　　　　　;IF BE_ERR, THEN (B) = 01H
　　　　AJMP ANTI_ERR_EXIT
;------------------------------ exit process -----------------------------
ANTI_CHK_ERR_EXIT:
　　　　MOV B,#08H
　　　　MOV A,B
　　　　;ACALL H_SEND_TO_BUF23　　 ;SEND RETURN_ERR_VALUE TO DISP_BUF_HIGH
ANTI_ERR_EXIT:
ANTI_OK_EXIT:
　　　　RET
;-------------------- End of MCM AntiCollision Operation　-----------------

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