【正文】 到 MCU 的 RAM 中即可 4 裝載密鑰 由于在與卡的通信前都必須進(jìn)行三重驗(yàn)證而進(jìn)行認(rèn)證的時候要用到密鑰所以在驗(yàn)證之前應(yīng)將新密鑰寫入 MFRC500的 E2PROM中本項(xiàng)目采用芯片的默認(rèn)密碼12個 F該密鑰逐一寫進(jìn)起始的地址為 1A0H該地址可根據(jù)實(shí)際需要自行更改的寄存器中這一過程可通過查詢 SecondaryStatus寄存器的第 6位用于判斷是否已經(jīng)完成對 E2PROM的編程 注寫進(jìn)的密鑰跟卡的 KEY必須是相同的否則不會通過驗(yàn)證 對 M1 卡的操作流程 在與 M1 卡的進(jìn)行通信時命令序列不再是直接發(fā)送到 COMMAND 寄存器中而是先寫進(jìn) FIFODATA寄存器中然后再把 TransmitTransceive的命令碼寫進(jìn) COMMAND寄存器從而實(shí)現(xiàn)與卡的通信 1 卡呼叫 當(dāng)一張 M1 卡片處在卡片讀寫器的天線的工作范圍之內(nèi)時程序員控制讀寫器向卡片發(fā)出卡呼叫命令卡片的 ATR將啟動將卡片 Block 0中的卡片類型 TagType 號共 2 個字節(jié)傳送給讀寫器 建立卡片與讀寫器的第一步通信聯(lián)絡(luò)如果不進(jìn)行復(fù)位請求操作讀寫器對卡片的其它操作將不會進(jìn)行 2 外圍沒卡狀態(tài) 當(dāng)完成第一個步驟的 卡呼叫時如果外圍不存在射頻卡這時 FIFODATA 寄存器中就會存在一個固定的返回值根據(jù)這個返回值可以編寫一段程序用于防止整個程序繼續(xù)運(yùn)行下去把這段程序和之前的部分構(gòu)成一個循環(huán)后將電路板通電利用示波器觀察 Tx1口或 Tx2口的波形通過判斷波形可以看出讀卡器電路未接天線是否完好在制作項(xiàng)目的時候我就利用這個方法檢查處理了多處錯誤 3 防碰撞操作 如果有多張 M1 卡片處在卡片讀寫器的天線的工作范圍之內(nèi)時它們將會同時響應(yīng) MFRC500支持 ISO14443A定義的算法通過所謂的防碰撞處理來解決卡序列號的數(shù)據(jù)沖突該方法的基礎(chǔ) 是檢測位沖突的能力由于寄存器 ErrorFlag 的CollErr位當(dāng)檢測到 1個位沖突時該位會自動置位所以在本項(xiàng)目中利用這一點(diǎn)通過不斷地查詢判斷該位直到正確讀取 M1 卡的序列號為止 [5]在讀取正確的卡號后將該序列號從 FIFODATA 中讀出并存到 MCU 的 RAM 中以便后面的使用 4 卡激活操作 完成了上述二個步驟之后將命令序列 0B7H 04H 待激活的卡片序列號寫進(jìn)FIFODATA寄存器中然后把 Transceive的命令碼寫進(jìn) COMMAND寄存器中該動作實(shí)現(xiàn)將處于休眠狀態(tài)的 M1 卡激活 5 三重驗(yàn)證 執(zhí)行 Cryptol加密 算法來確保對 M1卡的驗(yàn)證為了確保有效的驗(yàn)證 MFRC500密鑰緩沖區(qū)內(nèi)的密鑰必須是正確的 通過 LoadKeyE2 命令將密鑰裝入密鑰緩沖區(qū) 啟動 Authent1 命令注本項(xiàng)目中檢測的卡密碼是 KEYA 啟動 Authent2 命令結(jié)束的時候檢測 Control 寄存器 0009H 的 CryptolOn 以獲得命令執(zhí)行的狀態(tài)注在本項(xiàng)目中通過不斷查詢該位用于判斷是否通過驗(yàn)證如果通過驗(yàn)證那么就直接進(jìn)行卡的各種操作如果沒有通過驗(yàn)證則重新進(jìn)行卡呼叫 驗(yàn)證某區(qū)通過后對該區(qū)的數(shù)據(jù)讀寫就不再要密碼傳輸了另外 Cryptol 中的密鑰已不是 KEYA 了已經(jīng)變了一個數(shù)據(jù)了經(jīng)過加密運(yùn)算后變了內(nèi)容了變得誰都看不明白了不然安全性就沒有保證真正認(rèn)證的不是 KEYA 了而是經(jīng)過加密運(yùn)算的一組數(shù)據(jù) 6 對卡的各種操作 直接對卡進(jìn)行讀寫增減值操作也就是通過在 FIFODATA 上寫入命令參數(shù)及數(shù)據(jù)通過寫命令 IEH到 COMMAND寄存器實(shí)現(xiàn)在本項(xiàng)目中向卡所發(fā)送的命令序列均具有返回值所有可通過查詢該值判斷寫進(jìn)的數(shù)據(jù)是否正確 由于在本項(xiàng)目中 M1 卡控制位值采用默認(rèn)值 FF078069 即校驗(yàn) KEYA 或 KEYB正確時允許讀出和寫入數(shù)據(jù)也可以對塊值進(jìn)行加減等操作如果修改控制位值對應(yīng)的校驗(yàn)密碼也 應(yīng)該隨之改變并且對卡的操作動作也有一定的變化在修改卡密碼的時候特別要注意控制位取的是什么樣值 42 顯示電路的軟件程序 顯示程序流程如下圖 圖 41 顯示流程 單片共陽極 LED 數(shù)碼管顯示程序如下 MOV PO OCOH 顯示數(shù)碼 0 MOV DPTRTAB 段碼首地址 MOV A30H 顯示緩沖區(qū)取數(shù) MOVC AADPTR 讀段碼 MOV POA 送顯示 43 軟件程序流程圖 圖 42 軟件程序流程圖 44 讀卡程序 參見附錄 B 讀卡程序程序 5． 系統(tǒng)仿真 51 仿真內(nèi)容簡介 本系統(tǒng)采用 protues 和 keil 軟件進(jìn)行仿真由于 protues 元件庫的限制射頻芯片 MFRC500使用 SRAM芯片 6255取代單片機(jī)使用 ATMEGA16在進(jìn)行射頻系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)上增加了顯示的仿真在以彌補(bǔ)缺少部分元件的缺憾 52 軟件應(yīng)用簡介 protues 軟件介紹 Protues 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能還能仿真單片機(jī)及外圍器件它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具雖然目前國內(nèi)推廣剛起步但已受到單片機(jī)愛好者從事單片機(jī)教學(xué)的教師致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞 [] 其功能特點(diǎn)如下 Protues軟件具有其它 EDA工具軟件例 multisim的功能這些功能是 1 原理布圖 2PCB 自動或人工布線 3SPICE 電路仿真 革命性的特點(diǎn) 1 互動的電路仿真 用戶甚至可以實(shí)時采用諸如 LEDLCD 鍵盤 RS232 終端等動態(tài)外設(shè)模型來對設(shè)計進(jìn)行交互仿真 2 仿真處理器及其外圍電路 可以仿真 51系列 AVRPIC等常用主流單片機(jī)還可以直接在基于原理圖的虛擬原型 上編程再配合顯示及輸出能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀示波器等 Protues 建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境 具有 3 大功能模塊 1 個易用而又功能強(qiáng)大的 ISIS 原理布圖工具 2PROSPICE 混合模型 SPICE 仿真 3 ARES PCB 設(shè)計 Protues 提供了豐富的資源 1Protues 可提供的仿真元器件資源仿真數(shù)字和模擬 交流和直流等數(shù)千種元器件有 30 多個元件庫 2Protues 可提供的仿真儀表資源 示波器邏輯分析儀虛擬終端 SPI 調(diào)試器I2C 調(diào)試器信號發(fā)生器模式發(fā)生器交直流電壓表交直流電流表理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用 3除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外 Protues還提供了一個圖形顯示功能可以將線路上變化的信號以圖形的方式實(shí)時地顯示出來其作用與示波器相似但功能更多這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)例如極高的輸入阻抗極低的輸出阻抗這些都盡可能減少了儀器對測量結(jié)果的影響 4Protues 可提供的調(diào)試手段 Protues 提供 了比較豐富的測試信號用于電路的測試這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號 軟件仿真 支持當(dāng)前的主流單片機(jī)如 51 系列 AVR 系列 PIC12 系列 PIC16 系列 PIC18 系列 Z80 系列 HC11 系列 68000 系列等 1 提供軟件調(diào)試功能 2 提供豐富的外圍接口器件及其仿真 RAMROM 鍵盤馬達(dá) LEDLCDADDA 部分 SPI 器件部分 IIC 器件這樣很接近實(shí)際在訓(xùn)練學(xué)生時可以選擇不同的方案這樣更利于培養(yǎng)學(xué)生 3 提供豐富的虛擬儀器 利用虛擬儀器在仿真過程中可以測量外圍電路的特性培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際硬件的調(diào)試能力 4 具有強(qiáng)大的原理圖繪制 功能 電路功能仿真 在 PROTUES 繪制好原理圖后調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件 HEX 可以在PROTUES 的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程 PROTUES 不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果 它的元器件連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對應(yīng)這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能例元器件選擇電路連接電路檢測電路修改軟件調(diào)試運(yùn)行結(jié)果等 課程設(shè)計畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)由于 PROTUES 提供了實(shí)驗(yàn)室無法相比的大量的元器件庫提供了修改電路設(shè)計的靈活性提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器儀表因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神創(chuàng)造精神的平臺 隨著科技的發(fā)展計算機(jī)仿真技術(shù)已成為許多設(shè)計部門重要的前期設(shè)計手段它具有設(shè)計靈活結(jié)果過程的統(tǒng)一的特點(diǎn)可使設(shè)計時間大為縮短耗資大為減少也可降低工程制造的風(fēng)險相信在單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用中 PROTUES 也能茯得愈來愈廣泛的應(yīng)用 單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外同樣離不開軟件我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)?CPU 可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法一種是手工匯編另一種是機(jī)器匯編目前已 極少使用手工匯編的方法了機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼用于 MCS51 單片機(jī)的匯編軟件有早期的 A51 隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展Keil軟件是目前最流行開發(fā) MCS51系列單片機(jī)的軟件這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持 Keil即可看出 Keil提供了包括 C編譯器宏匯編連接器庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案通過一個集成開發(fā)環(huán)境uVision 將這些部份組合在一起運(yùn)行 Keil 軟件需要 Pentium 或以上的 CPU16MB或更多 RAM20M 以上空閑的硬盤空間 WIN98NTWIN2020WINXP 等操作系統(tǒng)掌握這一軟件的使用對于使用 51 系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必要的如果你使用 C 語言編程那么 Keil 幾乎就是你的不二之選目前在國內(nèi)你只能買到該軟件而你買的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件即使不使用 C 語言而僅用匯編語言編程其方便易用的集成環(huán)境強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍 Keil C51 開發(fā)系統(tǒng)基本知識 Keil C51 開發(fā)系統(tǒng)基本知識 系統(tǒng)概述 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列 兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)與匯編相比 C 語言在功能上結(jié)構(gòu)性可讀性可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢因而易學(xué)易用用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)體會更加深刻 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具全Windows 界面另外重要的一點(diǎn)只要看一下編譯后生成的匯編代碼就能體會到Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊容易理解在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢下面詳細(xì)介紹 Keil C51 開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用 2 Keil C51 單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)中 ision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境 IDE 可以完成編輯編譯連接調(diào)試仿真等整個開發(fā)流程開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件然后分別由 C51 及 A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件 OBJ 目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件也可以與庫文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對目標(biāo)文件 ABS ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試也 可以直接寫入程序器如 EPROM中 [7]通過 uVision3的各種選項(xiàng)配置 C51 編譯器 A51 宏匯編器 BL51 連接定位器以及 Debug 調(diào)試器的功能再次就是編譯連接程序點(diǎn)擊 Keil 菜單中的 Project Building Target 編譯匯編源文件如果程序沒有錯誤則會顯示編譯連接成功如有錯誤顯示編譯連接失敗雙擊 Output Windows 窗口中的錯誤信息會在編輯窗口中指示錯誤語句此時返回程序查找錯誤直至改正最后在 Project Workspace 窗口中的 Target 1 文件夾上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵在彈出的右鍵菜單中選擇 Option for Target 選項(xiàng)這時會彈出Option for Target 對話窗口在此對話窗口中選擇 Output 選項(xiàng)卡選中 Create HEX File 選項(xiàng)如圖所示確定后在編譯連接一次就會在工程目錄下生成 hex 文件了 圖 51 Keil 軟件聯(lián)調(diào)界面 打開已經(jīng)用 Proteus 設(shè)計好的電路圖在需要連接程序的片子上雙擊鼠標(biāo)左鍵此時會彈出 Edit Components 對話框如圖所示在 program files 后加入剛才所生成的 hex 的地址單擊 OK 后進(jìn)行仿真這樣就完成了 Proteus 與 Keil 的聯(lián)調(diào) 53 仿真系統(tǒng)的建立 利用 protues 繪制標(biāo)準(zhǔn)硬件電路 在 protues 環(huán)境下繪制電路圖分為以下步驟 在元件庫中選擇單片機(jī)及所需的其他芯片