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非接触式IC卡技术
电子与信息工程学院
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提 纲
非接触式IC卡概述
–系统构成/分类/国际标准
非接触式IC卡工作原理
–能量传递/信息传递/防冲突
非接触式IC卡芯片技术
– MIFARE 1
非接触式IC卡接口技术
– MIFARE 1
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为什么要使用非接触式IC卡?
在频繁操作的场合，如门禁、考勤、小额电子钱
包（公交收费、食堂收费、高速公路收费、停车
场收费）、身份认证等场合，接触式IC卡越来越
明显的暴露出其弊端： •容易磨损
•操作速度慢
•使用不方便
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什么是非接触式IC卡？
Contactless ICC
非接触式IC卡是在卡中敷设天线，利用天线的接
收发射，与读写器的天线交换信号，实现一种无
线通讯，非接触式IC卡又被称为射频卡（RFC—
—Radio Frequency Card），简称RF卡，非接触
式 IC卡系统被称为射频识别系统（RFID——
Radio Frequency Identification）。
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非接触式IC卡系统构成
非接触式IC卡：数据载体，应答器
非接触式IC卡读写器：卡接口设备，阅读器，
寻呼器
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非接触式IC卡的基本构成
非接触式IC 卡：芯片+天线+卡基
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非接触式IC卡读写器的构成
高频模块（发送器和接收器）、
控制单元
耦合元件（天线）
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非接触式IC卡的特点
可靠性高、寿命长。
非接触式IC卡与读写器之间无机械接触，避免了由于接
触读写而产生的各种故障。非接触式ID卡表面无裸露的芯
片，无须担心芯片脱落、静电击穿、弯曲、损坏等问题，
既便于卡片的印刷，又提高了卡片使用的可靠性。
操作快捷便利。
动态处理。
成本较高。
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非接触式IC卡的分类
按片内IC：存储卡、逻辑加密卡、CPU卡
按工作距离：密耦合卡、近耦合和疏耦合卡
按工作频率的高低 ：125kHz的低频卡（30
kHz ~300 kHz），的高频或射频卡
（3MHz~30 MHz），915MHz、的
超高频卡（300MHz ~3GHz）、的微
波卡（>3GHz）。
按卡内芯片供电方式：卡内带电池的有源卡和
卡内无电池、由读写器以无线感应方式供电的
无源卡
按使用过程中的读写方式：只读卡（ID卡）和
读写卡 （带EEPROM）
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EM ID厚卡
EM ID薄卡
PHILIPS
MIFARE 1卡
TI （德州仪器）
Tag-it电子标签
手表卡与钥匙扣卡
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特点
频段
工作频率 数据传输
速率
读写距离 读写区域
低频 125~134K
Hz
慢 适中(<1m) 较为均匀
高频 较快 适中(<1m) 较为均匀
超高频 860~960M
Hz
快 远(<10m) 很难定义
不同频段射频卡的特点
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非接触式IC卡的国际标准
标准组织 阵营 频段 技术规范
EPCglobal
全球产品电子代码
管理中心
欧美企业
沃尔玛、思科、敦
豪快递、麦德龙和
吉列等
UHF(860-
960 MHz )
电子产品代码(EPC)
、电子标签规范和互
操作性、识读器-电子
标签通信协议、中间
件软件系统接口等
ISO/IEC
国际标准组织/国
际电工委员会
全球非盈利
工业标准组
织
多个频段 识别卡与身份识别
ISO/IEC14443
自动识别
ISO/IEC15693
ISO/IEC18000
UID
泛在技术核心组织
日本电子厂
商、IT企业
和
电子标签超微芯片
部分规格
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注释：ICC——集成电路卡
CICC——Close-Coupled ICC，紧密（密耦合）卡；
PICC——Proximity ICC，称为接近（近耦合）卡；
VICC——Vicinity ICC，称为邻近（疏耦合）卡。
CD ——Coupling Device，是读写器中发射电磁波的部分
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ISO/IEC14443国际标准
现阶段ISO/IEC 14443（草案）主要有两个体系并存：
ISO/IEC14443-Type A、ISO/IEC14443-TypeB。
TypeA：以PHILIPS公司为代表，包括SIEMENS、
HITACHI、GEMPLUS、G&D和Schlumberger等公司
TypeB：以ST（意法半导体）、MOTOROLA、
ATMEL、韩国SAMSUNG和日本的NEC等公司为代
表。
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ISO/IEC18000国际标准
18000-1：物理层
18000-2：低于135KHz通信的空中接口的参数；
18000-3：在通信的空中接口的参数；
18000-4：在通信的空中接口的参数；
18000-5：通信的空中接口的参数；
18000-6：860-960MHz通信的空中接口的参数；
18000-7：433MHz通信的空中接口的参数；
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目前的产品主要包括：
ISO14443TypeA卡——Mifare 1 S50卡、Ultra Light卡
LEGIC Type A 卡、上海公交卡即华虹IC卡、复旦微电子
Type A 卡
ISO14443TypeB卡——ATMEL RF020
ISO15693（电子标签）卡——PHILIPS I-Code2、TI Tag
-it标签
I-CODE（电子标签）卡—— PHILIPS I-Code、上海贝岭
BL75R02
SONY Felica卡——香港八达通、深圳通
中国二代身份证
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目前125KHz的产品主要包括：
技术指标 EM 4100/4102标准卡 4001感应式ID厚卡 8803感应式ID厚卡
芯片 Swatch Group Em4102
Wafer
台湾4001 COB 台湾8803 Wafe
工作频率 125KHZ 125KHZ 125KHZ
感应距离 2-20cm 2-20cm 2-20cm
尺寸
封装材料 PVC、ABS PVC,ABS PVC
封装工艺 层压封装 手工粘贴 手工层压
号码 可选 连号喷码
典型应用 考勤系统、门禁系统、企
业一卡通系统等
考勤系统、门禁系统、
企业一卡通系统等
考勤系统、门禁系统、
企业一卡通系统等
此外，还包括ATMEL的TEMIC卡系列、TI的低频标签、HITAG卡等。
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非接触式IC卡工作原理
要解决的三大问题：
（1）非接触卡如何取得工作电压。
（2）读写器与IC卡之间如何交换信息。
（3）防冲突问题：多张卡同时进入读写器发射
的能量区域（即发生冲突）时如何对卡逐一进
行处理。
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非接触式IC卡与读写器接口电路
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（1）读写器发射激励信号（一组固定频率的电磁波），数字信
息调制在该射频信号上。
（2）IC卡进入读写器工作区内，被读写器信号激励。在电磁波
的激励下，卡内的LC串联谐振电路产生共振，从而使电容内有
了电荷，当所积累的电荷达到2V时，此电容可以作为电源为其
他电路提供工作电压，供卡内集成电路工作所需。（谐振、整
流、滤波、稳压）。
（3）同时卡内的电路对接收到的谐振信号进行解调，还原数字
信息，对信息进行分析处理，判断发自读写器的命令，如需在
EEPROM中写入或修改内容，还需将2V电压提升到15V左右，以
满足写入EEPROM的电压要求。
（4）IC卡对读写器的命令进行处理后，发射应答信息（将应答
信息调制到射频信号上）给读写器。
（5）读写器接收IC卡的射频信号并进行解调还原出应答信息。
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初始化与防冲突 （AntiCollion）
如果有2张或2张以上的IC卡进入读写器的工作范
围，称之为冲突（或碰撞Collion），此时就需要
解决如何对多张IC卡逐一处理的问题——防冲突
AntiCollion。
防冲突方案：
位帧防冲突（Bit AntiCollision）
动态时隙-ALOHA法（Slotted-ALOHA法）
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项目引入——IC卡公交收费机
定额收费
操作方便快捷
可显示余额
非法卡或余额不足报警
可将当班收款额上传总站数据库
总站可调整定额额度。
卡遗失可挂失。
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项目设计之一——卡型选择
接触式逻辑加密卡
——SLE4406
非接触式ID卡
——EM的4001卡
非接触式逻辑加密卡
——PHILIPS的Mifare卡
操作不方便
没有加密逻辑，不安全
容易实现定额收费，操作方便
快捷，安全性高，通用性强
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Mifare 1非接触式IC卡
基本性能指标：
卡内器件：
无线智能卡芯片Mifare MF1 IC S50 +天线线圈
标准：
遵从ISO/IEC 14443 Type A 标准
工作频率：
数据传送速率：
106kbit/s （μs/bit）
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Mifare卡与读写器之间的信号
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Mifare卡的信号调制方式
Type A与Type B调制程度的比较
TYPE A：
100%ASK
TYPE B：
10%ASK
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从读写器到卡的调制与编码
载波:fc=
数据传输速率：
调制方式：TYPE A用100%ASK， TYPE B用
10%ASK，
编码方式：TYPE A用改进的MILLER编码，
TYPE B用NRZ编码（不归零制数位编码）
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从卡到读写器的调制与编码
副载波:fc/16 =
数据传输速率：106kbit/s
调制方式：副载波调制
编码方式：TYPE A用MANCHESTER-ASK，
TYPE B用BPSK-NRZ(二进制相移键控数位编
码)
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Mifare 1卡片的存储结构
存储容量：1024×8位字
长（即1KB），
存储介质：EEPROM
分为16个扇区（扇区0
~15）
每个扇区有4个块
（Block）块0、块1、块
2和块3。
每个块有16个字节。
一个扇区共有 16
Byte×4 = 64 Byte
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块功能详解
1）厂商块
地址：扇区0块0
内容：IC卡厂商标志。其中：第0~4个字节为卡序列号
SN，第5个字节为序列号的校验码；第6个字节为卡容
量字节“SIZE” ；第7，8个字节为卡类型号Tagtype；
特性：基于保密性和系统的安全性，这一块在IC卡厂
商编程之后被置为写保护，因此该块不能再复用为应
用数据块。
例：420A7E00368804004481740630373937H
序列号SN：420A7E00H+校验码36H
容量字节SIZE：88H
卡类型号Tag Type：0400H
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块功能详解
2）数据块
每扇区3个数据块（扇区0只有2个），每块16字节。可由区尾
块中的存取控制位（access bits）配置为：
– 读写块：用作一般的数据保存，可用读/写命令直接读/写
整个块
– 值块：用作数值块，可以进行初始化值、加值、减值、读
值的运算，相应配用的命令为INC/DEC/RESTORE/TRANSFER
命令。
通常数据块中的数据都是需要保密的数据，对这些数据的读/
写/加值/减值均需：符合该块存取条件的要求+通过该扇区的
密码认证。
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块功能详解
3）区尾块
每个扇区的块3为区尾（Sector Trailer）块：
KEY A（6B）+ Access bits（4B）+KEY B（6B）
例： A0A1A2A3A4A5FF078069 B0B1B2B3B4B5
密钥A：A0A1A2A3A4A5H（缺省值）
密钥B：B0B1B2B3B4B5H（缺省值）
存取控制位：FF078069H （缺省值）
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Mifare 1 卡存取控制与数据区的关系
Access bits（存取控制位）：定义该扇区中4个块的访问
条件，及定义数据块的类型（读写或值）
Mifare 1 卡出厂初始化时，所有扇区块3的初始化值均为
A0A1A2A3A4A5 FF078069 B0B1B2B3B4B5
卡初始化后的存取控制条件为：
密码A永不可读，校验密码A或密码B正确后可以修改；
密码B在校验密码A或密码B正确后可读，可修改；
数据块在校验密码A或密码B正确后可读，可修改。
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小结：MIFARE 1卡特点一
EEPROM存储器结构提供多应用：
1K字节EEPROM，16个扇区, 4数据块/扇区，16字
节/块。用户可以定义每一个存储器块的访问条件。
每个扇区(每应用)拥有各自独立的密钥,支持带密
钥层次的多应用。
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Mifare 1 卡的密码认证方式
Mifare 1 卡的密码的认证采用了三次相互认
证的方法，具有很高的安全性。
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（A）环 ：Mifare 1卡向读写器发送一个随机数据RB；
（B）环 ：读写器收到RB后向Mifare 1卡片发送一个令牌数据TOKEN
AB=用读写器中存放的密码加密后的RB+读写器发出的一个随机数据
RA；
（C）环 ：Mifare 1卡片收到 TOKEN AB 后，用卡中的密码对TOKEN
AB的加密的部分进行解密得到RB’，并校验第一次由（A）环中Mifare
1卡片发出去的随机数RB是否与（B）环中接收到的TOKEN AB中的
RB’相一致；若读写器与卡中的密码及加/解密算法一致，将会有
RB=RB’，校验正确，否则将无法通过校验；
（D） 环 ：如果（C）环校验是正确的，则Mifare 1卡片用卡中存放的
密码对RA加密后发送令牌TOKEN BA给读写器 ；
（E）环 ：读写器 收到令牌TOKEN BA后，用读写器中存放的密码对
令牌TOKEN BA中的RA（随机数）进行解密得到RA’；并校验第一次
由（B）环中读写器发出去的随机数RA是否与（D）环中接收到 的
TOKEN BA中的RA’相一致；同样，若读写器与卡中的密码及加/解密算
法一致，将会有RA=RA’，校验正确，否则将无法通过校验；
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（A）环 ：Mifare 1卡取随机数RB=1100，KEY1=1010，
加密/解密算法：异或，发送RB给读写器
（B）环 ：读写器取随机数RA=0011，KEY2=1010，
加密/解密算法：异或，接收RB
对RB加密：TOKENB=RB异或KEY2=0110，发送
TOKENB+RA
（C）环 ：Mifare 1卡片对TOKEN B解密：
RB‘=TOKENB异或KEY1=1100=RB，校验正确；
（D） 环 ：Mifare 1卡片对RA加密
TOKENA=RA异或KEY1=1001 ；
（E）环 ：读写器 收对TOKEN A解密：
RA’=TOKENA异或KEY2=0011=RA，校验正确
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小结：MIFARE 1卡特点二
高保密性：
全球唯一SN；
密钥及传输密码保护，各扇区密码独立且有
三套（KEYSET0、1、2）二个（KEY A、KEY B）
密码。
密码认证采用三次相互认证；
存取控制位保护，用户可以定义每一个存储
器块的访问条件
RF信道数据加密
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Mifare 1非接触式IC卡功能组成
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POWER OFF状态
IDLE状态
READY状态
ACTIVE状态
HALT状态
RESET
REQUEST 命令
ANTICOLLISION命令
启动防冲突循环
读取卡回送的UID（SN）
HALT命令
SELECT UID命令
应用：
AUTENTICATION/READ
/WRITE/INC/DEC命令
WAKE UP
命令
MIFARE MIFARE 卡卡
防冲突流程防冲突流程
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小结：MIFARE 1卡特点三
真正的防冲突：
卡芯片与读写芯片中都内嵌防冲突模块，可实
现真正的（硬件）防冲突，可高速识别天线范
围内的多张卡。
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小结：MIFARE 1卡其他特点
高可靠性：
无线通讯链路使用各种校验机制确保数据
可靠传输
用户更方便：
卡芯片中内建有增值/减值的专项数学运算
电路，非常适合公交/地铁等行业的定额收
费系统
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实训5 MIFARE 1卡的读写操作与存储结构
按标志连接非接触式IC卡读写器的电源线，电源指示灯
闪亮一下表示连接正确。注意电源+5V与地不可接反。
按标志连接非接触式IC卡读写器与PC机间的通信线，打
开MIFARE系列非接触式IC卡演示软件MWRF，确认通信正
常。
装载密码（Load Key）操作:在RFDEMO软件界面中选择
密码集0（KEYSET0），密码A（KEY A），将扇区0-14的
密码A设置为全F，而将扇区15的密码A设置为全0。启动
密码下载，下载过程中红色指示灯点亮；下载完毕后红
色指示灯熄灭。
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MIFARE 1卡读写操作:
将MIFARE 1卡按任意方向置入MIFARE开发板天线
有效工作范围内，对MIFARE 1卡的扇区0、1和15
的块0、1、2进行读/写操作。记录读取的卡数据，
标明各块的类型及卡的类型号、序列号、容量及
各扇区的密码和访问权限。
注意：不得随意修改各扇区块3的数据，特别是
访问权限字节，以免造成扇区被锁死。
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防冲突测试
（1）分别读出并记录二张MIFARE 1卡（分别记为1#卡、2#卡）的
序列号，及其扇区0块1的内容，记录在报告上。
（2）将二张MIFARE 1卡同时放置在读写器天线有效工作范围内，
在RFDEMO软件中执行读操作，根据读出的SN找出被选中的卡
（例如为1#卡）。
（3）在RFDEMO软件中执行写操作，修改扇区0块1的内容并将数
据记录在报告上。
（4）将被选中的卡撤离读写器天线有效工作范围，读出另一张卡
（例如2#卡）的扇区0块1的内容，并将数据记录在报告上。
（5）取走（4）中的卡，重新读出并记录被选中的卡的扇区0块1的
数据，并记录在报告上。
（6）比较上述实验数据，说明MIFARE1卡是否具备防冲突功能。
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存取控制设置：
（1）读出并记录扇区14块0的内容；修改内容并再次读出，
记录修改后的内容。说明该块的存取控制条件。
（2）修改扇区14的存取控制字节，将扇区14块0设置为校验
密码A/B正确可读，永不可修改。其他各块条件不变。
（3）重复（1），说明修改存取控制字节产生的结果。
（4）将存取控制位恢复为默认值。
注意：严禁修改对块3的设置，否则容易错误将存取控制位
设为永不可写，将无法恢复为默认值。
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C2X3_b C2X2_b C2X1_b C2X0_b C1X3_b C1X2_b C1X1_b C1X0_b
C1X3 C1X2 C1X1 C1X0 C3X3_b C3X2_b C3X1_b C3X0_b
C3X3 C3X2 C3X1 C3X0 C2X3 C2X2 C2X1 C2X0
BX7 BX6 BX5 BX4 BX3 BX2 BX1 BX0
存取控制位的结构
1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 0 0 1 1 1
1 0 0 0 0 0 0 0
0 1 1 0 1 0 0 1
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存取控制位对块3的控制结构
密码A 密码A 存取控制 存取控制 密码B 密码B
C1X3 C2X3 C3X3 read write read write read write
0 0 0 never KEYA|B KEYA|B never KEYA|B KEYA|B
0 1 0 never Never KEYA|B never KEYA|B never
1 0 0 never KEYB KEYA|B never never KEYB
1 1 0 never Never KEYA|B never never never
0 0 1 never KEYA|B KEYA|B KEYA|B KEYA|B KEYA|B
0 1 1 never KEYB KEYA|B KEYB never KEYB
1 0 1 never Never KEYA|B KEYB never never
1 1 1 never Never KEYA|B never never never
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存取控制位对数据块的控制结构
C1XY C2XY C3XY Read Write Increment Decr，Transfer，
restore
0 0 0 KEYA|B KEYA|B KEYA|B KEYA|B
0 1 0 KEYA|B never never never
1 0 0 KEYA|B KEYB never never
1 1 0 KEYA|B KEYB KEYB KEYA|B
0 0 1 KEYA|B never never KEYA|B
0 1 1 KEYB KEYB never never
1 0 1 KEYB never never never
1 1 1 Never never never never
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查表3：C1X0=0，C2X0=1，C3X0=0，
其他位不变。
对照表1：存取控制字节=EF 07 81 69H
将扇区14块3的内容修改为
FFFFFFFFFFFFEF078169FFFFFFFFFFFF
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项目设计之二——硬件设计
MCU MIFARE卡
读写模块
EEPROM
存储器
RS232接口
显示 报警
天线 卡
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Mifare 核心读写模块MCM
功能：读写器MCU与MIFARE卡之间的接口，负责读写卡，
其基本功能包括产生发送/接收射频信号、调制/解调、防
冲突处理和安全管理。
工作频率：。通信速率：106Kbps
工作距离：MCM200——25mm，MCM500——100mm
防冲突：真正的防冲突功能。
安全性与可靠性：每个扇区设有3套密码及其认证和密码
存储器 ，模块与卡片通信时，数据加密 ，多种通信校验
机制
接口：标准MIFARE并行接口
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MCM与MCU接口电路
直接用数据总线传送地
址和数据：MODE、
USEALE接高电平，
ALE对接；A0~A3悬空
驱动-CS，即
为低时选中（激活）
MCM200模块
MCM200的-IRQ接
；可用查询或中断方式
接收MCM发送的数据
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项目设计之三——软件设计
读写器与M1卡交换数据的过程：
1）由读写器MCU（微控制器）发送指令给MCM，
2）MCM执行指令并将其转换为射频信号发送给卡；
3）卡接收到来自MCM的指令后，按指令完成其内部的各
种处理，并回送应答信号/数据给MCM；
4）MCM接收卡回送的射频信号并将其转换为数字信号输
出给MCU，读写器MCU读取MCM接收到的应答/数据，
即可完成与M1卡的数据交换。
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M
C
M
基
本
通
信
指
令
集
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M
C
M
内
核
特
殊
寄
存
器
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MIFARE卡的读写操作步骤
激活MCM
MCM软复位
向MCM下载密码（LOAD KEY），校验传输密码正确
后可向MCM的KEY-RAM写入用户自己设定的密码，
以上操作与卡无关。
请求应答（ANSWER TO REQUEST）：寻卡
防冲突（ANTICOLLISION）：选择唯一一张卡
选择标记（SELECT）：激活所选择的卡
认证 （AUTHENTICATION）：安全性
读写操作（读、写、加值、减值）：交换数据
（READ/WRITE/INCREAMENT/DECREMENT）
停止（HALT）：置卡为停止模式，防止重复操作。
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SOR/LOAD KEY
REQUEST
ANTICOLLISION
READ/WRITE/INC/DEC
HALT
MIFARE MIFARE 卡操作步骤卡操作步骤
AUTHENTICATION
SELECT
卡应答：TAGTYPE（2B）
卡应答：SN（4B）+校验码（1B）
卡应答：SIZE（1B）
卡应答：AE位
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指令时序
每个指令由7个基本步骤组成，必须按此时序编程才能完成该指令：
（1）初始化，设置各寄存器，特别是BCNTS和BCNTR。
（2）送指令码到DATA，由MCM发送指令。
（3） 设置TOC，MCM准备接收来自卡的应答或数据。
（4）检查DV标志，查询数据接收是否完成。DV标志为”1”表明
MCM与MIFARE卡片之间的传输已经完成，并且主处理机可能已
经从MCM中收到数据，可以进行下一步操作。而DV=0表示数据
接收尚未完成或未能接收到数据，则程序循环检测DV标志直至
DV=1。有一种情况例外，既当定时器溢出时，无论接收是否完成
DV都将被设置为1，同样将进行下一步操作。
（5）清零TOC。
（6） 检查出错标志，若有标志被设置，则进行相应的出错处理，
例如设置出错标志等，并返回主程序；若没有标志被设置，表示
接收正确，将进行下一步操作
（7）MCU从DATA读出MCM接收到的应答或数据。
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Answer to Request （请求应答）指令
Request 指令将通知
MCM在天线有效的工
作范围（距离）内寻
找MIFARE 1卡。
命令码：26H或52H。
卡收到该指令将回送
卡类型号作为卡应答：TAGTYPE
（2个字节）
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With a “request std”(26H) instruction only
cards which are not set into a “HALT-
mode” will respond to this request,or it
may be expanded to all cards in the field
with a “request all” (52H) first
option is needed to prevent the MCM from
selecting one card several times.
Difference between
“request std” & “request all”
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Request：
NOP
NOP
MOV A，#0CH ；设置STACON
MOV R0，#01H
MOVX @R0，A
MOV A，#0EH ；设置BAUDRATE
MOV R0，#05H
MOVX @R0，A
MOV A，#0C0H ；设置ENABLE
MOV R0，#02H
MOVX @R0，A
MOV A，#0C6H ；设置MODE
MOV R0，#07H
MOVX @R0，A
MOV A，#0CH ；再次设置STACON
MOV R0，#01H
MOVX @R0，A
MOV A，#02H ；设置RCODE
MOV R0，#0EH
MOVX @R0，A
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MOV A，#07H ；设置BCNTS=7bits
MOV R0，#03H
MOVX @R0，A
MOV A，#10H ；设置BCNTR=2Bytes
MOV R0，#04H
MOVX @R0，A
JUDGE_COMMAND： ；选择REQ STD还是REQ ALL
MOV A，R2
XRL A，#01H
JNZ RQT_STD
RQT_ALL：
MOV A，#52H
SJMP RQT_NEXT
RQT_STD：
MOV A，#26H
RQT_NEXT：
MOV R0，#00H ；发送命令码
MOVX @R0，A
NOP
SmartCardSmartCard
MOV A，#0AH ；设置TOC=1ms
MOV R0，#06H
MOVX @R0，A
RQT_STACON：
MOV R0，#01H ；读 STACON
MOVX A，@R0
JNB ，RQT_STACON ；判断 DV=1?
MOV R7，A ；暂存STACON
MOV A，#00H ；清零TOC
MOV R0，#06H
MOVX @R0，A
MOV A，R7 ；判断是否出错
JB ，RQT_TE_ERR
JB ，RQT_BE_ERR
MOV R0，#00H ；读TAGTYPE
MOVX A，@R0
MOV 20H，A
MOV R0，#00H
MOVX A，@R0
MOV 21H，A
MOV B，#00H ；设置 OK 标志
SJMP RQT_EXIT
SmartCardSmartCard
RQT_BE_ERR： ；错误处理
MOV B，#01H
SJMP RQT_EXIT
RQT_TE_ERR：
MOV B，#02H
SJMP RQT_EXIT
RQT_EXIT：
RET
SmartCardSmartCard
AntiCollision 防冲突
如果有多于一张的Mifare 1卡处在MCM天线的有效工作范围（距离）
内，则发生了冲突。AntiCollision操作使MCM能在多张Mifare 1卡中
选择某一张卡。
AntiCollision操作由一个AntiCollision Loop（防冲突循环，内部处理）
来实现。设置STACON寄存器中的AC位启动AntiCollision循环。
MCM发送AntiCollision命令（93H+20H），每张天线范围内的MIFARE 1
卡接收AntiCollision命令后，都将回送自己的SN作为应答。
由于每张卡的SN各不相同，MCM接收到的信息（即SN）至少有1位
即是0又是1（即该位的前、后半部都有负载波调制），防冲突循环找
到第1个冲突位将其置1（排除该位为0的卡），然后查第2个，依次排
除，最后不再有冲突的SN即为最后读取的SN。
SmartCardSmartCard
Anticollision：
NOP
NOP
MOV A， #0CH
SETB ；设置AC=1，启动防冲突
MOV R0，#01H
MOVX @R0，A
ACALL DELAY_500μs ；延迟1000μs
ACALL DELAY_500μs
MOV A，#10H ；设置BCNTS为2Bytes
MOV R0，#03H
MOVX @R0，A
MOV A， #28H ；设置BCNTR为5Bytes
MOV R0，#04H
MOVX @R0，A
SmartCardSmartCard
MOV A， #93H ；发送命令码
MOV R0，#00H
MOVX @R0，A
MOV A，#20H ；发送NVB
MOV R0，#00H
MOVX @R0，A
MOV A，#0AH ；设置TOC为1ms
MOV R0，#06H
MOVX @R0，A
ANTI_STACON：
MOV R0，#01H ；读STACON
MOVX A，@R0
JNB ，ANTI_STACON ；判断 DV=1?
MOV R7，A ；暂存STACON
MOV A， #00H ；清零TOC
MOV R0，#06H
MOVX @R0，A
MOV A，R7 ；判断是否出错
JB ， ANTI_TE_ERR
JB ， ANTI_BE_ERR
SmartCardSmartCard
MOV R7，#04H
MOV B，#00H
MOV R1，#30H ；设置片内RAM的SN暂存区首地址
MOV R0，#00H
ANTI_LOOP：
MOVX A，@R0 ；读入4字节SN并逐一异或
MOV @R1，A
XRL B，A
INC R1
DJNZ R7，ANTI_LOOP
MOVX A，@R0 ；读入1字节校验码
XRL A，B ；用校验码异或校验SN
JNZ ANTI_CHK_ERR_EXIT ；校验出错
MOV B，#00H ；设置OK标志
AJMP ANTI_BACK
ANTI_TE_ERR： ；错误处理
MOV B，#01H
AJMP ANTI_BACK
ANTI_BE_ERR：MOV B，#0AH
AJMP ANTI_BACK
ANTI_CHK_ERR_EXIT：MOV B，#08H
ANTI_BACK： RET
SmartCardSmartCard
Select Tag 选择卡片操作
Select Tag操作将选中AntiCollision操作所读取的
SN对应的卡，使该卡进入激活状态，只有该卡才
能进行后续的认证及访问操作。
MCM发送Select命令（93H+70H+SN及校验码）
卡接收该命令后将MCM发送的SN与自己的序列
号比较，若一致则该卡被激活（ACTIVE），其他
卡则仍留在READY状态。被选择（激活）的卡将
回送其容量（SIZE）字节作为应答。
SmartCardSmartCard
SELECT：
MOV A，#0CH
MOV R0，#01H
MOVX @R0，A
MOV A，#0F0H ；设置ENABLE
MOV R0，#02H
MOVX @R0，A
MOV A，#38H ；设置BCNTS=7Bytes
MOV R0，#03H
MOVX @R0，A
MOV A，#08H ；设置BCNTR=1 Byte
MOV R0，#04H
MOVX @R0，A
MOV A，#93H ；发送命令码
MOV R0，#00H
MOVX @R0，A
MOV A，#70H ；发送NVB
MOV R0，#00H
MOVX @R0，A
SmartCardSmartCard
MOV R7，#04H
MOV B，#00H
MOV R0，#00H
MOV R1，#40H ；SN暂存区首地址
SELECT_WRT_LOOP：
MOV A，@R1 ；取出ANTICOLLISION指令读取的SN字节
MOVX @R0，A ；发送SN字节给卡
XRL B，A ；SN字节相异或生成校验码
INC R1
DJNZ R7， SELECT_WRT_LOOP
MOV A，B
MOVX @R0，A ；发送校验码
MOV A，#0AH ；SET TOC
MOV R0，#06H
MOVX @R0，A
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SEL_RD_STACON_AGAIN： ；READ STACON
MOV R0，#01H
MOVX A，@R0
JNB ，SEL_RD_STACON_AGAIN ；判断DV=1?
MOV R6，A ；暂存STACON
MOV A，#00H ；清零TOC
MOV R0，#06H
MOVX @R0，A
MOV A，R6 ；判断是否出错
JB ， SEL_TE_ERR
JB ， SEL_PE_ERR
JB ， SEL_BE_ERR
JB ， SEL_CE_ERR
MOV R0，#00H ；读取SIZE字节
MOVX A，@R0
MOV 22H，A ；SIZE字节存入22H
MOV B，#00H ；设置OK 标志
SJMP SEL_EXIT
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SEL_TE_ERR： ；错误处理
MOV B，#01H
LJMP SEL_EXIT
SEL_PE_ERR：
MOV B，#05H
LJMP SEL_EXIT
SEL_CE_ERR：
MOV B，#02H
LJMP SEL_EXIT
SEL_BE_ERR：
MOV R7，#0AH
LCALL D500US
MOV B，#0BH
SEL_EXIT：
RET
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Authentication 认证操作
MCM中设有专用的密码存储器（KEY-RAM），
用于存储3个密码集KEYSET0，KEYSET1，
KEYSET2，每一个KEYSET又包含了各个扇区的
KEY A 及KEY B。
Authentication操作就是将KEY-RAM中的密码与
卡中对应的密码进行三次相互认证。
Authentication操作的卡应答以AE位给出；
AE=1，密码出错，未能通过认证；
AE=0，密码正确，通过认证
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Authetication操作包括3个步骤
1）设置KEYSTACON寄存器，指定Authetication
操作及KEYSET（0、1或2）
2）设置KEYADDR寄存器，指定Authetication操
作、KEYA或KEYB、待认证的扇区号
3）写“命令”（60H或61H）和写“地址”（扇
区号0~15）到DATA寄存器，启动Authetication
操作。
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READ/WRITE操作
READ/WRITE均需整块操作。
READ：
发送命令码30H+块地址（0~63）
接收指定块的数据（16B）
通常用2次读并比较是否一致来校验是否正确读
WRITE：
发送命令码A0H+块地址(0~63)
接收ACK/NAK应答来校验是否正确接收命令
发送块数据（16B）
接收ACK/NAK应答来校验是否正确写入EEPROM
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Value Operate 值操作
MIFARE卡专门为公交/地铁等行业的定额
收费系统设有值操作命令，包括
INCREAMENT/DECREAMENT/
TRANSFER/RESTORE
对某块进行值操作的前提是该块已被初始
化为“值块”（Value Block)并且Access
Bits允许值操作。
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值块的初始化
方法：对某块按固定的格式进行写操作
格式：
address—— 块地址（1B） value—— 值（4B，有符号）
例如，对块地址为01H的块进行值块初始化，初始化值
VALUE=00030000H，则数据格式为
FE 01 FE 01 00030000 FFFCFFFF 00030000
高 低
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Increment/Decrement/Transfer
Increment:
adds the specified value to the memory value
Decrement:
subtracts the specified value from the memoty value
Transfer:
Each Increment or Decrement instruction manipulating a
standard value block has to be followed by a Transfer
intruction which actually stores the calculated result in
the card memory. Until then, the result is kept in an
internal value buffer resgister.
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DECREMENT：
入口：块地址addr，值value存放于D_BUF
出口：ACK/NAK
NOP
NOP
MOV A,#10H ；SEND BCNTS（16bits：命令码+块地址）
MOV R0,#03H
MOVX @R0,A
MOV A,#04H ；SEND BCNTR（4bits：ACK/NAK）
MOV R0,#04H
MOVX @R0,A
MOV A,#0C0H ;SEND CODE
MOV R0,#00H
MOVX @R0,A
MOV A,#addr ；SEND BLOCK ADDR
MOV R0,#00H
MOVX @R0,A
SmartCardSmartCard
MOV A,#0AH ;SET TOC=1ms
MOV R0,#06H
MOVX @R0,A
D_wait_value: ；读STACON，判断DV=1？
MOV R0,#01H
MOVX A,@R0
JNB ,D_wait_value
MOV R6,A
MOV A,#00H ；清零TOC
MOV R0,#06H
MOVX @R0,A
MOV A,R6 ；出错判断
JB ,DEC_TE_ERR
JB ,DEC_BE_ERR
AJMP DEC_CONTI
DEC_TE_ERR: ；NOTAGERR
MOV B,#01H
AJMP DEC_EXIT
DEC_BE_ERR:
MOV B,#02H
AJMP DEC_EXIT
SmartCardSmartCard
DEC_CONTI:
MOV R0,#00H ；读入ACK/NAK，
MOVX A,@R0
ANL A,#0BH ；仅检查0，1，3位
CJNE A,#00H,D_N1
MOV B,#07H ;NOTAUTHERR（应答为00000000）
SJMP DEC_NEXT
D_N1:
CJNE A,#0AH,D_N2 ；收到ACK应答（00000101），表示可以DEC
SJMP DEC_NEXT
D_N2:
MOV B,#03H ;其他错误应答（00000011），CODEER
AJMP WRITE_EXIT
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WRITE_NEXT: ；开始写数据
MOV A,#32 ；SEND BCNTS=32bits（4B VALUE）
MOV R0,#03H
MOVX @R0,A
MOV A,#04H ；SEND BCNTR=4 bits（ACK/NAK）
MOV R0,#04H
MOVX @R0,A
MOV R5,#4 ;送4B 值
MOV R0,#00H
MOV R1,#D_BUF
DEC_VALUE:
MOV A,@R1
MOVX @R0,A
INC R1
DJNZ R5,DEC_VALUE
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MOV A,#0AH ；SET TOC=1ms
MOV R0,#06H
MOVX @R0,A
DEC_end: ；DV=1？
MOV R0,#01H
MOVX A,@R0
JNB ,DEC_end
MOV A,#00H ；清零TOC
MOV R0,#06H
MOVX @R0,A
Judge_answer:MOV R0,#01H ；出错判断
MOVX A,@R0
JNB ,DEC_error_TE
MOV B,#00H
DEC_ANSWER: ；读入ACK/NAK
MOV R0,#00H
MOVX A,@R0
ANL A,#0FH
CJNE A,#04H,D_ERR1 ；（00000100为VALUE OVERFLOW）
MOV B,#0FEH
SJMP DEC_EXIT
D_ERR1:MOV B,#0FFH ；其他错误
DEC_EXIT:RET
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TRANSFER
入口: 块地址T_addr
出口:ACK/NAK
TRANS:
NOP
NOP
MOV A,#10H ；SEND BCNTS（16bits：命令码+块地址）
MOV R0,#03H
MOVX @R0,A
MOV A,#04H ；SEND BCNTR（4bits：ACK/NAK）
MOV R0,#04H
MOVX @R0,A
MOV A,#0B0H ;SEND CODE
MOV R0,#00H
MOVX @R0,A
MOV A,#T_addr ；SEND BLOCK ADDR
MOV R0,#00H
MOVX @R0,A
SmartCardSmartCard
MOV A,#10H ；SET TOC=
MOV R0,#06H
MOVX @R0,A
T_end: ；DV=1？
MOV R0,#01H
MOVX A,@R0
JNB ,T_end
MOV A,#00H ；清零TOC
MOV R0,#06H
MOVX @R0,A
Judge_answer: ；出错判断
MOV R0,#01H
MOVX A,@R0
JB ,T_error_BE
JB ,T_error_PE
MOV B,#00H
AJMP NEXT_TRANS
T_error_BE: ；出错处理
MOV B,#03H
SJMP NEXT_TRANS
T_error_PE:
MOV B,#05H
SJMP NEXT_TRANS
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NEXT_TRANS:
MOV A,#95D ；SET TOC=9ms
MOV R0,#06H
MOVX @R0,A
T_Toc_end: ；DV=1？（EEPROM写入结束否？）
MOV R0,#01H
MOVX A,@R0
JNB ,T_Toc_end
MOV R6,A
MOV A,#00H ；CLEAR TOC
MOV R0,#06H
MOVX @R0,A
MOV A,R6 ；出错判断
JB ,T_TAG_ERR
JB ,T_BIT_ERR
MOV B,00H
SJMP NEXT_ANSWER
T_TAG_ERR: ；出错处理
MOV B,#09H
AJMP T_EXIT
T_BIT_ERR:
MOV B,#0BH
AJMP T_EXIT
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NEXT_ANSWER: ；读入ACK/NAK
MOV R0,#00H
MOVX A,@R0
ANL A,#0FH
CJNE A,#0AH,T_ERR1 ；（00000101为ACK，TRANSFER OK）
MOV B,#00H
SJMP T_EXIT
T_ERR1:
CJNE A,#04H,T_ERR2 ；（00000100为NAK）
MOV B,#02H
SJMP T_EXIT
T_ERR2:
CJNE A,#05H,WRITE_EXIT ；其他错误
MOV B,#04H
T_EXIT:
RET
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实训6 非接触式IC卡的读写控制
实训程序将读写器MCU片内RAM中的16个数据写入卡的一个数据块，
然后将该数据块中的数据读出并存入读写器MCU的片内RAM中。
MCU采用查询方式与MCM通信。
实训程序说明：
mode 选择密码集KEYSET0、1、2及密码A、B
sector_nr 认证扇区号（0~15）
R_H_BUF 读入数据缓冲区首地址
R_E_BUF 读入数据暂存区首地址
W_H_BUF 写入数据区首地址
R_addr 被读取的块地址（0~63）
W_addr 被写入的块地址（0~63）
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实训步骤
用非接触式IC卡读写软件MWRF向MCM中下载密码，读出并记录
MIFARE1卡的TAGTYPE、SN、SIZE，读出并记录卡中某数据块
（如扇区1块0）的数据。
用镊子取出非接触式IC卡开发板上的MCU芯片，将仿真头插入MCU
的IC座。
编译实训程序，设置断点。
打开片内RAM及寄存器窗口，在写数据区（首地址为10H的16个单元）
设置要写入卡中的数据。
天线范围内无卡时运行程序，记录程序停在断点处的相关数据。说明
是否能正确读/写卡，如不能，根据现象定位故障点。
将卡置入天线范围内，运行程序，记录程序停在断点处的相关数据。
说明是否能正确读/写卡，如不能，根据现象定位故障点。
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实训程序：
mode EQU 00H ；设置KEYSET=KEYSET0，使用密码A
sector_nr EQU 01H ；设置认证扇区为扇区1
R_H_BUF EQU 40H ；读入数据缓冲区
R_E_BUF EQU 50H ；读入数据暂存区
W_H_BUF EQU 10H ；写入数据区
R_addr EQU 04H ；被读取的块地址（扇区1的块0）
W_addr EQu 05H ；被写入的块地址（扇区1的块1）
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ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0050H
MAIN: MOV SP,#60H ；重新设置堆栈
CLR EA ；关闭所有中断
CLR
SETB ；关闭MCM200
NOP
NOP
CLR ；激活MCM200
NOP
LCALL D500MS
START: NOP
NOP
MOV A,#80H ；SOR软件复位
MOV R0,#01H
MOVX @R0,A
NOP
NOP
LCALL D500MS
CLR ；再次激活MCM200
CLR
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MOV R2,#01H ；选择REQUEST ALL 指令
LCALL REQUEST ；请求响应REQUEST
SETB ；断点①,查看TAGTYPE——（20H）（21H）
LCALL ANTICOLLISION ；防冲突ANTICOLLISION
SETB ；断点②,查看SN——（30H）~（34H）
LCALL SELECT ；选择卡片SELECT
SETB ；断点③,查看SIZE——（22H）
LCALL LOAD_KEY ；下载密码
SETB
LCALL AUTH ；密码认证AUTHENTICATION
SETB
LCALL WRITE ；写数据WRITE
SETB
LCALL READ ；读数据READ
SETB ；断点④,查看数据——
NOP ； （40H）~（4FH），（50H）~（5FH）
NOP
LCALL HALT ；停止
LJMP START
SJMP $
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SmartCardSmartCard
进阶项目
将2张以上的MIFARE1卡置入天线工作范围
内，运行程序，该程序是否能实现防冲突
功能？
设卡的扇区1块0用于存储公交预付金额
（存储格式自拟），请修改程序以实现公
交收费。
