第04章低频RFID基本操作1.实验描述【实验目的】理解并掌握低频RFID读写器的相关特性；了解EM4669卡（遵循ISO11784/11785标准）的基本存储结构；掌握低频RFID读写器对EM4669、EM4305卡的基本数据读写操作。【实验环境】硬件：移动互联终端，PC机（至少一个串口、若干个USB口），一根MiniUSB线（连接PC的USB接口与移动互联终端的USBOTG接口）。软件：Eclipse4.2/JDK1.7/AndroidSDK。【实验内容】功能1：对低频读写设备做连接操作。功能2：读取低频卡的卡片序列号UID、卡片信息。功能3：对低频卡进行读写操作。一、通过串口线连接移动互联终端的COM1与RFID实验箱COM口二、在RFID实验箱的显示屏上选择低频模块，如图三、在移动互联终端的程序界面上打开RFID_Demo3，如图四、实验初始界面，串口选择COM1，波特率115200，点击“打开串口”，在右上角区域显示“打开串口成功”五、将低频卡放置RFID实验箱上的低频天线模块上，点击“获取UID”，则显示该卡的标签UID，选择“地址编号”，点击“读取数据”，则该卡的多个方面数据显示在“数据”栏中，可对该卡进行数据写入，点击“数据”栏，修改数据（十六进制数），点击“写入数据”，则即可将数据写入该卡中，如图2.实验原理1、RFID介绍RFID技术涉及信息、制造、材料等诸多高技术领域，涵盖无线通信、芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装、系统集成、信息安全等技术。一些国家和国际跨国公司都在加速推动RFID技术的研发和应用进程。在过去十年间，共产生数千项关于RFID技术的专利，大多分布在在美国、欧洲、日本等国家和地区。射频技术RF(RadioFrequency)的基础原理是电磁理论，利用无线电波对记录媒体进行读写。射频系统的优点是不局限于视线，识别距离比光学系统远，射频识别卡具有可读写能力，携带大量数据、难以伪造和高智能等特点。2、射频识别系统的组成(一)信号发射机(二)信号接收机(三)天线）主动式标签、被动式标签在实际应用中，必须给标签供电才能工作，但标签的电能消耗是非常低的(一般是百万分之一毫瓦级别)。按照标签获取电能的方法不一样，可以把标签分成主动式标签与被动式标签。主动式标签内部自带电池进行供电，它的电能充足，工作可靠性高，信号传送的距离远。另外，主动式标签能够最终靠设计电池的不同常规使用的寿命对标签的使用时间或使用次数进行限制，它可以用在需要限制数据传输量或者使用数据有限制的地方，比如，一年内，标签只允许读写有限次。主动式标签的缺点主要是标签的常规使用的寿命受到限制，而且随着标签内电池电力的消耗，数据传输的距离会慢慢的小，影响系统的正常工作。被动式标签内部不带电池，要靠外界提供能量才能正常工作。被动式标签产生电能的典型装置是天线与线圈，当标签进入系统的工作区域，天线接收到特定的电磁波，线圈就会产生感应电流，经过整流电路给标签供电。被动式标签具有永久的使用期，常常用在标签信息需要每天读写或频繁读写多次的地方，而且被动式标签支持长时间的数据传输和永久性的数据存储。被动式标签的缺点主要是数据传输的距离要比主动式标签短。因为被动式标签依靠外部的电磁感应而供电，它的电能就比较弱，数据传输的距离和信号强度就受到限制，需要敏感性比较高的信号接收器(阅读器)才能可靠识读。2）只读标签与可读可写标签根据内部使用存储器类型的不同，标签可以分成只读标签与可读可写标签。只读标签内部只有只读存储器ROM(ReadOnlyMemory)和随机存储器RAM(RandomAccessMemory)。ROM用于存储发射器操作系统说明和安全性要求比较高的数据，它与内部的处理器或逻辑处理单元完成内部的操作控制功能，如响应延迟时间控制，数据流控制，电源开关控制等。另外，只读标签的ROM还存储有标签的标识信息。这一些信息可以在标签制作的完整过程中由制造商写入ROM，也可以在标签开始使用时由使用者根据特定的应用目的写入特殊的编码信息。这种信息可以只简单地代表二进制中的“0”或者“1”，也可以像二维条码那样，包含相当复杂及丰富的信息。但这种信息只能是一次写入，多次读出。只读标签中的RAM用于存储标签反应和数据传输过程中临时产生的数据。另外，只读标签中除了ROM和RAM外，一般还有缓冲存储器，用于暂时存储调制后等待天线发送的信息。可读可写标签内部的存储器除了ROM、RAM和缓冲存储器外，还有非活动可编程记忆存储器。这种存储器除了存储数据功能外，还具有在适当的条件下允许多次写入数据的功能。非活动可编程记忆存储器有许多种，EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)是很常见的一种，这种存储器在加电的情况下，能轻松实现对原有数据的擦除以及数据的重新写入。3）标识标签与便携式数据文件根据标签中存储器数据存储能力的不同，可以把标签分成仅用于标识目的的标识标签与便携式数据文件两种。对于标识标签来说，一个数字或者多个数字字母字符串存储在标签中，为了识别的目的或者是进入信息管理系统中数据库的钥匙(Key)。条码技术中标准码制的号码，如EAN/UPC码，或者混合编码，或者标签使用者按照特别的方法编的号码，都可以存储在标识标签中。标识标签中存储的只是标识号码，用于对特定的标识项目，如人、物、地点做标识，关于被标识项目的详细的特定的信息，只能在与系统相连接的数据库中进行查找。而便携式数据文件是指标签中存储的数据非常大，足可以看作是一个数据文件。这种标签一般都是用户可编程的，标签中除了存储标识码外，还存储有大量的被标识项目的其他的相关信息，如包装说明，工艺过程说明等等。在实际应用中，关于被标识项目的所有的信息都是存储在标签中的，读标签就能够获得关于被标识项目的所有信息，而不用再连接到数据库进行信息读取。另外，随着标签存储能力的提高，能够给大家提供组织数据的能力，在读标签的过程中，能够准确的通过特定的应用目的控制数据的读出，实现在不同的情况下读出不同部分数据的功能。2、射频识别系统的组成(一)信号发射机(二)信号接收机(三)天线编程器(四)天线在射频识别系统中，信号接收机一般叫作阅读器。根据支持的标签类型不同与完成的功能不同，阅读器的复杂程度是显著不同的。阅读器基本的功能就是提供与标签进行数据传输的途径。另外，阅读器还提供相当复杂的信号状态控制、奇偶错误校验与更正功能等。标签中除了存储需要传输的信息外，还必须含有一定的附加信息，如错误校验信息等。识别数据信息和附加信息按照一定的结构编制在一起，并按照特定的顺序向外发送。阅读器通过接收到的附加信息来控制数据流的发送。一旦到达阅读器的信息被正确的接收和译解后，阅读器通过特定的算法决定是不是需要发射机对发送的信号重发一次，或者知道发射器停止发信号，这就是“命令响应协议”。使用这种协议，即便在很短的时间、很小的空间阅读多个标签，也可以轻松又有效地防止“欺骗问题”的产生。2、射频识别系统的组成(一)信号发射机(二)信号接收机(三)天线编程器(四)天线只有可读可写标签系统才需要编程器。编程器是向标签写入数据的装置。编程器写入数据一般来说是离线(OFF-LINE)完成的，也就是预先在标签中写入数据，等到开始应用时直接把标签黏附在被标识项目上。也有一些RFID应用系统，写数据是在线(ON-LINE)完成的，尤其是在生产环境中作为交互式便携数据文件来处理时。 2、射频识别系统的组成 (一)信号发射机 (二)信号接收机 (三)天线编程器 (四)天线 天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。在实际应用中，系统功率、天线的形状和相对位置都会影响数据的发射和接收，要专业人员对系统的天线、射频识别(RFID)系统的优点 1）非接触阅读 2）数据存储容量大 3）读写速度快 4）体积小，易封装 5）无磨损，常规使用的寿命长 6）动态实时通信 7）安全性能高 4、LfRfid类（低频类）简介 以下介绍本实验中所使用到LfRfid类的主要方法。 （1）public static LfRfid getInstance() 功能描述 获取低频单例对象（2）public void closePort() 功能：关闭串口 （3）public int openUart(int intbaudrate) 功能：打开有源低频串口 参数：i COM口baudrate 必须传入7波特率固定为115200 返回：串口句柄号 （4）public int getUid(byte[] uid) 函数名称 getUid功能描述 获取卡的身份识别码(UID)参数:uid 输出类型，读取到的4个字符身份返回:执行状态( 0-成功执行， 非0-执行失败) （5）public int readData(int address, byte[] output) 函数名称 readData功能描述 读取标签数据参数:address 标签地址编号,em4469地址为5至15output 输出类型，返回的数据值，4个字节，低位在前，高位在后返回:执行状态( 0-成功执行， 非0-执行失败) public int writeData(int address, byte[] input) 函数名称 writeData功能描述 对标签写入数据参数: address 标签地址编号,em4469地址为0x05至0x0Finput 写入的数据值，4个字节，地位在前，高位在后返回: 执行状态( 0-成功执行， 非0-执行失败) 3.实验实现实验步骤： 第一步： 硬件连接。 （1）一根串口数据线，连接移动互联终端的COM1与RFID实验箱COM口; （2）一根MiniUSB线，连接PC的USB接口与移动互联终端的USB OTG接口。 创建 “AndroidRFID_Demo3”基本应用程序 （1）在Eclipse中，按照第二章节的实验步骤，创建“AndroidRFID_Demo3”项目。项目设置如表 （2）创建好之后，在Android应用程序目录结构中，展开“reslayout”,打开“activity_main.xml”文件。切换到“Graphical Layout”视图，按照图所示的LinearLayout布局效果添加控件，并按照表 第三步：添加外部jar文件。将本书配套的资料中的“RfidLibrary.jar”、“armeabi文件夹”两个文件（存放在“\03.软件与工具\05类库\Android端”下）拷贝到程序的“libs”目录下（在Eclipse中，展开项目文件，右击“libs”目录，点击“Paste”进行粘贴），并按F5按键刷新，其中armeabi目录包含了libuart.so文件。 第四步：展开“srccom.newland.androidrfid_demo3”,打开“RFID3_Activity.java”文件。参照参考代码添加代码，实现程序的功能。 第五步：调试程序，在Eclipse中，右击“AndroidRFID_Demo3”项目，在弹出的菜单上执行“Run ASAndroid Application”命令，如图4-5所示。此时会弹出如图所示的界面，选择运行设备，单击“OK”按钮，则程序将会运行在移动互联终端的界面上，以便进行系统的测试。 第六步：在运行调试的同时，在移动互联终端也会安装上该测试的DEMO程序，则在以后的系统测试过程中也可以直接点击移动互联终端上的“RFID_Demo3”，如图所示。然后检测系统，检测所有系统功能能否正常运行。 4.关键代码解析（1）初始化窗体设置，如图： （2）按钮单击事件，如下图