kejingfan/Principle_and_Application_of_RFID
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完成实验2报告

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Jingfan Ke 2024-06-09 15:46:01 +08:00
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180
Labs/Lab2/source/实验2_21281280_柯劲帆.md
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@ -7,10 +7,9 @@
<div><span style="display: inline-block; width: 65px; text-align: center;">姓名</span><span style="display: inline-block; width: 25px;">:</span><span style="display: inline-block; width: 210px; font-weight: bold; text-align: left;">柯劲帆</span></div>
<div><span style="display: inline-block; width: 65px; text-align: center;">班级</span><span style="display: inline-block; width: 25px;">:</span><span style="display: inline-block; width: 210px; font-weight: bold; text-align: left;">物联网2101班</span></div>
<div><span style="display: inline-block; width: 65px; text-align: center;">指导老师</span><span style="display: inline-block; width: 25px;">:</span><span style="display: inline-block; width: 210px; font-weight: bold; text-align: left;">赵帅锋</span></div>
<div><span style="display: inline-block; width: 65px; text-align: center;">日期</span><span style="display: inline-block; width: 25px;">:</span><span style="display: inline-block; width: 210px; font-weight: bold; text-align: left;">2024年6月8日</span></div>
<div><span style="display: inline-block; width: 65px; text-align: center;">日期</span><span style="display: inline-block; width: 25px;">:</span><span style="display: inline-block; width: 210px; font-weight: bold; text-align: left;">2024年6月9日</span></div>
</div>
---
[TOC]
@ -60,7 +59,7 @@ UID 的标准长度为 4 字节、7 字节或 10 字节，分别对应于单级
| 行为方 | 发送内容 | | | | |
| :----: | ---------- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| PCD | SEL = '93' | | | | |
| PICC | CT | uid0 | uid1 | uid2 | BCC |
| PICC | CT = '88' | uid0 | uid1 | uid2 | BCC |
| PCD | SEL = '95' | | | | |
| PICC | uid3 | uid4 | uid5 | uid6 | BCC |
@ -69,9 +68,9 @@ UID 的标准长度为 4 字节、7 字节或 10 字节，分别对应于单级
| 行为方 | 发送内容 | | | | |
| :----: | ---------- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| PCD | SEL = '93' | | | | |
| PICC | CT | uid0 | uid1 | uid2 | BCC |
| PICC | CT = '88' | uid0 | uid1 | uid2 | BCC |
| PCD | SEL = '95' | | | | |
| PICC | CT | uid3 | uid4 | uid5 | BCC |
| PICC | CT = '88' | uid3 | uid4 | uid5 | BCC |
| PCD | SEL = '97' | | | | |
| PICC | uid6 | uid7 | uid8 | uid9 | BCC |
@ -147,19 +146,188 @@ ATQA 应答由两个字节（16位）组成，其结构如下：
### 2.3.4. ANTICOLLISION 命令
ANTICOLLISION 命令用于解决射频场中多张卡片同时响应的问题，通过逐步发送卡片的 UID 部分，读写器可以唯一识别每张卡片。该命令在不同的级联级别（Cascade Level）使用不同的标识符 `'93'`, `'95'`, `'97'`，分别表示第一级、第二区和第三级的防冲突级别。
ANTICOLLISION 命令的帧结构如下：
### 2.3.5. SELECT命令
| SOF | SEL | NVB | EOF |
| ---- | ------------------------------------------------------------ | ------ | ---- |
| | `0x93`（Cascade Level 1）或 `0x95`（Cascade Level 2）或 `0x97`（Cascade Level 3） | `0x20` | |
**交互流程**：
1. **发送 ANTICOLLISION 命令**：读写器向射频场中的卡片发送 ANTICOLLISION 命令，要求卡片发送其 UID 部分。
2. **卡片响应**：卡片根据级联级别，返回部分 UID 和 BCC。
3. **检测冲突**：读写器检测是否存在冲突。如果存在冲突，读写器通过选择特定位进行防冲突处理，直到只剩下一个唯一的 UID。
如果有冲突：
| SOF | SEL（8 bits） | NVB（8 bits） | 指定的 UID 比特 | EOF |
| ---- | -------------------------- | ---------------- | --------------- | ---- |
| | `0x93` 或 `0x95` 或 `0x97` | PCD 指定的比特数 | | |
**交互流程**：
1. **发送 SELECT 命令**：读写器向射频场中的卡片发送 ANTICOLLISION 命令，包含卡片的部分 UID。
2. **卡片确认**：卡片收到命令后，若指定 UID 与自身相符，返回自身 UID 余下部分。
3. **进一步通信**：选中的卡片现在可以接收读写器发送的其他命令，如读写操作命令。
### 2.3.5. SELECT 命令
SELECT 命令用于选择和激活在防冲突过程中唯一识别的卡片，使其进入选中状态，准备接受进一步的命令。SELECT 命令也分为不同的级联级别，使用与 ANTICOLLISION 命令相同的标识符。
SELECT 命令的帧结构如下：
| SOF | SEL（8 bits） | NVB（8 bits） | UID | BCC | EOF |
| ---- | -------------------------- | -------------------------- | ---- | ---- | ---- |
| | `0x93` 或 `0x95` 或 `0x97` | UID 比特长度 + 16 比特长度 | | | |
**交互流程**：
1. **发送 SELECT 命令**：读写器向射频场中的卡片发送 SELECT 命令，包含完整 UID 和 BCC 。
2. **卡片确认**：卡片收到命令后，若指定 UID 与自身相符，将会回复 SAK 。
3. **进一步通信**：选中的卡片现在可以接收读写器发送的其他命令，如读写操作命令。
### 2.3.6. SAK应答
SAK（Select Acknowledge）应答是卡片（PICC）在接收到 SELECT 命令后返回给读写器（PCD）的应答码，用于确认卡片是否已被选中，并提供一些附加信息。
SAK 应答的帧结构如下：
| SOF | b6 | b5 - b4 | b3 | b2 - b0 | CRC_A（16 bits） | EOF |
| :--: | :--------------------------------------: | ------- | :----------------------------------------------------: | :-----: | :--------------: | :--: |
| | `1`：支持 ISO/IEC 14443-4；`0`：不支持。 | RFU | `1`：表示 UID 不完整，继续防冲突；`0`：表示 UID 完整。 | RFU | | |
**交互流程**：
1. **发送 SELECT 命令**：读写器向射频场中的卡片发送 SELECT 命令，包含卡片的部分 UID 和 BCC。
2. **卡片确认**：卡片收到命令后，返回 SAK 码，表示其已被选中并进入选中状态。
3. **进一步通信**：选中的卡片现在可以接收读写器发送的其他命令，如读写操作命令。
### 2.3.7. HALT命令
HALT（休眠）命令用于使卡片（PICC）进入休眠状态，停止与读写器（PCD）的通信。这个命令用于结束当前卡片的会话，直到卡片被重新唤醒（通过 WUPA 命令）。
HALT 命令的帧结构如下：
| SOF | 命令码第一字节 | 命令码第二字节 | CRC_A（16 bits） | EOF |
| :--: | :------------: | :------------: | :--------------: | :--: |
| | `0x50` | `0x00` | | |
**交互流程**：
1. **发送 HALT 命令**：PCD 向射频场中的目标卡片发送 HALT 命令。
2. **卡片进入休眠状态**：接收到 HALT 命令的 PICC 将停止响应读写器的进一步命令，进入休眠状态。
3. **重新唤醒**：要重新与该卡片通信，PCD 需要发送 WUPA 命令将其唤醒。
# 3. 实验过程
IP 和端口保持默认不变。设置 PICC ID 。
## 3.1. PICC ID 为 4 字节
![UID4](images\UID4.png)
**过程分析**：
1. **PCD** ：发送 REQA ，激活在读写器射频场中的卡片；
2. **PICC** ：回复 ATQA ，bit 8 到 bit 7 为 `00` ，说明 UID 长度为 4 字节；bit 5 到 bit 1 含有 `1` ，说明采用比特帧防冲突方式；
3. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION ，指定查询第 1 级 UID ；
4. **PICC** ：回复 ANTICOLLISION ，回复自己的 UID = `0x80122821` 和 BCC = `0x9b` ；
5. **PCD** ：发现收到的 UID 中，第 2 字节的第 2 比特发生了碰撞。处理碰撞：
1. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x93` 第 1 级 UID ；指定 NVB = `32` ，即会指定 UID 的前 1 字节和第 2 字节的前 2 比特；指定 UID 前 1 字节为 `80`，第 2 字节的前 2 比特为 `00` ；
2. **PICC** ：发现自身 UID 第 2 字节的第 2 比特为 `1` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令不匹配，不回复；
3. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x93` 第 1 级 UID ；指定 NVB = `32` ，即会指定 UID 的前 1 字节和第 2 字节的前 2 比特；指定 UID 前 1 字节为 `80`，第 2 字节的前 2 比特为 `10` ；
4. **PICC** ：发现自身 UID 第 2 字节的第 2 比特为 `1` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令匹配，回复剩下的 UID ：第 2 字节的剩下比特为 `000100` ，剩下字节为 `2821`；
6. **PCD** ：发现收到的 UID 中，第 3 字节的第 4 比特发生了碰撞。处理碰撞：
1. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x93` 第 1 级 UID ；指定 NVB = `44` ，即会指定 UID 的前 2 字节和第 3 字节的前 4 比特；指定 UID 前 2 字节为 `8012`，第 3 字节的前 4 比特为 `0000` ；
2. **PICC** ：发现自身 UID 第 3 字节的第 4 比特为 `1` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令不匹配，不回复；
3. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x93` 第 1 级 UID ；指定 NVB = `32` ，即会指定 UID 的前 2 字节和第 3 字节的前 4 比特；指定 UID 前 3 字节为 `8012`，第 3 字节的前 4 比特为 `1000` ；
4. **PICC** ：发现自身 UID 第 3 字节的第 4 比特为 `1` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令匹配，回复剩下的 UID ：第 3 字节的剩下比特为 `0010` ，剩下字节为 `21`；
7. **PCD** ：发现收到的 UID 中，第 4 字节的第 7 比特发生了碰撞。处理碰撞：
1. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x93` 第 1 级 UID ；指定 NVB = `57` ，即会指定 UID 的前 3 字节和第 4 字节的前 7 比特；指定 UID 前 3 字节为 `801228`，第 4 字节的前 7 比特为 `0100001` ；
2. **PICC** ：发现自身 UID 第 4 字节的第 7 比特为 `0` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令匹配，回复剩下的 UID ：第 4 字节的剩下比特为 `0` ，无剩下字节；
8. **PCD** ：发送 SELECT 命令，指定 `0x93` 第 1 级 UID ；指定 NVB = `70` ；指定 UID = `80122821` ，BCC = `9b` ；
9. **PICC** ：回复 SAK = `00` ，表示不支持 ISO/IEC 14443-4 ，UID 已完整；
10. **PCD** ：发送 HALT 命令，使得被选中的卡片进入睡眠状态。
## 3.2. PICC ID 为 7 字节
![UID7PCD](images\UID7PCD.png)
![UID7PICC](images\UID7PICC.png)
**过程分析**：
1. **PCD** ：发送 REQA ，激活在读写器射频场中的卡片；
2. **PICC** ：回复 ATQA ，bit 8 到 bit 7 为 `01` ，说明 UID 长度为 7 字节；bit 5 到 bit 1 含有 `1` ，说明采用比特帧防冲突方式；
3. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION ，指定查询第 1 级 UID ；
4. **PICC** ：回复 ANTICOLLISION ，回复第 1 级UID = `0x88801228` 和 BCC = `0x32` ；
5. **PCD** ：发现收到的 UID 中，第 2 字节的第 2 比特发生了碰撞。处理碰撞：
1. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x93` 第 1 级 UID ；指定 NVB = `32` ，即会指定 UID 的前 1 字节和第 2 字节的前 2 比特；指定 UID 前 1 字节为 `88`，第 2 字节的前 2 比特为 `00` ；
2. **PICC** ：发现自身 UID 第 2 字节的第 2 比特为 `0` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令匹配，回复剩下的 UID ：第 2 字节的剩下比特为 `100000` ，剩下字节为 `1228`；
6. **PCD** ：发现收到的 UID 中，第 3 字节的第 4 比特发生了碰撞。处理碰撞：
1. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x93` 第 1 级 UID ；指定 NVB = `44` ，即会指定 UID 的前 2 字节和第 3 字节的前 4 比特；指定 UID 前 2 字节为 `8880`，第 3 字节的前 4 比特为 `0010` ；
2. **PICC** ：发现自身 UID 第 3 字节的第 4 比特为 `0` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令匹配，回复剩下的 UID ：第 3 字节的剩下比特为 `0001` ，剩下字节为 `28`；
7. **PCD** ：发现收到的 UID 中，第 4 字节的第 7 比特发生了碰撞。处理碰撞：
1. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x93` 第 1 级 UID ；指定 NVB = `57` ，即会指定 UID 的前 3 字节和第 4 字节的前 7 比特；指定 UID 前 3 字节为 `888012`，第 4 字节的前 7 比特为 `0101000` ；
2. **PICC** ：发现自身 UID 第 4 字节的第 7 比特为 `0` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令匹配，回复剩下的 UID ：第 4 字节的剩下比特为 `0` ，无剩下字节；
8. **PCD** ：发送 SELECT 命令，指定 `0x93` 第 1 级 UID ；指定 NVB = `70` ；指定 UID = `88801228` ，BCC = `32` ；
9. **PICC** ：回复 SAK = `04` ，表示不支持 ISO/IEC 14443-4 ，UID 未完整；
10. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION ，指定查询第 2 级 UID ；
11. **PICC** ：回复 ANTICOLLISION ，回复第 2 级UID = `0x21441020` 和 BCC = `0x55` ；
12. **PCD** ：发现收到的 UID 中，第 1 字节的第 5 比特发生了碰撞。处理碰撞：
1. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x95` 第 2 级 UID ；指定 NVB = `25` ，即会指定 UID 的第 1 字节的前 5 比特为 `00001` ；
2. **PICC** ：发现自身 UID 第 2 字节的第 2 比特为 `0` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令匹配，回复剩下的 UID ：第 2 字节的剩下比特为 `001` ，剩下字节为 `441020`；
13. **PCD** ：发送 SELECT 命令，指定 `0x95` 第 2 级 UID ；指定 NVB = `70` ；指定 UID = `21441020` ，BCC = `55` ；
14. **PICC** ：回复 SAK = `00` ，表示不支持 ISO/IEC 14443-4 ，UID 已完整；
15. **PCD** ：发送 HALT 命令，使得被选中的卡片进入睡眠状态。
## 3.3. PICC ID 为 10 字节
![UID10PCD](images\UID10PCD.png)
![UID10PICC](images\UID10PICC.png)
**过程分析**：
1. **PCD** ：发送 REQA ，激活在读写器射频场中的卡片；
2. **PICC** ：回复 ATQA ，bit 8 到 bit 7 为 `10` ，说明 UID 长度为 10 字节；bit 5 到 bit 1 含有 `1` ，说明采用比特帧防冲突方式；
3. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION ，指定查询第 1 级 UID ；
4. **PICC** ：回复 ANTICOLLISION ，回复第 1 级UID = `0x88563412` 和 BCC = `0xf8` ；
5. **PCD** ：发现收到的 UID 中，第 2 字节的第 2 比特发生了碰撞。处理碰撞：
1. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x93` 第 1 级 UID ；指定 NVB = `32` ，即会指定 UID 的前 1 字节和第 2 字节的前 2 比特；指定 UID 前 1 字节为 `88`，第 2 字节的前 2 比特为 `00` ；
2. **PICC** ：发现自身 UID 第 2 字节的第 2 比特为 `1` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令不匹配，不回复；
3. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x93` 第 1 级 UID ；指定 NVB = `32` ，即会指定 UID 的前 1 字节和第 2 字节的前 2 比特；指定 UID 前 1 字节为 `88`，第 2 字节的前 2 比特为 `10` ；
4. **PICC** ：发现自身 UID 第 2 字节的第 2 比特为 `0` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令匹配，回复剩下的 UID ：第 2 字节的剩下比特为 `0101001` ，剩下字节为 `3412`；
6. **PCD** ：发现收到的 UID 中，第 3 字节的第 4 比特发生了碰撞。处理碰撞：
1. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x93` 第 1 级 UID ；指定 NVB = `44` ，即会指定 UID 的前 2 字节和第 3 字节的前 4 比特；指定 UID 前 2 字节为 `8856`，第 3 字节的前 4 比特为 `0100` ；
2. **PICC** ：发现自身 UID 第 3 字节的第 4 比特为 `0` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令匹配，回复剩下的 UID ：第 3 字节的剩下比特为 `0011` ，剩下字节为 `12`；
7. **PCD** ：发现收到的 UID 中，第 4 字节的第 7 比特发生了碰撞。处理碰撞：
1. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x93` 第 1 级 UID ；指定 NVB = `57` ，即会指定 UID 的前 3 字节和第 4 字节的前 7 比特；指定 UID 前 3 字节为 `885634`，第 4 字节的前 7 比特为 `0010010` ；
2. **PICC** ：发现自身 UID 第 4 字节的第 7 比特为 `0` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令匹配，回复剩下的 UID ：第 4 字节的剩下比特为 `0` ，无剩下字节；
8. **PCD** ：发送 SELECT 命令，指定 `0x93` 第 1 级 UID ；指定 NVB = `70` ；指定 UID = `88563412` ，BCC = `f8` ；
9. **PICC** ：回复 SAK = `04` ，表示不支持 ISO/IEC 14443-4 ，UID 未完整；
10. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION ，指定查询第 2 级 UID ；
11. **PICC** ：回复 ANTICOLLISION ，回复第 2 级UID = `0x88801228` 和 BCC = `0x32` ；
12. **PCD** ：发现收到的 UID 中，第 2 字节的第 5 比特发生了碰撞。处理碰撞：
1. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x95` 第 2 级 UID ；指定 NVB = `25` ，即会指定 UID 的第 1 字节的前 5 比特为 `01000` ；
2. **PICC** ：发现自身 UID 第 2 字节的第 2 比特为 `0` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令匹配，回复剩下的 UID ：第 2 字节的剩下比特为 `100` ，剩下字节为 `801228`；
13. **PCD** ：发送 SELECT 命令，指定 `0x95` 第 2 级 UID ；指定 NVB = `70` ；指定 UID = `88801228` ，BCC = `32` ；
14. **PICC** ：回复 SAK = `04` ，表示不支持 ISO/IEC 14443-4 ，UID 未完整；
15. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION ，指定查询第 3 级 UID ；
16. **PICC** ：回复 ANTICOLLISION ，回复第 3 级UID = `0x21440010` 和 BCC = `0x75` ；
17. **PCD** ：发现收到的 UID 中，第 2 字节的第 5 比特发生了碰撞。处理碰撞：
1. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x97` 第 3 级 UID ；指定 NVB = `35` ，即会指定 UID 的前 1 字节和第 2 字节的前 5 比特；指定 UID 前 1 字节为 `21`，第 2 字节的前 5 比特为 `00100` ；
2. **PICC** ：发现自身 UID 第 2 字节的第 5 比特为 `0` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令匹配，回复剩下的 UID ：第 2 字节的剩下比特为 `010` ，剩下字节为 `0010`；
18. **PCD** ：发现收到的 UID 中，第 2 字节的第 8 比特发生了碰撞。处理碰撞：
1. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x97` 第 3 级 UID ；指定 NVB = `40` ，即会指定 UID 的前 3 字节为 `2144` ；
2. **PICC** ：发现自身 UID 第 2 字节的第 8 比特为 `0` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令匹配，回复 UID 剩下字节为 `0010`；
19. **PCD** ：发现收到的 UID 中，第 4 字节的第 7 比特发生了碰撞。处理碰撞：
1. **PCD** ：发送 ANTICOLLISION 命令，指定 `0x97` 第 3 级 UID ；指定 NVB = `57` ，即会指定 UID 的前 3 字节和第 4 字节的前 7 比特；指定 UID 前 3 字节为 `214400`，第 4 字节的前 7 比特为 `0010000` ；
2. **PICC** ：发现自身 UID 第 4 字节的第 7 比特为 `0` ，与收到的 ANTICOLLISION 命令匹配，回复剩下的 UID ：第 4 字节的剩下比特为 `0` ，无剩下字节；
20. **PCD** ：发送 SELECT 命令，指定 `0x97` 第 3 级 UID ；指定 NVB = `70` ；指定 UID = `21440010` ，BCC = `75` ；
21. **PICC** ：回复 SAK = `00` ，表示不支持 ISO/IEC 14443-4 ，UID 已完整；
22. **PCD** ：发送 HALT 命令，使得被选中的卡片进入睡眠状态。

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