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第九章、儲值扣款系統開發

第九章、儲值扣款系統開發. 本章教導 RFID Mifare 系統之開發，針對 MIFARE 卡片規格、資料讀取方式與資料寫入等方式進行介紹。因為各家讀取器廠商硬體的呼叫方式等不盡相同，因此在程式上使用者恐無法完全轉移，但是只要您使用的是標準的 MIFARE 卡片，裡面所介紹的觀念與架構都是相同的，您只要詢問硬體廠商是否有提供這樣的使用介面就可以。本章所使用的設備為 PROMAG PCR-310 。. 大 綱. 9-1 MIFARE 規格 9-2 MIFARE 讀寫資料 9-3 餐廳小額消費應用. 儲值扣款系統開發.

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第九章、儲值扣款系統開發

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Presentation Transcript

  1. 第九章、儲值扣款系統開發 本章教導RFID Mifare系統之開發，針對MIFARE卡片規格、資料讀取方式與資料寫入等方式進行介紹。因為各家讀取器廠商硬體的呼叫方式等不盡相同，因此在程式上使用者恐無法完全轉移，但是只要您使用的是標準的MIFARE卡片，裡面所介紹的觀念與架構都是相同的，您只要詢問硬體廠商是否有提供這樣的使用介面就可以。本章所使用的設備為PROMAG PCR-310。

  2. 大 綱 • 9-1 MIFARE 規格 • 9-2 MIFARE 讀寫資料 • 9-3 餐廳小額消費應用

  3. 儲值扣款系統開發 • RFID技術除了可以做到唯一辨識外，與條碼最重要的不同之處在於可以攜帶資訊，因此可以完成使用卡片（悠遊卡）坐捷運與購物消費等動作，這也是RFID應用市場上兵家未來爭奪的戰場之ㄧ • 本章針對RFID中標準的ISO 14443A卡片，或稱為MIFARE卡片的讀寫資料進行介紹

  4. MIFARE 規格

  5. MIFARE 規格 • MIFARE最早是由飛利浦（Philips）公司所研發的電子標籤規格，後來被收錄變成ISO14443的標準。總共分成三種規格，分別是MIFARE 1、MIFARE UltraLight與MIFARE ProX，使用的是13.56 MHz，傳輸速度為106 K bit/sec，以下針對MIFARE 1進行介紹

  6. MIFARE 規格 • MIFARE 1有可以分成S50與S70兩種，主要差異在記憶體大小，S50為1K Bytes（實際是1024 Bytes），S70為4K Bytes（實際是4096 Bytes），您可以依據不同應用選擇不同規格。這樣的記憶體區塊怎麼使用呢？全部一起？還是要劃分管理？怎麼劃分怎麼管理？飛利浦公司制定了一套規則來進行管理

  7. MIFARE 規格 • 管理方式採用Sector與Block方式進行管理，其實就是表格式管理，表格有分列（row）與欄（row），也就是先把一個空白表格劃分出列後，再從列裡面去切割欄，如圖9-1所示

  8. 空白表格 分割出三列 每列分割出六欄 圖9-1、表格分割圖

  9. MIFARE 規格 • 請把「空白表格」想像是MIFARE未分割前的全部記憶體區塊，現在開始進行劃分，如同表格先劃分列，但我們將其稱為「Sector」，最後對每個「Sector」再劃分出「Block」，這就完成了記憶體區塊的劃分管理作業。以S50為例，全部記憶體是1K Bytes，總共被劃分成16個Sector，每個Sector又劃分成4個Block，所以完成後的分割圖如圖9-2

  10. 圖9-2、S50記憶體分割圖

  11. MIFARE 規格 • 總共分成16個Sector，64個Block，每個Sector是64 Bytes，而每個Block為16 Bytes，同時將每個Block進行編號，從B0開始編號，一直到B63。其中B0被保留用來存放標籤的唯一辨識碼，這個辨識碼是出場時就指定，使用者無法更改

  12. MIFARE 規格 • 當您要讀取某個Sector內的Block時，需要通過兩組認證的密碼，稱之為KEY A與KEY B，這兩組密碼存放在每個Sector的最後面一個Block，也就是B3、B7、B11…等位置 • 而讀卡機本身內部也會儲存有KEY A與KEY B，KEY A是主要的驗證值，KEY B則為選擇性，也就是可以設定只驗證KEY A或是KEY A/KEY B同時都驗證

  13. MIFARE 規格 • 當讀卡機要讀取資料時，會先比對自己的KEY A/KEY B是否與要讀取的Block所屬Sector的KEY A/KEY B相同，如果不同是無法進行資料讀取與寫入作業，也確保了標籤內資料的安全性。但是B0內的卡號資料讀取是不需要經過KEY A/KEY B驗證的，這部份是開放讀取的，標籤出場時預設的KEY A/KEY B為FFFFFFFFFFFF

  14. MIFARE 讀寫資料

  15. MIFARE 讀寫資料 • MIFARE標籤資料的讀寫流程如圖9-3所示，首先由讀取器向電子標籤發出讀取請求，卡片會回應「Ready」與型態，確定標籤沒有損壞，可以繼續進行下一步動作

  16. 對卡片提出讀取需求 判定卡片種類 讀取卡號 (Block 0) 選擇Sector 進行KEY A/KEY B認證 通過 未通過 選擇Block 讀取資料 寫入資料 圖9-3、MIFARE資料讀寫流程圖

  17. MIFARE 讀寫資料 • 如果有需要讀取卡號，此時就可以進行卡號（位於Block 0）讀取作業；如果不需要卡號，則可以直接選擇您要讀取的Sector段落，接著進行KEY A/B的認證，通過認證才可以再選擇該Sector段落內的某個Block進行資料讀取與寫入作業

  18. MIFARE 讀寫資料 • 用程式實作圖9-3的MIFARE資料讀寫流程 • 如圖9-4是系統啟動畫面，首先需要做的就是讓系統與硬體讀寫器連線，右下方有「偵測讀取器」按鈕，可以針對連接埠進行自動掃描。多數硬體廠商都有提供這部份的API介面供使用者開發系統使用，讀者只要呼叫該API介面就可以自動與硬體做連線

  19. 圖9-4、MIFARE DEMO系統起始畫面

  20. MIFARE 讀寫資料 • 如果電腦與讀取器連接正確，系統將可以順利偵測到該讀取器，並顯示出其連接位置，如圖9-5的視窗標題，目前連接位置在COM 13。同時就可以開始透過讀寫器對電子標籤送出「讀取需求」，或事先設定讀取器內的「KEY A/B」，如此才擁有可以對卡片內的Sector與Block做出讀取的權利

  21. 圖9-5、Key A/B與資料讀寫需求畫面

  22. MIFARE 讀寫資料 • 如果讀取器與電子標籤內的Key A/B設定不符或是電子標籤損壞都可能造成讀取錯誤，如圖9-6所示，讀寫器對電子標籤發出讀取命令，但等不到電子標籤回應，畫面將出現「No Tag Error」，就無法進行下一個動作

  23. 圖9-6、資料讀寫需求回應錯誤畫面

  24. MIFARE 讀寫資料 • 如果讀寫器的讀寫需求有得到電子標籤的正常回應，畫面將顯示電子標籤的種類，例如圖9-7的「MIFARE 1K」，代表的是目前正在讀取MIFARE S50規格的電子標籤。接著可以進行電子標籤辨識碼或是記憶體內資料的讀寫動作

  25. 圖9-7、資料讀寫需求回應正常畫面

  26. MIFARE 讀寫資料 • 接著，可以在不需要Key A/B的狀況下讀取Sector 1/Block 0內的標籤識別碼，如圖9-8所示，讀取到的辨識碼共有八位，為「7D9C8176」。往下就可以針對標籤內記憶體的資料作讀寫的作業，所以要先選擇要讀取與寫入的位置，如圖9-2的規劃

  27. 圖9-8、電子標籤識別碼被正確讀取畫面

  28. MIFARE 讀寫資料 • 要讀取某個Sector內的資料，需要先經過該Sector最後一個Block內Key A/B與讀寫器內的Key A/B做比對認證，所以如圖9-9，我們針對Sector1做讀取，所以選擇Sector 1，並且只認證Key A

  29. 圖9-9、選擇讀取電子標籤內Sector 1內資料之畫面

  30. MIFARE 讀寫資料 • 其次，我們在圖9-10中選擇「認證KEY A/B」，如果讀寫器內的Key A/B與Sector1 內Block 3（圖9-2中的編號為B7）的Key A/B相同，則會出現pass的字樣，代表現在可以讀取Sector1內的第一個（Block 0）至第三個Block（Block 2）內的資料

  31. 圖9-10、通過Sector 1內Key A/B認證後後之畫面

  32. MIFARE 讀寫資料 • 圖9-11中我們選擇讀取Sector 1/Block 1內的資料，選擇完成Block後，按下「讀出資料」，就可以將裡面的資料讀取出來，如果沒有的話就是空的，這裡提供十六進制（Hex）與文字（Text）兩種格式

  33. 圖9-11、讀取Sector 1/Block 1內資料之畫面

  34. MIFARE 讀寫資料 • 相反於讀取，我們也可以將資料寫入，如圖9-12所示，在原本裡面沒有資料的Sector 1/ Block 1中寫入數值120，如果寫入成功，在寫入資料的流程上會出現ok字樣

  35. 圖9-12、將120寫入Sector 1/Block 1內之畫面

  36. MIFARE 讀寫資料 • 此時，再重新讀取Sector 1/ Block 1內的資料時，將出現上次寫入的數字120，如圖9-13所示，確認寫入動作成功

  37. 圖9-13、將120寫入Sector 1/Block 1內之畫面

  38. MIFARE 讀寫資料 • 針對「設定讀取器KEY A/B」按鈕，設計如圖9-14的畫面，使用者可以針對每個Sector設定自己需要的Key A/B進入到讀取器，當然這個部份需要與標籤內原先的設定要相同才可以讀取標籤資料。所有MIFARE電子標籤出場時的Sector Key A/B都是「FFFFFFFFFFF」

  39. 圖9-14、設定Sector內Key A/B之畫面

  40. MIFARE 讀寫資料 • 此時，我們故意更改Sector 1內的Key A值，變成如圖9-15的新值，並且儲存到讀寫器內 • 接著，我們再一次遵循上面的步驟讀取Sector 1/ Block 1的值，可是當我們在進行「認證KEY A/B」時，會發現出現KEY ERROR字樣，問題就在於電子標籤內Sector 1的Key A與讀寫器內儲存的Sector 1 Key A不相同所導致

  41. 圖9-15、設定讀取器內讀取標籤Sector 1 Key A/B之畫面

  42. 圖9-16、讀取標籤Sector 1時Key A認證失敗畫面

  43. 餐廳小額消費應用

  44. 餐廳小額消費應用 • 本節中我們使用MIFARE ISO 14443A卡片設計一個餐廳小額儲值扣款系統，我們將會員的基本資料如姓名、電話與金額分別寫入卡片內的Sector 1/Block 0、Sector 1/Block 1與Sector 1/Block 2內，未來讀者可以自行規劃您系統應用時卡片的資料儲存位置

  45. 餐廳小額消費應用 • 首先，使用本系統需要有帳號密碼，方便店長或是工讀生等人使用，同時也是基於安全考量，如圖9-17所示，需要輸入正確的帳號與密碼後才可以進入主系統

  46. 圖9-17、小額消費系統登入畫面

  47. 餐廳小額消費應用 • 如果帳號與密碼都正確，將進入到主系統畫面，如圖9-18所示，分成有會員資料、卡片加值、產品編輯、銷售紀錄與點餐扣款等五大部分 • 使用系統前，需要將系統與讀寫器連線，也就是要先驅動讀寫器，如圖9-19所示 • 成功驅動讀寫器的畫面如圖9-20所示，畫面上會出現讀寫器的型號與連接埠位置，此時就可以進行儲值、扣款與卡片資料維護等的作業

  48. 圖9-18、小額消費系統主畫面

  49. 圖9-19、小額消費系統驅動MIFARE讀寫器畫面

  50. 圖9-20、小額消費系統MIFARE讀寫器驅動成功畫面圖9-20、小額消費系統MIFARE讀寫器驅動成功畫面

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