中南大学RFID实验报告

中南大学RFID实验报告学生姓名钱晓雪学 号0909120615专业班级物联网工程1201班指导老师高建良学 院信息科学与工程学院完成时间2014年12月 目 录UHF超高频实验14实验一 超高频读写器的基本认知14实验二 Gen2协议下标签读写实验20实验三 读写器功率对标签读取距离影响实验26实验四 读写器频率对标签读取距离影响实验31实验五 RFID天线包络图实验34实验六 Gen2协议下标签锁实验38实验七 Gen2协议下标签TID区分析实验43实验八 Gen2协议下标签密钥修改实验46实验九 标签角度对标签读取效果的影响探究实验51实验十 Gen2协议下标签操作编程实验53实验十一 Gen2协议下综合编程实验59HF高频实验61实验一 高频读写器的基本认知61实验二 ISO14443A协议下标签密钥修改实验66实验三 ISO14443A协议下存取控制位修改实验70实验四 ISO14443A协议下标签数据读写实验76实验五 ISO14443A协议下标签加值减值实验81实验六 ISO14443A协议下多个标签的读取实验86实验七 ISO15693协议下标签数据读写实验88实验八 ISO15693协议下标签AFI的读写和块锁定实验92实验九 ISO15693协议下标签DSFID的读写和块安全位的读取实验98实验十ISO14443A编程实验交通卡应用102实验十一 ISO15693协议综合编程实验108LF低频实验113实验一 低频读写器的基本认知113实验二 低频读写器编程实验115UHF超高频实验实验一 超高频读写器的基本认知一、实验目的了解超高频读写器的基本设置，熟悉超高频读写器的设置与使用。通过本次实验，了解超高频读写器和标签参数的含义和设置方法。二、实验器材1. RFID实验箱2. 计算机一台三、实验内容 了解和设置读写器参数；四、 实验结果实验二 Gen2协议下标签读写实验一、实验目的本实验熟悉Gen2协议标签数据的读取和写入过程。二、实验器材1. RFID实验箱一套2. 超高频RFID标签一只3. 计算机一台三、实验内容 RFID标签主要用于存储数据；本试验通过读写器控制软件控制RFID读写器对超高频RFID标签进行读取操作，同时对EPC数据进行改写操作。四、 实验结果实验步骤5修改EPC：实验步骤6修改密码：五、思考题1. 修改标签EPC的操作有什么用途？如果有多只你将如何修改这些标签的EPC使之简单易懂？ 答：EPC所标识产品的信息保存在EPCglobal网络中，而EPC则是获 取有关这些信息的一把钥匙。修改EPC，可使标签按管理者所熟知的方 式来标定。 采用二进制编码，把EPC看成二进制码。2. 标签的EPC共有多少位？利用该区域最多可以对多少物品进行标识？ 答：24位。224=16777216个物品。实验三 读写器功率对标签读取距离影响实验一、实验目的本实验引导试验者改变RFID读写器的读功率，从而改变RFID读写器对RFID标签读取的距离。以试验的方式让参与者了解读写器发射功率对RFID标签读取距离的影响。二、实验器材1. RFID实验箱2. RFID标签五张3. 计算机一台三、实验内容改变RFID读写器的读功率，从而改变RFID读写器对RFID标签读取的距离。四、 实验结果表3-1 RFID读写器功率的改变对RFID标签读取距离的影响记录表序号标签型号-19（读取距离cm）-15（读取距离cm）-10（读取距离cm）-5（读取距离cm）0（读取距离cm）105-06-CD(10个）2729364779201-01-CD（10个）2528344576302-02-CD(10个）2427334678403-03-CD（10个)2227324675504-04-CD(10个）2429354576实验四 读写器频率对标签读取距离影响实验一、实验目的该实验改变RFID读写器的工作频率，此时RFID读写器对RFID标签读取的距离会受影响，从这一过程中让实验者了解到读功率对RFID标签读取距离的影响。二、实验器材1. RFID实验箱2. RFID标签五张3. 计算机一台三、实验内容改变RFID读写器的频率，观察对应频率下最大读取距离如何变化。四、实验步骤1. 启动读写器打开RFID实验箱，连接好实验箱和电脑，启动电源。2. 放置标签取出标签一张，放置在超高频读写器天线上。3. 系统设置打开读写器后台控制软件，RFID读写器后台控制软件和RFID读写器连接成功后，选中标签，将读写器的起始频率840.125kHz，结束频率为844.875kHz。如图4-1示： 图4-14. 测量距离改变RFID标签平面与RFID读写器平面之间的垂直距离，直到RFID读写器刚好能够读到RFID标签，测量RFID读写器天线与RFID标签之间的距离（单位为cm），将该数据记录在表4-1中。5. 更改频率依次将频率更改为890.750kHZ900.250kHZ，900.750kHZ910.250kHZ，910.750kHZ927.250kHZ，927.250kHZ940.250kHZ。重复步骤4，将所测得的数据记录到4-1表中。6. 更改标签依次替换不同型号的标签，放置在读写器前。重复25步骤。并将所测得的数据记录到4-1表中。五、实验结果表4-1 RFID读写器频率的改变对RFID标签读取距离的影响记录表序号标签型号840.125 844.875读取距离cm902.250 927.750读取距离cm920.250924.750读取距离cm915.250915.250读取距离cm105-06-CD(10)21506063201-01-CD（10）439810297302-02-CD（10）44533848403-03-CD（10）439711090504-04-CD（10）235060501. 点击”profile”下拉式按钮，查出各国为超高频RFID划分的工作频段是如何规定的，哪个国家为超高频RFID划分的频段最宽？China 84:840.125844.875China 92:920.625924.375Europe:865.700867.500Japan:952.400953.600UAS:902.750927.250Korea:917.300920.300USA 的超高频的频段最宽 (美国）2. 实验箱使用的天线的设计适用工作频段为多少？3001000MHZ3. 某厂商拟设计一种能够在美国和中国均可正常工作的标签，则该标签应当设计至少在哪个频段具有较好的读取特性？China 92频段实验五 RFID天线包络图实验一、实验目的理解RFID读写器实验箱天线包络图的概念，掌握通过天线包络图定性分析实验箱天线的特点及读取性能与读取位置的关系。通过手绘读取效果包络图的过程掌握读取效果与RFID标签位置的关系。二、实验器材1. RFID实验箱2. 计算机一台3. RFID标签4. 网格纸5. 铅笔三、实验内容调节天线与读写器功率画出RFID天线包络图四、实验步骤1. 启动读写器打开RFID实验箱，连接好实验箱和电脑，启动电源。2. 调节天线与标签水平位置将RFID读写器实验箱天线与标签置于网格纸上，调节天线与标签垂直位置，使其中心正对，打开读写器后台控制软件。3. 调节读写器功率将RFID标签正对读写器天线，通过调节读写器功率使其最远读取距离不超过网格纸范围。4. 移动RIFD标签位置观察实验现象以读写器天线为中心，分别将RFID标签移动到不同的位置（尽可能与天线平面所在法线对称），分别在网格纸上用点标出在RFID标签读取的临界位置。五、实验结果统计测试点坐标以RFID读写器实验箱天线所在位置为坐标原点，天线平面为投影为x轴，天线平面法线为y轴，以与法线对称的方式统计测试点坐标。表5-1 测试点坐标读写器发射功率设置Output level= 0 X正半平面所在点的坐标X轴负半平面所在点的坐标XYXY042-5060-10250-15 -12271526 -1530 10211224绘制RFID读写器实验箱天线包络线用铅笔连接各点，手工绘制出RFID读写器实验箱天线读取效果包络图。六、思考题增大或减少RFID读写器实验箱的发射功率，读取性能包络图有何变化？通过实验验证你的猜测。答：增大RFID读写器实验箱的发射功率，标签最远读取距离变大，包络图在同一坐标图中会显得更大。实验七 Gen2协议下标签TID区分析实验一、实验目的学会用超高频读写器读取标签信息，了解Gen2协议下标签TID信息基本涵义。二、实验器材1. RFID实验箱2. RFID标签多张3. 计算机一台三、实验内容 1. 读取标签TID信息；2. 了解TID信息的具体涵义。四、实验步骤1. 启动读写器打开RFID实验箱，连接好实验箱和电脑，启动电源。2. 放置标签取出标签一张，放置在超高频读写器天线上。3. 系统设置打开读写器后台控制软件，设置好读写器的相关的参数。4. 读取标签在标签epc右键点击，在弹出的窗口中选择标签参数设置，Read from Bank选择TID，点击Read.五、实验结果记录各标签的TID数据并指明标签的制造商信息。实验九 标签角度对标签读取效果的影响探究实验一、实验目的该实验指导学生针对不同的标签，在不同的读写器天线与标签平面角度下，测量其最大读取距离和读取率，通过横向和纵向的比较，让学生体会标签相对于读写器天线的角度是如何影响标签读取性能的。二、实验器材1. RFID实验箱2. 不同种类的RFID电子标签五个3. 计算机一台4. 卷尺一把5. 量角器一个三、实验内容研究标签角度对标签最大读取距离的影响。四、实验步骤1. 在实验室的开阔区域，部署读写器，使读写器天线朝向开阔区域，固定读写器天线在高h处，并保持天线平面垂直于地面。2. 取5种不同的RFID标签，验证标签是否能够正常读取。3. 开启读写器。打开读写器控制软件，设置读写器发射功率Output level为-10，开启读取功能。4. 取第一款标签，测量标签平面与读写器天线平面的角度分别为0，30，60，90，120，150，180时，标签的最大读取距离（最大读取距离的具体测试方法，请参照前面的最大读取距离测试实验）。记录测试结果。如表9-1所示。表9-1 不同角度下标签的最大读取距离记录序号名称0306090120150180105-06-CD(10)1057734203380108对其余几款标签依照（4）的方法，进行不同角度下的大读取距离测量，并记录测试结果，如表9-2所示。表9-2 不同角度下，几款标签的最大读取距离记录序号名称0306090120150180101-01-CD（10）1108035183278109202-02-CD（10）1047837233687107303-03-CD（10）1077540314379110403-03-CD（10）1128743294578113504-04-CD（10）102894732508099实验十 Gen2协议下标签操作编程实验一、实验目的本实验通过对Gen2协议下标签的读写等操作，熟悉和掌握超高频读写器的工作流程，并完成示例程序。二、实验器材1. RFID实验箱2. 超高频标签若干张3. 计算机一台三、实验环境及准备开发平台采用Visual Studio 2008，新建一个C+ Win32控制台应用程序，然后将CommandLib.h、CommandLib.cpp、SerialPort.h和SerialPort.cpp四个文件添加到工程中，然后在代码中引用这几个文件即可。HF高频实验实验四 ISO14443A协议下标签数据读写实验一、实验目的本实验在ISO14443A协议下对S50卡进行数据读写，并修改S50卡的存取控制位，并观察其对数据读写的影响。二、实验器材1. RFID实验箱2. USB传输线一根3. S50卡一张4. 计算机一台三、实验内容1. 读取卡的数据块的信息。2. 修改卡的数据块的信息。3. 修改卡的存取控制位改变其数据块读写的属性。4. 在存取控制位修改之后重新读写数据块的信息。四、实验步骤1. 打开RFID实验箱，连接好实验箱和电脑，启动电源。2. 取S50卡一张，放置于高频读写器天线上。3. 打开读写器后台控制软件，设置好读写器的相应COM端口以及波特率（具体步骤见实验一），右键选择14443A模块，进入14443A模块界面，如图4-1示。图4-14. 选择卡的状态：Idle或者All，读取卡片第七扇区的第0块的数据。5. 修改卡片第七扇区的第0块的数据。6. 再次读取卡片第七扇区的第0块的数据。7. 修改第七扇区的第一块数据的存取控制位：（1） 读取第七扇区的存取控制位的信息，如图4-2示：图4-2该数据表示扇区7的存取控制位为FF 07 80 69（2） 修改第七扇区第一块的存取控制位信息。扇区7的存取控制位为FF 07 80 69，第一块的存取控制位为 0 0 0，表示对数据块0对密钥或者验证成功之后可以进行读卡，写卡操作。现将其修改为0 1 0，表示对数据块0对密钥或者验证成功之后可以进行读卡操作，但不能进行写卡操作。修改后的数据控制位为EF 07 81 69,如图4-3示：图4-3（3） 利用key A重新读取卡片第七扇区的第一块的数据。（4） 利用key B重新读取卡片第七扇区的第一块的数据。（5） 利用key A修改卡片第七扇区的第一块的数据。（6） 利用key B修改卡片第七扇区的第一块的数据。五、实验结果1. 记录实验步骤4的实验结果。2. 记录实验步骤5的实验结果。3. 记录实验步骤6的实验结果。4. 记录实验步骤7的实验结果。六、思考题1. 修改第8扇区的第二块的数据，修改前后数据有何变化？2. 如何修改第8扇区的存取控制位，才能使其满足对第三块的数据只能通过Key B进行读写操作？实验八 ISO15693协议下标签AFI的读写和块锁定实验一、实验目的本实验在ISO15693协议下对标签进行块锁定以及修改锁定AFI。二、实验器材1. RFID实验箱2. USB传输线1根3. ISO15693标签3张4. 计算机1台三、实验内容1. 锁定卡片的数据块。2. 写AFI与锁定AFI。四、实验步骤1. 打开RFID实验箱，连接好实验箱和电脑，启动电源。2. 取ISO15693标签1张，放置于高频读写器天线上。3. 打开读写器后台控制软件，设置好读写器的相应COM端口以及波特率（具体步骤见实验一），右键选择15693模块，进入15693模块界面，如图8-1示：图8-14. 选择标志位为without uid,然后输入块号，点击Lock。如图8-2示：图8-25. 选择标志位为without uid,输入第4步锁定的块号，点击卡片写。如图8-3示：图8-36. 选择标志位为without uid输入第4步锁定块号，点击卡片读。如图8-4示：图8-47. 读取系统信息，点击Get System Info,如图8-5示：图8-58. 读取AFI的值。如图8-6示：图8-69. 选择标志位为without uid,输入1字节的数据，点击写AFI。如图8-7示：图8-710. 再次读取AFI的值。11. 选择标志位为without uid,点击锁定AFI，如图8-8示：图8-812. 选择标志位为without uid,输入1字节的数据，点击写AFI。如图8-9示：五、实验结果1. 记录实验步骤4的实验结果。2. 记录实验步骤5的实验结果。3. 记录实验步骤6的实验结果。4. 记录实验步骤7的实验结果。5. 记录实验步骤8的实验结果。6. 记录实验步骤9的实验结果。7. 记录实验步骤10的实验结果。8. 记录实验步骤11的实验结果。实验十一 ISO15693协议综合编程实验一、实验目的本实验的目的是学习和掌握在ISO15693协议下的编程操作，对标签的数据进行读写等操作，并完成一个综合编程用例。二、实验器材1. RFID试验箱2. USB传输线一根3. ISO15693标签3张4. 计算机一台三、实验环境及准备开发平台采用Visual Studio 2008，新建一个C+ Win32控制台应用程序，然后将hfreader.h、hfreader.cpp、mi.h三个文件添加到工程中，将mi.dll放入编译路径下的Debug文件夹内，然后在代码中引用hfreader.h和mi.h即可。LF低频实验实验一 低频读写器的基本认知一、实验目的了解低频读写器的基本原理，学会如何使用低频读写器。二、实验器材1. RFID实验箱2. 计算机一台3. 低频标签一张三、实验内容 利用低频读写器读取标签的信息。四、实验步骤1. 打开RFID实验箱，连接好实验箱和电脑，启动电源。2. 打开读写器后台控制软件，选择低频模块，如图1-1示: 图1-13. 选择低频模块对应的串口（弹出的显示值即对应串口），这里为com7,如图1-2示:图1-24. 将标签放置在低频读写器的天线上，点击start scan，移动标签位置，观察读取情况。如图1-3示:图1-3五、实验结果记录实验步骤4的实验结果。实验二 低频读写器编程实验一、实验目的本实验的目的是学习和掌握在低频读写器的编程操作，对标签进行读操作，了解低频读写器的工作机理，并完成一个示例程序。二、实验器材1. RFID试验箱2. USB传输线1根3. 低频标签3张4. 计算机1台三、实验环境及准备开发平台采用Visual Studio 2008，新建一个C+ Win32控制台应用程序，然后将lfreader.h、lfreader.cpp、lfserialport.h和lfserialport.cpp四个文件添加到工程中，然后在代码中引用lfreader.h和lfserialport.h即可。第 37 页 共 37 页