周立功教授新書(shū)《面向AMetal框架與接口的編程（上）》，對(duì)AMetal框架進(jìn)行了詳細(xì)介紹，通過(guò)閱讀這本書(shū)，你可以學(xué)到高度復(fù)用的軟件設(shè)計(jì)原則和面向接口編程的開(kāi)發(fā)思想，聚焦自己的“核心域”，改變自己的編程思維，實(shí)現(xiàn)企業(yè)和個(gè)人的共同進(jìn)步。

第六章為重用外設(shè)驅(qū)動(dòng)代碼，本文內(nèi)容為6.4 讀寫(xiě)卡模塊。

6.4 讀寫(xiě)卡模塊

>>> 6.4.1 基本功能

ZLG600A 是ZLG 提供的符合14443 標(biāo)準(zhǔn)的13.56MHz 讀寫(xiě)卡模塊，支持Plus CPU、Mifare DesfireCPU 卡、Mifare 1 S50/S70、Mifare 0 ultralight、Mifare Pro 卡，還支持ISO7816 協(xié)議讀寫(xiě)接觸式IC 卡。可以搭載兩個(gè)天線滿足不同位置的多卡讀寫(xiě)要求，連接從機(jī)數(shù)多達(dá)127 個(gè)，支持I2C、UART、RS-232C、RS-485 多種接口。具備主動(dòng)檢測(cè)卡進(jìn)入功能，當(dāng)檢測(cè)到卡時(shí)，則產(chǎn)生中斷且通過(guò)串口、I2C 輸出數(shù)據(jù)。

ZLG600A 系列讀寫(xiě)卡模塊選型指南詳見(jiàn)表6.18，電源電壓為5V，平均電流為77mA，TypeA、TypeB 和PLUS CPU卡讀卡距離分別為7.5cm、4cm 和5cm。

表6.18 選型指南表

由于RS-232C 和RS-485 與UART通信方式完全相同，僅在硬件上增加了一些轉(zhuǎn)換電路，因此后面不再特別說(shuō)明。在這里僅介紹I2C 和UART 兩種通信方式，其引腳含義詳見(jiàn)表6.19。

表6.19 通信接口定義

注：方形焊盤(pán)為第1 管腳，3.3V 模塊J1-5 接3.3V 電源，5V 模塊J1-5 接5V 電源。

當(dāng)使用UART 通信時(shí)，只需要連接J1 中的電源引腳和TXD、RXD 引腳，其它引腳懸空，將LPC824 的USART0、USART1 或USART2 與ZLG600A 相連。當(dāng)使用I2C 通信時(shí)，需要連接J1 中的電源引腳和SCL、SDA 引腳。由于I2C 從機(jī)不能主動(dòng)向I2C 主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，因此需要使用INT 引腳，用于從機(jī)通知主機(jī)處理事務(wù)。其它未使用的引腳通過(guò)10K 的上拉電阻與高電平相連，將LPC824 的I2C0、I2C1、I2C2 或I2C3 與ZLG600A 相連。注：SCL 和SDA 模塊內(nèi)部都有上拉電阻，使用I2C 通信時(shí)無(wú)需再外接上拉電阻。

>>> 6.4.2 初始化

AMetal 已經(jīng)提供了ZLG600A 的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，在使用其它各功能函數(shù)前必須先完成初始化，其初始化函數(shù)詳見(jiàn)表6.20。

表6.20 ZLG600A 初始化接口函數(shù)

初始化ZLG600A 意在獲取ZLG600A 的實(shí)例句柄（handle），雖然初始化函數(shù)不同，但返回值均為ZLG600A 的實(shí)例句柄，該實(shí)例句柄將作為其它功能接口函數(shù)handle 的實(shí)參。因此，無(wú)論選擇I2C 或UART 通信方式，只要基于實(shí)例句柄編程，則應(yīng)用程序與具體的通信方式無(wú)關(guān)。即便底層通信方式改變了，僅需在獲取實(shí)例句柄時(shí)換一個(gè)初始化函數(shù)，而應(yīng)用程序“一行代碼”都不用修改。

1． UART 初始化

使用UART 時(shí)，其初始化函數(shù)原型為：

• p_dev 為指向am_zlg600_uart_dev_t 類(lèi)型實(shí)例的指針；

• p_devinfo 為指向am_zlg600_uart_devinfo_t 類(lèi)型實(shí)例信息的指針。

（1）實(shí)例

定義am_zlg600_uart_dev_t 類(lèi)型（am_zlg600.h）實(shí)例如下：

其中，g_zlg600_uart_dev 為用戶自定義的實(shí)例，其地址作為p_dev 的實(shí)參傳遞。

（2）實(shí)例信息

實(shí)例信息主要描述了ZLG600A 使用UART 通信時(shí)的相關(guān)信息，包括UART 緩沖區(qū)信息、波特率等信息。其類(lèi)型am_zlg600_uart_devinfo_t 定義（am_zlg600.h）如下：

實(shí)例信息主要包含幀格式、ZLG600A 模式、波特率和緩沖區(qū)信息。

• 幀格式

frame_fmt 表示初始化時(shí)ZLG600A 使用的幀格式，為了兼容早期產(chǎn)品，ZLG600A 支持新幀格式和舊幀格式，其對(duì)應(yīng)的宏詳見(jiàn)表6.21。在初始化完成后，可以通過(guò)相應(yīng)的接口函數(shù)修改ZLG600A 使用的幀格式。但在初始化時(shí)，要知道ZLG600A 當(dāng)前使用的幀格式，出廠默認(rèn)使用的幀格式為舊幀格式，frame_fmt 的值設(shè)置為：AM_ZLG600_FRAME_FMT_OLD。

表6.21 幀格式對(duì)應(yīng)的宏（am_zlg600.h）

注：若本次初始化完成后，通過(guò)后續(xù)相關(guān)功能接口函數(shù)更換使用的幀格式（如將舊幀格式更換為新幀格式），那么在系統(tǒng)下次啟動(dòng)調(diào)用ZLG600A 初始化函數(shù)時(shí)，需要確保frame_fmt成員的值為更新后的幀格式（如新幀格式）。

• ZLG600A 模式

now_mode 為初始化時(shí)使用的模式，ZLG600A 支持3 種模式：自動(dòng)偵測(cè)模式、I2C 模式、UART 模式。其對(duì)應(yīng)的宏詳見(jiàn)表6.22，出廠默認(rèn)為自動(dòng)偵測(cè)模式。

表6.22 模式對(duì)應(yīng)的宏（am_zlg600.h）

注：由于在自動(dòng)偵測(cè)模式下，為了使用UART 通信，需要Host 連續(xù)發(fā)送兩次0x20（兩次的時(shí)間間隔需要30us 以上），便于ZLG600A 檢測(cè)有效波特率，將會(huì)使得每次初始化ZLG600A 的耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。因此在本次初始化完成后，通過(guò)后續(xù)接口函數(shù)將模式固定為UART 模式。更新模式后，系統(tǒng)在下次啟動(dòng)調(diào)用ZLG600A 初始化函數(shù)時(shí)，需確保now_mode 成員的值為更新后的模式（如UART 模式）。

在自動(dòng)偵測(cè)模式下，UART、I2C 接口均處于接收狀態(tài)。若ZLG600A 從UART 通信線上檢測(cè)到有效的波特率（需要Host 連續(xù)發(fā)送兩次0x20，且兩次的時(shí)間間隔在30us 以上，便于ZLG600 檢測(cè)到有效波特率），則模塊使用UART 通信方式；若模塊從I2C 總線上接收到匹配的從機(jī)地址，則模塊使用I2C 通信方式。只要其中一個(gè)接口先收到有效數(shù)據(jù)，模塊將以此方式與主機(jī)通信，且關(guān)閉另外一種接口。

在UART 通信模式下，通信接口固定為UART，關(guān)閉I2C 接口，無(wú)需Host再連續(xù)發(fā)送兩次0x20 檢測(cè)ZLG600A 波特率。在I2C 通信模式下，關(guān)閉UART接口。在完成初始化后，可以通過(guò)相應(yīng)的接口函數(shù)修改ZLG600A 使用的模式。但在初始化時(shí)，要知道ZLG600A 當(dāng)前使用的模式，出廠默認(rèn)使用的模式為自動(dòng)偵測(cè)模式，now_mode 的值設(shè)置為：

AM_ZLG600_MODE_AUTO_CHECK。

• 波特率

baudrate 為UART 波特率，支持波特率的宏定義詳見(jiàn)表6.23。在自動(dòng)偵測(cè)模式下，可以選擇表中任一有效的波特率，ZLG600A 會(huì)自動(dòng)檢測(cè)使用的波特率。若處于UART 模式，波特率將為固定的值，該值為配置ZLG600A 是UART 模式時(shí)使用的波特率。

表6.23 支持的UART 波特率對(duì)應(yīng)的宏（am_zlg600.h）

由于出廠默認(rèn)模式為自動(dòng)偵測(cè)模式，因此該值為任一有效的波特率，如定義波特率為115200，則該值為：AM_ZLG600_BAUDRATE_115200。

• 緩沖區(qū)信息

當(dāng)選擇UART 方式通信時(shí)，發(fā)送和接收都需要一個(gè)保存數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，以提高數(shù)據(jù)處理的效率和確保接收數(shù)據(jù)不會(huì)因?yàn)檎谔幚硎聞?wù)而丟失。緩沖區(qū)的大小由用戶根據(jù)實(shí)際情況指定，建議在64 字節(jié)以上，一般設(shè)置為128 字節(jié)。p_uart_rxbuf 和rxbuf_size 描述了接收緩沖區(qū)的首地址和大小，p_uart_txbuf 和txbuf_size 描述了發(fā)送緩沖區(qū)的首地址和大小。如果設(shè)置128 字節(jié)的緩沖區(qū)供發(fā)送和接收使用，其定義如下：

其中，g_zlg600_uart_txbuf[128]為用戶自定義的數(shù)組空間供發(fā)送使用，充當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)，其地址（數(shù)組名g_zlg600_uart_txbuf 或首元素地址& g_zlg600_uart_txbuf[0]）作為實(shí)例信息中p_uart_txbuf 成員的值，數(shù)組大小（這里為128）作為實(shí)例信息中txbuf_size 成員的值。同理，g_zlg600_uart_rxbuf[128]充當(dāng)接收緩沖區(qū)，其地址作為實(shí)例信息中p_uart_rxbuf 成員的值，數(shù)組大小作為實(shí)例信息中rxbuf_size 成員的值。基于此，實(shí)例信息定義如下：

（3）UART 句柄uart_handle

若選擇LPC824 的USART1 與ZLG600A 通信，則可以通過(guò)LPC82x 的USART1 實(shí)例初始化函數(shù)am_lpc82x_usart1_inst_init()獲得UART 句柄。即：

獲得的UART 句柄即可直接作為uart_handle 的實(shí)參傳遞。

（4）實(shí)例句柄

ZLG600A 初始化函數(shù)am_zlg600_uart_init()的返回值即為ZLG600A 實(shí)例的句柄，該句柄將作為其它功能接口的第一個(gè)參數(shù)（handle）的實(shí)參。

其類(lèi)型am_zlg600_handle_t（am_zlg600.h）定義如下：

若返回值為NULL，說(shuō)明初始化失敗；若返回值不為NULL，說(shuō)明返回一個(gè)有效的handle。

基于模塊化編程思想，將初始化相關(guān)的實(shí)例、實(shí)例信息等的定義存放到對(duì)應(yīng)的配置文件中，通過(guò)頭文件引出實(shí)例初始化函數(shù)接口，源文件和頭文件的程序范例分別詳見(jiàn)程序清單6.98 和程序清單6.99。

程序清單6.98 ZLG600A（串口通信）實(shí)例初始化函數(shù)實(shí)現(xiàn)（am_hwconf_zlg600.c）

程序清單6.99 ZLG600A（串口通信）實(shí)例初始化函數(shù)聲明（am_hwconf_zlg600.h）

后續(xù)只需要使用無(wú)參數(shù)的實(shí)例初始化函數(shù)，即可獲取ZLG600A 的實(shí)例句柄。即：

2． I2C 初始化

使用I2C 通信方式時(shí)，其初始化函數(shù)原型為：

• p_dev 為指向am_zlg600_i2c_dev_t 類(lèi)型實(shí)例的指針；

• p_devinfo 為指向am_zlg600_i2c_devinfo_t 類(lèi)型實(shí)例信息的指針。

（1）實(shí)例

定義am_zlg600_i2c_dev_t 類(lèi)型（am_zlg600.h）實(shí)例如下：

其中，g_zlg600_i2c_dev 為用戶自定義的實(shí)例，其地址作為p_dev 的實(shí)參傳遞。

（2）實(shí)例信息

實(shí)例信息主要描述了ZLG600A 使用I2C 通信時(shí)的相關(guān)信息，包括I2C 緩沖區(qū)信息、波特率等信息。其類(lèi)型am_zlg600_i2c_devinfo_t 的定義（am_zlg600.h）如下：

實(shí)例信息主要包含幀格式、ZLG600A 模式、7 位I2C 從機(jī)地址和中斷引腳信息。

frame_fmt 的含義與使用UART 通信方式時(shí)一致，對(duì)于出廠設(shè)置的模塊，frame_fmt 的值應(yīng)設(shè)置為：AM_ZLG600_FRAME_FMT_OLD。

now_mode 的含義與使用UART 通信方式時(shí)一致，對(duì)于出廠設(shè)置的模塊，now_mode 的值應(yīng)設(shè)置為：AM_ZLG600_MODE_AUTO_CHECK。在本次初始化完成后，若通過(guò)后續(xù)接口函數(shù)將模式固定為I2C 模式。則系統(tǒng)在下次啟動(dòng)調(diào)用ZLG600A 初始化函數(shù)時(shí)，必須確保now_mode 成員的值為更新后的I2C 模式。

slv_addr 為ZLG600A 的7 位I2C 從機(jī)地址，出廠默認(rèn)值為0x59，數(shù)據(jù)手冊(cè)中描述為0xB2，該值為8 位地址，右移一位，即移除表示讀寫(xiě)方向的位后，值即為0x59。在本次初始化完成后，若通過(guò)后續(xù)接口函數(shù)修改I2C 地址。則系統(tǒng)在下次啟動(dòng)調(diào)用ZLG600A 初始化函數(shù)時(shí)，必須確保slv_addr 成員的值為更新后的I2C 地址。

int_pin 為ZLG600A 的INT 引腳與實(shí)際微控制器（如LPC824）連接的引腳號(hào)。比如，選擇LPC824 的PIO0_13 與ZLG600A 的 INT 引腳相連，則該值應(yīng)設(shè)置為PIO0_13。

基于此，實(shí)例信息定義如下：

（3）I2C 句柄i2c_handle

若選擇LPC824 的I2C1 與ZLG600A 通信，則通過(guò)LPC82x 的I2C1 實(shí)例初始化函數(shù)am_lpc82x_i2c1_inst_init()獲得I2C 句柄。即：

獲得的I2C 句柄即可直接作為i2c_handle 的實(shí)參傳遞。

（4）實(shí)例句柄

am_zlg600_i2c_init()與am_zlg600_uart_init()的返回值相同，該返回值為ZLG600A 實(shí)例的句柄，該句柄將作為其它功能接口的第一個(gè)參數(shù)（handle）的實(shí)參。若返回值為NULL，說(shuō)明初始化失敗；若返回值不為NULL，說(shuō)明返回一個(gè)有效的handle。

基于模塊化編程思想，將初始化相關(guān)的實(shí)例、實(shí)例信息等的定義存放到對(duì)應(yīng)的配置文件中，通過(guò)頭文件引出實(shí)例初始化函數(shù)接口，源文件和頭文件的程序范例分別詳見(jiàn)程序清單6.100 和程序清單6.101。

程序清單6.100 新增ZLG600A 的I2C 通信方式的實(shí)例初始化函數(shù)（am_hwconf_zlg600.c）

程序清單6.101 am_hwconf_zlg600.h 文件內(nèi)容更新

后續(xù)只需要使用無(wú)參數(shù)的實(shí)例初始化函數(shù)，即可獲取到ZLG600A 的實(shí)例句柄。即：

>>> 6.4.3 設(shè)備控制類(lèi)接口函數(shù)

ZLG600A 支持多種IC 卡，比如，Mifare S50/S70、ISO7816-3、ISO14443（PICC）、PLUSCPU 卡等，每種卡都有對(duì)應(yīng)的命令。命令與接口函數(shù)基本上是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，ZLG600A的命令較多，分為以下5 類(lèi)：設(shè)備控制類(lèi)命令、Mifare S50/S70 卡類(lèi)命令、ISO7816-3 類(lèi)命令、ISO14443（PICC）卡類(lèi)命令和PLUS CPU 卡類(lèi)命令。

設(shè)備控制類(lèi)接口函數(shù)與具體卡片沒(méi)有直接關(guān)系，主要用于直接操作ZLG600A，比如，獲取ZLG600A 的設(shè)備信息和存儲(chǔ)IC 卡密鑰等，詳見(jiàn)表6.24。

表6.24 ZLG600A 設(shè)備控制類(lèi)接口函數(shù)（am_zlg600.h）

1． 讀取設(shè)備信息

該函數(shù)意在獲取ZLG600A 的基本信息，包括產(chǎn)品信息和版本信息等，獲取的信息為字符串，比如，“ZLG600A V1.00”。其函數(shù)原型為：

其中，p_info 為獲取信息的指針，由于字符串長(zhǎng)度為20 字節(jié)，因此需要提供一個(gè)長(zhǎng)度為20 字節(jié)的內(nèi)存空間，以便存放獲取到的信息。若返回值為AM_OK，說(shuō)明獲取信息成功，反之失敗，范例程序詳見(jiàn)程序清單6.102。

程序清單6.102 讀取ZLG600A 設(shè)備信息范例程序

假定選擇UART 通信方式，即可使用am_zlg600_uart_inst_init()實(shí)例初始化函數(shù)獲取ZLG600A 的實(shí)例句柄。同時(shí)包含標(biāo)準(zhǔn)C 頭文件string.h，便于使用strcmp()函數(shù)判斷字符串是否為“ZLG600A V1.00”？

由于這次使用的是ZLG600A V1.00 模塊，因此獲取的信息一定為“ZLG600A V1.00”。如果你使用的是其它型號(hào)或版本的模塊，則要注意將比較信息的字符串修改，否則就算成功讀取信息，比較結(jié)果也是不相等的。

2． 裝載IC 卡密鑰

卡片內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)均是加密的，必須驗(yàn)證成功后才能讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。驗(yàn)證就是將用戶提供的密鑰與卡片內(nèi)部存儲(chǔ)的密鑰對(duì)比，只有相同才認(rèn)為驗(yàn)證成功。ZLG600A 提供了用于存儲(chǔ)卡片驗(yàn)證的密鑰的E2PROM，裝載IC 卡密鑰的作用就是將密鑰存放到指定的E2PROM 存儲(chǔ)區(qū)，其函數(shù)原型為：

其中，key_type 為密鑰類(lèi)型，密鑰一般分為2 類(lèi)，其分別為T(mén)ypeA 和TypeB。其對(duì)應(yīng)的宏詳見(jiàn)表6.25。ZLG600A 能保存A 類(lèi)型密鑰16組，B 類(lèi)型密鑰16 組。

表6.25 密鑰類(lèi)型（am_zlg600.h）

注：之所以存在兩類(lèi)密鑰，是由于實(shí)際卡片中往往存在兩類(lèi)密鑰，兩類(lèi)密鑰可以更加方便地進(jìn)行權(quán)限管理，比如，TypeA 驗(yàn)證成功后只能讀，而TypeB 只有驗(yàn)證成功后才能寫(xiě)入，但權(quán)限可以自定義設(shè)置。

key_sec 為保存的區(qū)號(hào)，由于ZLG600A 能保存A 類(lèi)密鑰16 組和B 類(lèi)密鑰16 組，因此每種類(lèi)型保存的區(qū)域有16 個(gè)，其對(duì)應(yīng)區(qū)號(hào)為0 ~ 15。

p_key 指向了實(shí)際待保存密鑰的緩沖區(qū)，key_length 為密鑰的長(zhǎng)度，密鑰最大長(zhǎng)度為16 字節(jié)。保存一組6 字節(jié)長(zhǎng)度的A 類(lèi)型密鑰至區(qū)號(hào)0 的范例程序詳見(jiàn)程序清單6.103。

程序清單6.103 裝載密鑰范例程序

當(dāng)后續(xù)需要驗(yàn)證卡片時(shí)，只需要指定密鑰存放的E2PROM 區(qū)號(hào)0，無(wú)需再將密鑰發(fā)送給ZLG600A。

>>> 6.4.4 操作接口函數(shù)

Mifare 卡是一種符合ISO14443 標(biāo)準(zhǔn)的A 型卡，其接口函數(shù)詳見(jiàn)表6.26。

表6.26 Mifare S50/S70 接口函數(shù)（am_zlg600.h）

經(jīng)常使用的公交卡、房卡、水卡和飯卡等均是Mifare 卡。比如，S50 和S70，它們的區(qū)別在于容量的不同。S50 為1Kbyte，共16 個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)4 塊，每塊16 字節(jié)。S70 為4Kbyte，共40 個(gè)扇區(qū)，前32 個(gè)扇區(qū)每個(gè)扇區(qū)4 塊，每塊16 字節(jié)，后8 個(gè)扇區(qū)每個(gè)扇區(qū)16 塊，每塊16 字節(jié)。

1． 自動(dòng)檢測(cè)

• 設(shè)置自動(dòng)檢測(cè)回調(diào)函數(shù)

當(dāng)有卡片靠近ZLG600A 時(shí)，將會(huì)自動(dòng)調(diào)用用戶設(shè)定的回調(diào)函數(shù)，讀取卡片的相關(guān)信息，因此需要先設(shè)置一個(gè)回調(diào)函數(shù)。其函數(shù)原型為：

其中，pfn_callback 為指向回調(diào)函數(shù)的指針，p_arg 為回調(diào)函數(shù)的參數(shù)。若返回AM_OK，表示設(shè)置成功，反之失敗，范例程序詳見(jiàn)程序清單6.104。

程序清單6.104 設(shè)置自動(dòng)檢測(cè)回調(diào)函數(shù)范例程序

程序中定義了一個(gè)detect_flag 變量，表示是否檢測(cè)到卡片。如果初始值為0，說(shuō)明未檢測(cè)到卡片。在設(shè)置自動(dòng)檢測(cè)回調(diào)函數(shù)時(shí)，將其地址作為回調(diào)函數(shù)的p_arg 參數(shù)。因此在回調(diào)函數(shù)中，p_arg 實(shí)質(zhì)上是指向detect_flag 的指針，通過(guò)該指針將detect_flag 設(shè)置為1，表明當(dāng)前檢測(cè)到卡片。

• 啟動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)

當(dāng)設(shè)置好回調(diào)函數(shù)后，即可啟動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)。其函數(shù)原型為：

其中，p_info 為指向自動(dòng)檢測(cè)相關(guān)信息的指針，其類(lèi)型am_zlg600_auto_detect_info_t 定義如下：

該信息結(jié)構(gòu)體包含檢測(cè)模式、天線模式、請(qǐng)求模式和密鑰驗(yàn)證相關(guān)的信息。

• 檢測(cè)模式

ad_mode 表示檢測(cè)模式，用于配置檢測(cè)相關(guān)動(dòng)作。當(dāng)檢測(cè)到卡片時(shí)，是否掛起該卡片，若選擇掛起，設(shè)置ad_mode 的值為AM_ZLG600_MIFARE_CARD_AD_HALT（am_zlg600.h），則在檢測(cè)到一次該卡片后，就將該卡片掛起，后續(xù)檢測(cè)將忽略該卡片。若需再次檢測(cè)該卡片，必須將卡片遠(yuǎn)離ZLG600A 后重新靠近才有效。若設(shè)置ad_mode 的值為0，則不會(huì)掛起卡片，每次自動(dòng)檢測(cè)均可以檢測(cè)到靠近的卡片。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子可能更容易理解，在平常刷公交卡時(shí)，當(dāng)卡片靠近刷卡器時(shí)，會(huì)扣費(fèi)一次，刷卡成功。若公交卡不離開(kāi)刷卡器，則不會(huì)再次扣費(fèi)，此時(shí)卡片已經(jīng)被刷卡器掛起了，不會(huì)再被識(shí)別到。若將公交卡離開(kāi)刷卡器后再次靠近，將可能再次扣費(fèi)。

當(dāng)ad_mode 的值均設(shè)置為AM_ZLG600_MIFARE_CARD_AD_HALT 時(shí)，則可以避免重復(fù)檢測(cè)到同一張卡片。

• 天線模式

tx_mode 設(shè)置天線的工作模式，ZLG600A 有2 個(gè)天線TX1 和TX2，4 種工作模式：僅使用TX1、僅使用TX2、TX1 和TX2 交替使用、TX1 和TX2 同時(shí)使用，各種模式對(duì)應(yīng)的tx_mode 的值宏定義詳見(jiàn)表6.27。

表6.27 天線工作模式（am_zlg600.h）

• 請(qǐng)求模式

req_mode 表示請(qǐng)求模式，即檢測(cè)所有的卡還是只檢測(cè)空閑卡，對(duì)應(yīng)的值宏定義詳見(jiàn)表6.28，一般來(lái)講只檢測(cè)空閑卡。

表6.28 請(qǐng)求模式（am_zlg600.h）

• 密鑰驗(yàn)證

由于絕大部分卡片在檢測(cè)到卡片時(shí)，都要先讀取一塊數(shù)據(jù)，因此可以將讀取數(shù)據(jù)作為自動(dòng)檢測(cè)的一個(gè)附加功能。即在檢測(cè)到卡片時(shí)，自動(dòng)讀取1 塊（16 字節(jié)）數(shù)據(jù)。由于讀取數(shù)據(jù)前均需要驗(yàn)證，這就需要在啟動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)時(shí)，指定密鑰驗(yàn)證相關(guān)的信息。

所謂密鑰驗(yàn)證就是將用戶提供的密鑰與卡片內(nèi)部存儲(chǔ)的密鑰對(duì)比，只有相等方能驗(yàn)證成功。auth_mode 指定了3 種驗(yàn)證模式，其對(duì)應(yīng)的宏表6.29。

表6.29 驗(yàn)證模式（am_zlg600.h）

如果在自動(dòng)檢測(cè)到卡片時(shí)，不需要讀取數(shù)據(jù)，則應(yīng)該將auth_mode 的值設(shè)置為AM_ZLG600_MIFARE_CARD_AUTH_NO。由于不會(huì)用到信息結(jié)構(gòu)體中key_type、key[16]、key_len、nblock 四個(gè)成員的值，因此無(wú)需設(shè)置。

如果需要讀取數(shù)據(jù)，則必須將auth_mode 置為AM_ZLG600_MIFARE_CARD_AUTH_E2或AM_ZLG600_MIFARE_CARD_AUTH_DIRECT，其主要區(qū)別是驗(yàn)證密鑰存放位置不同。

如果使用“直接驗(yàn)證”（AM_ZLG600_MIFARE_CARD_AUTH_DIRECT）的方式，則信息結(jié)構(gòu)體的key[16]包含了實(shí)際的密鑰，key_len 表示了密鑰的長(zhǎng)度。

如果使用“E2 驗(yàn)證”（AM_ZLG600_MIFARE_CARD_AUTH_E2）方式，則驗(yàn)證密鑰存放在ZLG600A 的E2PROM 中。此時(shí)，信息結(jié)構(gòu)體的key[16] 僅使用了首元素key[0]，其值為密鑰在E2PROM 中的區(qū)號(hào)（0 ~ 15）。自動(dòng)檢測(cè)時(shí)，將使用ZLG600A 中E2PROM 對(duì)應(yīng)區(qū)號(hào)中的密鑰進(jìn)行驗(yàn)證。key_len 表示密鑰的長(zhǎng)度。顯然，若使用“E2 驗(yàn)證”，則需要確保已經(jīng)使用am_zlg600_ic_key_load()將密鑰存放到了ZLG600A 中E2PROM 相應(yīng)的區(qū)域。

信息結(jié)構(gòu)體中的nblock 指定了要驗(yàn)證的塊，即讀取數(shù)據(jù)的塊，只有該塊被驗(yàn)證成功后，才能讀取數(shù)據(jù)。Mifare S50 和Mifare S70 卡片包含的塊數(shù)目詳見(jiàn)表6.30。

表6.30 常見(jiàn)卡片的塊數(shù)目（am_zlg600.h）

假定無(wú)需讀取數(shù)據(jù)，可以定義自動(dòng)檢測(cè)信息如下：

定義好相關(guān)信息后，可以使用啟動(dòng)函數(shù)啟動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)，即：

• 讀取卡片信息

當(dāng)啟動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)后，若前面注冊(cè)的回調(diào)函數(shù)被調(diào)用，表明檢測(cè)到卡片，此時(shí)可以使用該接口讀取卡片的信息。其函數(shù)原型為：

其中，p_card_info 為指向卡片信息的指針，用于獲取卡片信息。卡片信息的類(lèi)型am_zlg600_mifare_card_info_t（am_zlg600.h）定義如下：

該信息結(jié)構(gòu)體包含了天線驅(qū)動(dòng)模式、卡片唯一序列號(hào)和讀取的數(shù)據(jù)等相關(guān)的信息。

• 天線驅(qū)動(dòng)模式

tx_mode 表示天線的驅(qū)動(dòng)模式，在啟動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)時(shí)，天線的模式有4 種：僅使用TX1、僅使用TX2、TX1 和TX2 交替使用、TX1 和TX2 同時(shí)使用。若啟動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)時(shí)使用的模式為T(mén)X1 和TX2 交替使用，那么該值將會(huì)被設(shè)置為實(shí)際檢測(cè)到卡片的天線。tx_mode 可能被設(shè)置的值詳見(jiàn)表6.31。

表6.31 讀取到的天線驅(qū)動(dòng)模式（am_zlg600.h）

當(dāng)TX1 和TX2 同時(shí)使用時(shí)，將無(wú)法區(qū)分具體檢測(cè)到卡片的天線。

• 片唯一序列號(hào)

每張卡片都具有一個(gè)唯一序列號(hào)，即UID。所有卡片的UID 都是不相同的。卡的序列號(hào)長(zhǎng)度有三種：4 字節(jié)、7 字節(jié)和10 字節(jié)。uid_len 表明了讀取到的UID 的長(zhǎng)度，uid[10]中存放了讀取到的UID（字節(jié)數(shù)）。

• 讀取的數(shù)據(jù)

在啟動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)時(shí)，指定了讀取卡片數(shù)據(jù)相關(guān)的驗(yàn)證信息，若auth_mode 不為AM_ZLG600_MIFARE_CARD_AUTH_NO，且對(duì)應(yīng)的密鑰正確，驗(yàn)證成功，將讀取啟動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)時(shí)信息結(jié)構(gòu)體的nblock 成員指定的塊（由信息結(jié)構(gòu)體的nblock 指定）的數(shù)據(jù)。讀取的數(shù)據(jù)存放在card_data[16]數(shù)組中，讀取卡片信息的范例程序詳見(jiàn)程序清單6.105。

程序清單6.105 讀取卡片信息范例程序

讀取卡片信息成功后，將通過(guò)調(diào)試串口打印出讀取到的UID 信息。并翻轉(zhuǎn)LED1 燈的狀態(tài)，指示讀取一次卡片信息成功。

2． 卡片驗(yàn)證

由于卡片內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是加密的，因此必須驗(yàn)證成功后才能讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。驗(yàn)證方式有“E2驗(yàn)證”和“直接驗(yàn)證”，它們的區(qū)別是用于驗(yàn)證的密鑰存放的位置不同。

• E2 驗(yàn)證

用于驗(yàn)證的密鑰是存放在ZLG600A 的E2PROM 中，其函數(shù)原型為：

其中，key_type 的類(lèi)型是密鑰類(lèi)型，它的值為AM_ZLG600_IC_KEY_TYPE_A 或AM_ZLG600_IC_KEY_TYPE_B，分別代表A 類(lèi)型密鑰和B 類(lèi)型密鑰。

p_uid 為指向UID 高4 字節(jié)緩沖區(qū)的指針，若UID 為4 字節(jié)，其值為獲取的UID 的首元素地址，即&card_info.uid[0]；若UID 為7 字節(jié)，其值為獲取的UID 的第3 號(hào)元素的地址，即&card_info.uid[3]；若UID 為10 字節(jié)，其值為獲取的UID 的第6 號(hào)元素的地址，即&card_info.uid[6]。key_sec 為密鑰存放在ZLG600A 的E2PROM 中的區(qū)號(hào)，該值應(yīng)該與使用am_zlg600_ic_key_load()函數(shù)存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)密鑰時(shí)使用的區(qū)號(hào)一致。

nblock 指定本次驗(yàn)證的塊號(hào)，返回值為AM_OK 時(shí)表明驗(yàn)證成功，反之失敗，使用區(qū)號(hào)0 中的A 類(lèi)密鑰驗(yàn)證塊1 的范例程序詳見(jiàn)程序清單6.106。

程序清單6.106 E2 驗(yàn)證范例程序

自動(dòng)檢測(cè)獲取卡片信息card_info 詳見(jiàn)程序清單6.101，調(diào)用am_zlg600_ic_key_load()將密鑰存放在在0 區(qū)的E2PROM 中的程序詳見(jiàn)程序清單6.103。

實(shí)際上絕大部分卡都是4 字節(jié)的，而7 或10 字節(jié)的UID 卡極少。如果確定使用的卡片UID 為4 字節(jié)，則p_uid 的值為&card_info.uid[0]。

• 直接驗(yàn)證

用于驗(yàn)證的密鑰是由接口函數(shù)提供，其函數(shù)原型為：

其中，key_type、p_uid、nblock 的含義與“E2 驗(yàn)證”相同，由于需要直接提供密鑰，因此使用p_key 指向密鑰存放的緩沖區(qū)，key_len 表示密鑰的長(zhǎng)度。返回值為AM_OK，表明驗(yàn)證成功，反之失敗，直接使用6 字節(jié)密鑰進(jìn)行驗(yàn)證的范例程序詳見(jiàn)程序清單6.107。

程序清單6.107 直接驗(yàn)證范例程序

程序使用6 字節(jié)全0xFF 作為密鑰驗(yàn)證塊1，之所以這樣，是因?yàn)镸ifare S50/S70 卡片的密鑰出廠默認(rèn)為全0xFF，且密鑰長(zhǎng)度為6 字節(jié)。對(duì)于出廠默認(rèn)設(shè)置，使用A 類(lèi)密鑰和B類(lèi)密鑰驗(yàn)證均可。對(duì)于一些有權(quán)限控制的卡片，如驗(yàn)證A 類(lèi)密鑰后僅只讀，驗(yàn)證B 類(lèi)密鑰后可寫(xiě)，則需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行驗(yàn)證，密鑰和權(quán)限控制的修改后面會(huì)進(jìn)一步介紹。

3． 讀寫(xiě)數(shù)據(jù)

若驗(yàn)證成功，則開(kāi)始讀寫(xiě)已驗(yàn)證的塊。讀寫(xiě)數(shù)據(jù)都是以塊為單位的，其大小為16 字節(jié)。

• 讀取數(shù)據(jù)

讀取數(shù)據(jù)就是讀取某一塊的數(shù)據(jù)，其函數(shù)原型為：

其中，nblock 指定讀取的塊號(hào)，p_buf 為指向存放數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，緩沖區(qū)大小為16 字節(jié)。返回值為AM_OK 時(shí)，表明讀取數(shù)據(jù)成功，反之失敗。如程序清單6.108 所示為讀取塊1 數(shù)據(jù)的范例程序。

程序清單6.108 讀取數(shù)據(jù)范例程序

• 寫(xiě)入一塊數(shù)據(jù)

寫(xiě)入數(shù)據(jù)就是將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到某一塊，其函數(shù)原型為：

其中，nblock 指定寫(xiě)入的塊號(hào)，p_buf 為指向?qū)懭霐?shù)據(jù)的緩沖區(qū)，緩沖區(qū)大小為16 字節(jié)。返回值為AM_OK 時(shí)，說(shuō)明寫(xiě)入數(shù)據(jù)成功，反之失敗。如程序清單6.109 所示為寫(xiě)入16 字節(jié)數(shù)據(jù)至塊1 的范例程序。

程序清單6.109 寫(xiě)入數(shù)據(jù)范例程序

如程序清單6.110 所示是展示卡片自動(dòng)檢測(cè)、驗(yàn)證和讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的綜合測(cè)試范例程序。

程序清單6.110 ZLG600 綜合測(cè)試范例程序

程序每檢測(cè)到一次卡片（detect_flag 的值為1），將讀取一次信息，然后使用調(diào)試串口打印UID 的值，接著進(jìn)行讀寫(xiě)檢測(cè)。若讀寫(xiě)檢測(cè)失敗，表明驗(yàn)證失敗，很可能密鑰不是初始密鑰，已經(jīng)被修改過(guò)了。

由于讀取UID 并不需要驗(yàn)證，因此，當(dāng)測(cè)試程序運(yùn)行時(shí)，將常見(jiàn)的公交卡、門(mén)禁卡、飯卡等卡靠近ZLG600A，均可以讀取卡片的UID。由于這些卡片的密鑰并不知曉，因此讀寫(xiě)數(shù)據(jù)測(cè)試很可能會(huì)失敗。

>>> 6.4.5 密鑰和權(quán)限控制

Mifare S50/S70 卡的初始密鑰全為0xFF，顯然，對(duì)于實(shí)際產(chǎn)品來(lái)講，希望能夠更改其密鑰為其它值。由于存在密鑰A和密鑰B，可以對(duì)每個(gè)密鑰設(shè)定不一樣的權(quán)限，如驗(yàn)證密鑰A后僅只讀，驗(yàn)證密鑰B 后可寫(xiě)。下面以Mifare S50 為例，介紹密鑰和權(quán)限控制的修改方法。

密鑰和權(quán)限控制是針對(duì)扇區(qū)而言的，即一個(gè)扇區(qū)的密鑰是相同的，不同扇區(qū)的密鑰可以不同。S50 共計(jì)16 個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)4 塊，每塊16 字節(jié)，前3塊為普通的數(shù)據(jù)塊，最后一塊（尾塊）為密鑰和權(quán)限控制塊。對(duì)最后一塊存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，即可完成密鑰和權(quán)限控制的修改。操作最后一塊的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)要格外小心，數(shù)據(jù)稍有錯(cuò)誤，就可能導(dǎo)致扇區(qū)被鎖死。尾塊的前6 字節(jié)為A 密鑰，后6字節(jié)為B 密鑰，中間4 字節(jié)用于權(quán)限控制，詳見(jiàn)圖6.11。

圖6.11 尾塊格式

如需修改密鑰和控制權(quán)限，重點(diǎn)在理解字節(jié)6、7 和8（字節(jié)9 是一個(gè)普通的數(shù)據(jù)）的含義。3 個(gè)字節(jié)共計(jì)24 位，每6 位（分別為C1、C2、C3、

由于存在此關(guān)系，因此實(shí)際控制位的含義僅通過(guò)C1、C2、C3 三個(gè)位即可確定。控制尾塊和數(shù)據(jù)塊的控制位含義是不同的。對(duì)于尾塊，其控制了密鑰A、密鑰B 以及控制區(qū)域的訪問(wèn)權(quán)限。控制位的含義詳見(jiàn)表6.32。

表6.32 尾塊控制位含義

表中，“×”表示任何情況下都無(wú)權(quán)限，“KeyA”表示通過(guò)密鑰A 驗(yàn)證后可以取得權(quán)限，KeyB 表示通過(guò)密鑰B 驗(yàn)證后可以取得權(quán)限，“KeyA | B”表示通過(guò)密鑰A 或者密鑰B 驗(yàn)證后均可取得權(quán)限。由此可見(jiàn)，密鑰A 的安全性很高，任何情況下都無(wú)法讀出。特殊情況下，當(dāng)C1C2C3 的值為000、010 或001 時(shí)，驗(yàn)證密鑰A 后即可讀取密鑰B 區(qū)域的數(shù)據(jù)。

無(wú)論什么情況，驗(yàn)證密鑰A 后，均可獲得控制區(qū)域的讀權(quán)限。通過(guò)讀取控制區(qū)域，可以知道當(dāng)前C1、C2、C3 的值，以判斷需要驗(yàn)證哪個(gè)密鑰后可以獲得密鑰區(qū)域或控制區(qū)域的寫(xiě)權(quán)限，進(jìn)而修改密鑰和控制區(qū)域的值。比如，當(dāng)前的C1、C2、C3 的值為0、1、1，為了修改密鑰A，則需要先驗(yàn)證密鑰B，驗(yàn)證密鑰B 后，即可對(duì)尾塊進(jìn)行寫(xiě)入，寫(xiě)入時(shí)其它數(shù)據(jù)保持不變，僅修改前6 字節(jié)（KeyA 區(qū)域）的值即可完全對(duì)密鑰A 的修改。

對(duì)于數(shù)據(jù)塊，C1、C2、C3 控制了對(duì)塊中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的操作權(quán)限，詳見(jiàn)表6.33。

表6.33 數(shù)據(jù)塊控制位含義

同樣，表中“×”表示任何情況下都無(wú)權(quán)限，“KeyA”表示通過(guò)密鑰A 驗(yàn)證后可以取得權(quán)限，KeyB 表示通過(guò)密鑰B 驗(yàn)證后可以取得權(quán)限，“KeyA | B”表示通過(guò)密鑰A 或者密鑰B 驗(yàn)證后均可取得權(quán)限。

加值操作（相當(dāng)于充值）和減值操作（相當(dāng)于消費(fèi)）是對(duì)塊中存放的值進(jìn)行增加和減少操作，加值和減值均有對(duì)應(yīng)的命令可以直接使用。例如，當(dāng)前塊1 的C1、C2、C3 控制位的值為0、0、0（默認(rèn)值），只要密鑰A 或密鑰B 驗(yàn)證通過(guò)后，均可取得數(shù)據(jù)塊的讀、寫(xiě)、加值、減值的權(quán)限。可以根據(jù)實(shí)際需要，修改尾塊中相應(yīng)控制位的值（修改時(shí)，需確保具有寫(xiě)入控制區(qū)域的權(quán)限），以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)。

需要注意的是，凡是表中標(biāo)識(shí)驗(yàn)證密鑰B 后可以取得權(quán)限的，在特殊情況下驗(yàn)證密鑰B后可能并不能取得權(quán)限。在介紹尾塊控制位含義時(shí)，當(dāng)C1、C2、C3 的值為000、010 或001時(shí)，KeyB 區(qū)域?qū)⒖赡鼙蛔x取，詳見(jiàn)表6.32。這些情況下，由于密鑰B 可能被讀取，為了確保安全，此時(shí)密鑰B 驗(yàn)證將無(wú)效，即使密鑰B 驗(yàn)證通過(guò)，同樣無(wú)法取得相應(yīng)的權(quán)限。