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1、1/74,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,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
2、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 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,MIFARE 規格,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,MIFARE 規格,MIFARE 1有可以分成S50與S70兩種，主要差異
3、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,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,圖9-1、表格分割圖,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
4、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,圖9-2、S50記憶體分割圖,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,MIFARE 規格,當您要讀取某個Sect
5、or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,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
6、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,MIFARE 讀寫資料,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,圖9-3、MIFARE資料讀寫流程圖,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,MI
7、FARE 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,圖9-4、MIFARE DEMO系統起始畫面,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Se
8、ctor與Block做出讀取的權利,圖9-5、Key A/B與資料讀寫需求畫面,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,圖9-6、資料讀寫需求回應錯誤畫面,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,圖9-7、資
9、料讀寫需求回應正常畫面,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,圖9-8、電子標籤識別碼被正確讀取畫面,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,圖9-9、選擇讀取
10、電子標籤內Sector 1內資料之畫面,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,圖9-10、通過Sector 1內Key A/B認證後後之畫面,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
11、六進制（Hex）與文字（Text）兩種格式,圖9-11、讀取Sector 1/Block 1內資料之畫面,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,圖9-12、將120寫入Sector 1/Block 1內之畫面,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,圖9-13、將120寫入Sector 1/Block 1內之畫面,MIFARE 讀
12、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,圖9-14、設定Sector 內Key A/B之畫面,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
13、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,圖9-15、設定讀取器內讀取標籤Sector 1 Key A/B之畫面,圖9-16、讀取標籤Sector 1時Key A認證失敗畫面,餐廳小額消費應用,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,餐廳小額消費應用,首先，使
14、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,圖9-17、小額消費系統登入畫面,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,圖9-18、小額消費系統主畫面,圖9-19、小額消費系統驅動MIFARE讀寫器畫面,圖
15、9-20、小額消費系統MIFARE讀寫器驅動成功畫面,餐廳小額消費應用,首先，插入一張全新的卡片，當然我們已經設定好Key A/B了，系統可以讀取出卡號，如果沒有註冊過，系統同時會自動進行註冊，但是卡片內並沒有會員姓名、電話與金額等資料，如圖9-21,圖9-21、小額消費系統會員卡使用畫面,餐廳小額消費應用,我們可以選擇修改，填寫該會員的姓名與電話兩樣資料，如圖9-22。此處我們只規劃儲存兩項會員資料，未來讀者可以視自己的應用需要加入不同的會員資料，填寫完成後按確定，我們將資料寫入到卡片內的Sector 1/Block 0與Sector 1/Block 1，如圖9-23,圖9-22、小額消費系
16、統會員資料修改畫面,圖9-23、小額消費系統會員卡修改後使用畫面,餐廳小額消費應用,接著，我們可以對卡片進行儲值動作，如圖9-24，我們擬針對剛剛完成資料修改的會員小強加值500元的金額到Sector 1/Block 2內 確定後按加值，資料將寫入Sector 1/Block 2內，如果寫入成功將出現如圖9-25的成功訊息，表示目前該卡內已有500元的金額可以購買產品,圖9-24、小額消費系統會員卡儲值畫面,圖9-25、小額消費系統會員卡儲值成功畫面,餐廳小額消費應用,針對所有會員，我們設計如圖9-26的會員列表功能，讓商店可以及時瞭解目前會員的數量 不過，在會員可以進行購物前，店家需要先設定
17、自己可以賣的產品，如圖9-27所示，主要設定名稱、圖片、售價與供應與否四項資料，讓不會操作電腦的商家不至於花費太多時間在資料建置上 有會員，有產品就可以開始進行銷售作業，如圖9-28所示，電源可以使用觸碰螢幕點選預先設定好的餐點,圖9-26、小額消費系統會員資料列表畫面,圖9-27、小額消費系統會員產品維護畫面,圖9-28、小額消費系統點餐主畫面,餐廳小額消費應用,接著，設定該餐點的數量，一樣使用觸碰螢幕點選，如圖9-29所示，按下確定就可以繼續下一個餐點的點選作業 所有餐點都點選完成後如圖9-30所示，畫面右方會出現所有被點選餐點的列表，如果沒有錯誤，就可以點選結帳開始使用會員卡進行扣款結帳
18、作業,圖9-29、小額消費系統點餐畫面,圖9-30、小額消費系統點餐完成畫面,餐廳小額消費應用,按下結帳號，系統將有10秒鐘時間提醒您要將卡片插入讀寫器，否則將自動放棄本次的交易，如圖9-31所示 若是卡片插入讀寫器後發現餘額不足，系統將提示您是否要順便進行加值，如圖9-32，若選擇否，則系統自動放棄本次交易，選擇是，則需要輸入儲值金額，如圖9-33所示,圖9-31、小額消費系統點餐後使用卡片扣款畫面,圖9-32、小額消費系統點餐後扣款餘額不足畫面,圖9-33、小額消費系統點餐後扣款餘額不足加值畫面,餐廳小額消費應用,儲值成功後的畫面如圖9-34的訊息框所示，接著系統將進行扣款作業，完成後的畫面如圖9-35所示，將出現會員的所有資料與餘額 接著，我們可以查詢銷售紀錄，如圖9-36所示，將可以看到剛剛賣出去的兩項產品、數量與金額 最後，我們可以再回到會員資料的畫面，這時候除了之前卡片內的會員姓名、電話與餘額等資料外，也會將其對應的銷費紀錄顯示出來,圖9-34、小額消費系統加值成功畫面,圖9-35、小額消費系統點餐後扣款成功畫面,圖9-36、小額消費系統銷售紀錄畫面,圖9-37、小額消費系統會員卡資料查詢畫面,