中南大学rfid实验报告

第 1 页 共 37 页中南大学RFID 实验报告目 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 月第 2 页 共 37 页实验五 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、实验目的第 3 页 共 37 页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；4、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、实验器材第 4 页 共 37 页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。4、实验结果实验步骤 5 修改 EPC：实验步骤 6 修改密码：第 5 页 共 37 页五、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。第 6 页 共 37 页实验三 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。4、实验结果第 7 页 共 37 页表 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）27 29 36 47 79201-01-CD（10 个）25 28 34 45 76302-02-CD(10 个）24 27 33 46 78403-03-CD（10 个)22 27 32 46 75504-04-CD(10 个）24 29 35 45 76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. 放置标签第 8 页 共 37 页取出标签一张，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：第 9 页 共 37 页第 10 页 共 37 页第 11 页 共 37 页图 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 cm1 05-06-CD(10) 21 50 60 63第 12 页 共 37 页2 01-01-CD（10） 43 98 102 973 02-02-CD（10） 44 53 38 484 03-03-CD（10） 43 97 110 905 04-04-CD（10） 23 50 60 501. 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、实验器材第 13 页 共 37 页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X Y X Y0 42 -5 06 0 -10 250 -15 -12 2715 26 -15 3010 21 12 24第 14 页 共 37 页绘制 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。第 15 页 共 37 页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。第 16 页 共 37 页实验九 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。第 17 页 共 37 页四、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 0 30 60 90 120 150 1801 05-06-CD(10) 105 77 34 20 33 80 108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 0 30 60 90 120 150 1801 01-01-CD（10） 110 80 35 18 32 78 1092 02-02-CD（10） 104 78 37 23 36 87 1073 03-03-CD（10） 107 75 40 31 43 79 1104 03-03-CD（10） 112 87 43 29 45 78 1135 04-04-CD（10） 102 89 47 32 50 80 99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第 18 页 共 37 页工作流程，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。第 19 页 共 37 页第 20 页 共 37 页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。第 21 页 共 37 页图 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：第 22 页 共 37 页图 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。第 23 页 共 37 页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。第 24 页 共 37 页六、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、实验内容第 25 页 共 37 页1. 锁定卡片的数据块。2. 写 AFI 与锁