【ALB学习笔记】基于.NET环境的高频RFID卡读写设备的基本操作案例

基于.NET环境的高频RFID卡读写设备的基本操作案例

广东职业技术学院  欧浩源

1、引言

        RFID高频卡在我们的日常生活中随处可见，是物联网应用中不可或缺的一个重要部分，也是全国职业院校技能大赛“物联网技术应用”赛项中重要的考查环节。从应用的层面来看，高频卡的操作没有太大难度，你需要做的是，老老实实的把基本的操作都做一遍，接着反复多做几遍，熟能生巧，然后你就可以灵活的应用了。本文通过一个具体的范例，让你轻松的彻底掌握在.NET环境下，利用C#语言对RFID高频卡进行基本操作的技术细节...

2、本案例采用的读写设备

        市面上高频卡的读写设备五花百门，不同设备的开发方法有所不同，但大同小异，掌握一个便可举一反三。在本范例中选用的是北京新大陆时代教育科技有限公司的“M2-U010”高频读写器，也就是“物联网技术应用”国赛系统里面的设备。使用这个读写器，不用安装驱动程序，只需要把USB线连到电脑即可。但是，要进行程序开发就需要阅读《动态链接库使用说明》，以及使用“MWRDemoDll.dll”和“mwrf32.dll”这两个库文件。

3、需要知道的高频卡知识

        高频卡的技术细节是复杂的，对于应用也帮助不大，但并不代表我们一点儿也不需要了解它。有一个部分，开发者是必须知道的，那就是高频卡的内存结构，因为你读数据的时候，要知道从那里读，写数据的时候，也要知道往哪里写。
        高频卡就是频段为13.56MHz的射频卡。该卡最早来自飞利浦公司的Mifare技术，后来这个技术成为了ISO/IDE 14443 TYPEA国际标准。
你需要知道的是：高频卡内部有1K字节的内存，划分为可由用户单独使用的16个扇区，每个扇区有4个数据块，每块有16个字节。每个扇区都可以设置独立的密码，扇区之间互不干涉。每个扇区的块3称做尾块，包含了该扇区的密码和控制信息，其余三个块一般都是数据块。扇区0的块0是个特殊块，包含了厂商的信息代码和4个字节全球唯一的卡片序列号。
        另外，高频卡的操作流程也需要知道：首先通过寻卡选定一张卡片，并获得其序列号，然后就可以对指定扇区的数据块进行读写操作。在进行任何内存读写操作之前，必须通过该扇区的密钥认证。对了，读卡号是不需要密钥认证的。

4、动态库说明的内容要点

        在“MWRDemoDll.dll”动态库中有两个类和一个枚举：
        1、MifareRFEYE类：封装了用于高频卡基本操作的方法：
        2、ResultMessage类：封装了返回值的一些信息。
        3、CardDataKind类：封装了16个扇区的枚举。
        实际上，对于高频卡的基本操作是很少的。而且设备供应商已经将这些操作的过程写好封装成库了，你在程序设计过程中需要做的就是，仔细阅读动态链接库中对应操作的方法使用说明，特别是参数和返回值，详细参阅说明文档。
        在读数据的时候需要注意：Read()方法的返回值是ResultMessage对象，读取的数据存放在该对象的Modle成员中，该成员是object类型的，所以在取出数据的时候，要将Modle成员进行显式转换为byte[ ]类型，具体的可以看后面相关的实现代码。

5、基本操作案例的功能设计

        这是一个标准的Windows窗体应用程序，其界面设计如下：

         在窗体装载的过程中，将设备打开，右上角的读写器状态为“打开”；对控件进行初始化，“读字符串”和“读字节数据”的文本框为只读属性；四个读写按钮均为不可操作状态。。扇区和数据块的下拉列表也相应设置值好。在窗体的关闭过程中，要将设备关闭。

         如果寻卡成功，将卡号显示出来，读写按钮可以操作。

        在读数据的时候，可以看到字符串所对应的十六进制数。

6、工程项目的源代码

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;

using MWRDemoDll;

namespace 高频卡基本操作
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            MifareRFEYE.Instance.ConnDevice();      //打开读写设备
            label1.ForeColor = Color.Green;
            label1.Text = "读卡器状态：打开";

            int[] nums = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 };
            foreach (int i in nums)
            {
                comboBox1.Items.Add(i.ToString());
            }
            comboBox1.SelectedIndex = 1;

            for (int j = 0; j < 4; j++)
            {
                comboBox2.Items.Add(j.ToString());
            }
            comboBox2.SelectedIndex = 0;

            label3.Text = "";
            textBox1.Text = "物联网技术应用";
            textBox2.ReadOnly = true;
            textBox3.ReadOnly = true;
            button2.Enabled = false;
            button3.Enabled = false;
            button4.Enabled = false;
            button5.Enabled = false;
        }

        private void Form1_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
        {
            MifareRFEYE.Instance.CloseDevice();     //关闭读写设备
            label1.Text = "读卡器状态：关闭";
        }

        //根据界面中的下拉列表选择对应的扇区
        private CardDataKind SelectCardData()
        {
            CardDataKind cdk = CardDataKind.CardID;
            switch (int.Parse(comboBox1.Text))
            { 
                case 0:
                    cdk = CardDataKind.CardID;
                    break;
                case 1:
                    cdk = CardDataKind.Data1;
                    break;
                case 2:
                    cdk = CardDataKind.Data2;
                    break;
                case 3:
                    cdk = CardDataKind.Data3;
                    break;
                case 4:
                    cdk = CardDataKind.Data4;
                    break;
                case 5:
                    cdk = CardDataKind.Data5;
                    break;
                case 6:
                    cdk = CardDataKind.Data6;
                    break;
                case 7:
                    cdk = CardDataKind.Data7;
                    break;
                case 8:
                    cdk = CardDataKind.Data8;
                    break;
                case 9:
                    cdk = CardDataKind.Data9;
                    break;
                case 10:
                    cdk = CardDataKind.Data10;
                    break;
                case 11:
                    cdk = CardDataKind.Data11;
                    break;
                case 12:
                    cdk = CardDataKind.Data12;
                    break;
                case 13:
                    cdk = CardDataKind.Data13;
                    break;
                case 14:
                    cdk = CardDataKind.Data14;
                    break;
                case 15:
                    cdk = CardDataKind.Data15;
                    break;
            }
            return cdk;
        }

        string strRead;
        string strWrite;
        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //进行寻卡操作。
            ResultMessage resMsg = MifareRFEYE.Instance.Search();
            if (resMsg.Result == Result.Success)
            {
                MessageBox.Show("寻卡成功！", "操作提示");
                label3.ForeColor = Color.Blue;
                label3.Text = resMsg.Model.ToString();      //显示卡号
                button2.Enabled = true;
                button3.Enabled = true;
                button4.Enabled = true;
                button5.Enabled = true;
            }
            else
            {
                MessageBox.Show("寻卡失败或寻卡错误！", "操作提示");
                label3.Text = "";
            }
        }

        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //首先要进行密钥验证
            if (MifareRFEYE.Instance.AuthCardPwd(null, SelectCardData()).Result == Result.Success)
            {
                strWrite = textBox1.Text;
                if (MifareRFEYE.Instance.WriteString(   //写入字符串
                    SelectCardData(),                   //目标扇区
                    strWrite,                           //要写入的字符串
                    int.Parse(comboBox2.Text),          //目标数据块
                    null) == 0)
                {
                    MessageBox.Show("写入字符串成功！", "操作提示");
                    textBox1.Clear();
                }
                else
                {
                    MessageBox.Show("写入字符串失败！", "操作提示");
                }
            }
            else
            {
                MessageBox.Show("密钥验证失败！", "操作提示");
            }
        }

        private void button3_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (MifareRFEYE.Instance.AuthCardPwd(null, SelectCardData()).Result == Result.Success)
            {
                strRead = MifareRFEYE.Instance.ReadString(  //读出字符串
                    SelectCardData(),                       //目标扇区
                    int.Parse(comboBox2.Text),              //目标数据块
                    null);
                textBox2.Text = strRead;
            }
            else
            {
                MessageBox.Show("密钥验证失败！", "操作提示");
            }
        }

        private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            byte[] datWrite = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 };
            if (MifareRFEYE.Instance.AuthCardPwd(null, SelectCardData()).Result == Result.Success)
            {
                if (MifareRFEYE.Instance.Write(                 //写入字节数据
                    SelectCardData(),                           //目标扇区
                    datWrite,                                   //写入的数组
                    int.Parse(comboBox2.Text)).Result == 0)     //目标数据块
                {
                    MessageBox.Show("写入数据成功！", "操作提示");
                }
                else 
                {
                    MessageBox.Show("写入数据失败！", "操作提示");
                }
            }
            else
            {
                MessageBox.Show("密钥验证失败！", "操作提示");
            }
        }

        private void button5_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            byte[] datRead = new  byte[16];
            ResultMessage resMsg;
            if (MifareRFEYE.Instance.AuthCardPwd(null, SelectCardData()).Result == Result.Success)
            {
                resMsg = MifareRFEYE.Instance.Read(         //读取字节数据
                    SelectCardData(),                       //目标扇区
                    int.Parse(comboBox2.Text));             //目标数据块
                datRead = (byte[])resMsg.Model;
                string str = "";
                for (int i = 0; i < 16; i++)
                {
                    str += datRead[i].ToString("X2") + " ";
                }
                textBox3.Text = str;
            }
            else
            {
                MessageBox.Show("密钥验证失败！", "操作提示");
            }
        } 
    }
}