图7 块格式
协议控制字节PCB用于传送控制数据传输所需要的信息，它的设计实现在本程序中起着至关重要的作用。根据PCB编码的不同，协议定义了块的三种基本类型：用于为应用层的使用传送信息的信息块(I-块);用于传送确认或不确认的接收准备块(R-块);用于在 PCD 和 PICC 间交换控制信息的管理块(S-块)。PCB的编码依赖于它的类型，具体可参看协议ISO14443-4。需要详述的是这样一个关键点：I-块和R-块的PCB中最低位表示块号，它遵循如图8所示的特定的编码规则。具体描述如下：
(1) PCD规则：对于当前被激活的PICC，PCD块编号应初始化为0;当接收到一个块编号与当前块编号相等的正确的I块或正确的R-块(ACK)时，PCD在发送任意一个块之前，应反转当前的PICC块编号。
(2) PICC规则：在激活时，PICC块编号应初始化为1;当接收到一个I-块，PICC应在接收I-块之后立即反转它的块编号;当接收到一个块编号不等于目前的PICC的块编号的R-块(ACK)时，PICC应在接收R-块(ACK)之后立即反转它的块编号。
图8 PCB中块编号规则
关键部分代码如下：
void APDU_Handle(u8 *APDU_Data)
{
if((APDU_Data[0]&PCB_BlkNo_Mask)==Blk_Info.PCB_BlkNo)
{Blk_Info.PCB_BlkNo ^= PCB_BlkNo_Mask;} //反转块号
else { return; } //块号不对!
switch(APDU_Data[0]&PCB_Type_Mask)
{
case 0x00: //收到I块
{
if(!(APDU_Data[0]&I_PCB_Link_Mask))
{ }//PICC发送的最后一块数据，后续无链接
else
{ }//PICC分段发送响应数据,后续有链接。PCD需要发送R-块确认
break;
}
case 0x80: //收到R块
{
//说明PCD分段发送请求数据，需通过链接位。
break;
}
case 0xC0: //收到S块
{
if((APDU_Data[0]&0x30)==0x30) //PICC请求等待时间扩展
{
//以后的等待超时时间(Timeout)需要随之改变!
}
break;
}
default:
{ break; }
}
}
4 测试
我们选取复旦微电子的非接触式CPU卡做测试。点击“寻找卡片”，依次执行图3中的寻卡，防冲突，选卡等三个步骤，获得卡片序列号和卡片类型;点击“RATS”，发送选择应答请求来激活CPU模式，PICC返回ATS响应“107880B0022090000000000026BAB4A2”，具体含义如表1所示;发送表2所示的取随机数指令，PICC返回表3所示的四字节随机数;发送表4所示的选择MF主文件命令，PICC返回表5所示的嵌套TLV格式的文件控制信息(FCI)。测试效果图如图9所示。
图9 上位机测试效果图
结语
本文硬件电路采用ARM内核的32位微处理器芯片STM32F103RBT6和NXP公司的RC632来完成，软件开发则从物理层和协议层两个层面对PCD和PICC之间的无线射频通信进行设计实现。经实际测试证明，该读写设备工作稳定，抗干扰能力强，读卡准确且操作距离大于5cm。由此可见，对空中传输协议进行了较好的实现。另外，还可以进行扩展改进，如增加GPRS模块再结合相关的非接触式IC卡支付规范，便可实现方便快捷的移动支付。
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