ACR122U NFC-Lesegerät

Lieferung: Proud Tek liefert den ACR122U; bestätigen Sie die Menge bei der Bestellung. ACS listet ihn als abgekündigt, sodass ein neues Design, das jahrelang in Produktion bleiben muss, stattdessen mit einem der aktuellen USB-NFC-Lesegeräte von ACS starten kann — dem ACR1252U (USB NFC Reader III) oder dem ACR1552U (USB NFC Reader IV), die wir ebenfalls liefern; der Vergleich weiter unten listet auf, was Sie in Ihrem PC/SC-Code vor dem Wechsel prüfen sollten. Wenn Ihre Software noch nicht geschrieben ist und Sie lieber Bibliotheksfunktionen aufrufen als APDUs senden, ist der µFR Classic CS mit seinem kostenlosen SDK die andere Route.

Was der ACR122U ist

Der ACR122U ist ein USB-Tisch-Lesegerät/Schreibgerät von Advanced Card Systems (ACS). ACS beschreibt ihn als PC/SC- und CCID-konform, für ISO-14443-4-Typ-A- und -B-Karten, MIFARE, ISO-18092-(NFC-)Tags und FeliCa bei 13,56 MHz. Im Inneren sitzt ein kontaktloser NXP-PN532-Controller hinter einem zweiten Controller, der die USB-CCID-Schnittstelle bereitstellt, sodass der Host einen Standard-Kontaktlos-Chipkartenleser namens „ACR122U PICC Interface“ sieht. Seine rot/grüne LED und der Buzzer lassen sich aus Ihrer Anwendung ansteuern.

Aus diesem Design folgen drei Dinge. Software, die für PC/SC geschrieben ist — etwa ein pyscard-Skript oder eine WinSCard-Anwendung — läuft ohne Hersteller-SDK. Karten, die keine ISO-7816-4-APDUs annehmen, wie MIFARE Classic, werden über Befehle mit Klassenbyte FF erreicht, die das Lesegerät in Kartenbefehle übersetzt (siehe Befehlstabelle unten). Und das Lesegerät arbeitet mit einer Karte nach der anderen: Seine Antikollision wählt eine einzelne Karte aus, also präsentieren Sie die Karten einzeln.

Host-Einrichtung unter Windows, macOS und Linux

Der Linux-pn533-Konflikt. Der Linux-Kernel hat einen eigenen NFC-Treiber, pn533_usb, und seine Gerätetabelle enthält die USB-ID des ACR122U (072f:2200). Der Kernel bindet das Lesegerät, sobald es eingesteckt wird, bevor pcscd es kann: Der CCID-Treiber in pcsc-lite schlägt dann mit „Can't claim interface“ fehl, und libnfc kann das Gerät ebenfalls nicht öffnen. Entladen Sie die Module pn533_usb und pn533, setzen Sie nfc, pn533 und pn533_usb in /etc/modprobe.d auf die Blacklist (libnfc liefert genau diese Blacklist-Datei mit), stecken Sie dann das Lesegerät erneut ein und starten Sie pcscd neu. Das Blacklisten deaktiviert den Kernel-NFC-Stack, tun Sie es also nur auf Hosts, die ihn nicht für ein anderes Gerät nutzen.

PC/SC- und ACS-Befehle, die Ihre Software sendet

ISO-14443-4-Karten wie DESFire und Java Cards nehmen ihre eigenen ISO-7816-4-APDUs, die der ACR122U durchreicht. Andere Karten werden über Befehle mit Klassenbyte FF erreicht, und FeliCa- und Topaz-Tags akzeptieren auch ihre nativen Befehle. FF CA, FF 82, FF 86, FF B0 und FF D6 sind die Speicherkartenbefehle aus Teil 3 der PC/SC-Spezifikation, sodass darauf aufgebauter MIFARE-Classic-Code auf ein anderes Lesegerät umziehen kann, das sie implementiert — obwohl sich Schlüssel-Slots und unterstützte Karten je nach Lesegerät unterscheiden. Die Value-Block-Befehle FF D7 und FF B1 sind ACS-eigene, ebenso die FF-00-Lesegerätbefehle, die ACS Pseudo-APDUs nennt. Alle sind in ACSs ACR122U Application Programming Interface (V2.04) dokumentiert. Die, die die meisten Integrationen brauchen, in Hex:

Senden Sie diese bei anliegender Karte als gewöhnliche Transmits (SCardTransmit) an das ACR122U PICC Interface. Lesegerätbefehle wie LED, Firmware-Version oder Polling-Einstellungen können auch vor dem Präsentieren einer Karte gesendet werden, aber nur über den PC/SC-Escape-Kanal (SCardControl mit SCARD_CTL_CODE(3500) unter Windows), der ausgeschaltet bleibt, bis Sie ihn wie in der Host-Einrichtungstabelle gezeigt aktivieren.

Unterstützte und nicht unterstützte Karten

Bibliotheken und Tools, die damit arbeiten

• pyscard (Python), die WinSCard-API (C, C++ und .NET unter Windows) und javax.smartcardio (Java) sind PC/SC-Schichten: Öffnen Sie das ACR122U PICC Interface, senden Sie die obigen APDUs als Transmits und senden Sie Lesegerätbefehle über den Control-Aufruf, sobald der Escape-Kanal aktiviert ist.
• libnfc hat zwei Treiber für das Lesegerät: acr122_pcsc, der über pcsc-lite geht, und acr122_usb, der das USB-Gerät direkt öffnet. In beiden Fällen dürfen die pn533-Module des Kernels nicht geladen sein. Für NFCIP- oder Kartenemulationsmodi ohne Karte auf dem Lesegerät rät die README von libnfc, den CCID-Exchange-Befehl in libccid zu erlauben (ifdDriverOptions 0x0001). Der acr122_usb-Treiber belegt die USB-Schnittstelle des Lesegeräts selbst, wie es der CCID-Treiber in pcscd tut, sodass nur einer von beiden das Lesegerät halten kann: Stoppen Sie pcscd, während Sie acr122_usb verwenden, oder nutzen Sie acr122_pcsc.
• nfcpy listet den ACR122U in seiner Hardwaretabelle, mit Lese- und Schreibunterstützung für NFC-Forum-Typ-2-, -3- und -4-Tags und als Peer-to-Peer-Initiator, aber ohne Tag-Emulation oder die Peer-to-Peer-Target-Rolle. Seine Dokumentation rät vom Kauf des ACR122U für nfcpy ab, weil der CCID-Controller vor dem PN532 die volle Nutzung des Chips verhindert; für nfcpy-Arbeiten wählen Sie ein Lesegerät, das nfcpy ohne diese Einschränkungen unterstützt.

Häufige Stolpersteine

• Schlüssel verschwinden nach dem Ausstecken. Mit FF 82 geladene Schlüssel leben im flüchtigen Speicher, laden Sie sie also zu Beginn jeder Sitzung. Authentifizieren Sie sich erneut, sobald Sie zu einem Block in einem anderen Sektor wechseln.
• Schreiben eines Sektor-Trailers. Der letzte Block jedes MIFARE-Classic-Sektors enthält Schlüssel A, die Zugriffsbits und Schlüssel B, sodass ein Schreibvorgang auf diesen Block die Schlüssel und Zugriffsbits ersetzt. Probieren Sie Trailer-Schreibvorgänge zuerst auf einer Ersatzkarte aus.
• Ein Piepton bei jedem Tap. Der Buzzer ertönt standardmäßig bei jeder Kartenerkennung; FF 00 52 00 00 schaltet ihn aus.
• Lange oder große Befehle. Die Lesegerätliste des CCID-Treibers vermerkt, dass der ACR122U keine erweiterten APDUs und keine Time-Extension-Requests unterstützt, und verzeichnet Fehler in einigen Firmware-Versionen. Testen Sie Ihren größten Befehl und Ihre langsamste Kartenoperation und notieren Sie die Firmware-Version zum Ergebnis.
• MIFARE Classic 4K und NDEF. ACS empfiehlt eine Verzögerung von 2 Sekunden beim Lesen von NDEF-Nachrichten von MIFARE-Classic-4K-Karten.

So testen Sie ein Muster

1. Schließen Sie das Lesegerät an den Computer und die Betriebssystemversion an, die Sie einsetzen werden, und prüfen Sie, ob der Host es sieht: Geräte-Manager unter Windows, lsusb und pcsc_scan unter Linux.
2. Lesen Sie die Firmware-Version mit FF 00 48 00 00 aus und notieren Sie sie zusammen mit der Betriebssystem- und Treiberversion.
3. Legen Sie eine Musterkarte auf das Lesegerät und lesen Sie die ATR. Bei Speicherkarten und Tags zeigen ihre Card-Name-Bytes den vom Lesegerät erkannten Typ: 00 01 MIFARE Classic 1K, 00 02 Classic 4K, 00 03 Ultralight, 00 26 Mini, F0 04 Topaz, F0 11 oder F0 12 FeliCa. ISO-14443-4-Karten tragen stattdessen Historical Bytes aus dem ATS (Typ A) oder ATQB (Typ B).
4. Lesen Sie die UID mit FF CA 00 00 00 und vergleichen Sie sie mit der Byte-Reihenfolge und dem Zahlenformat, das Ihr System speichert — hex oder dezimal —, bevor Sie eine Charge erfassen.
5. Führen Sie jede Operation, die Ihre Anwendung braucht, auf der echten Karte aus. Für MIFARE Classic: Schlüssel laden, authentifizieren, dann einen Testblock lesen und schreiben — keinen Sektor-Trailer. Für DESFire oder eine Java Card: die eigene Befehlssequenz Ihrer Anwendung, einschließlich ihres längsten Befehls und ihrer längsten Antwort.
6. Stecken Sie das Lesegerät aus, schließen Sie es wieder an und wiederholen Sie den Vorgang, damit Sie wissen, dass Ihre Software Schlüssel und Einstellungen selbstständig neu lädt.

Fragen Sie nach Musterkarten des exakten Chips zusammen mit dem Lesegerät, damit der Test die Ware verwendet, die Sie bestellen werden; Standardmuster sind kostenlos.

Von ACS aufgeführte Spezifikationen

ACR122U, ACR1252U oder ACR1552U

Alle drei sind ACS-USB-Lesegeräte, die PC/SC-Software als CCID-Chipkartenleser öffnet, und alle drei nehmen die Speicherkartenbefehle aus der obigen Befehlstabelle. Der ACR1552U listet mehr Kartentypen als die anderen beiden, und die drei unterscheiden sich in ihren Lesegerätbefehlen und in einigen Grenzwerten. Jede Zahl in dieser Tabelle stammt aus den eigenen Dokumenten von ACS für das jeweilige Modell, die darunter verlinkt sind.

Quellen: Die technische Spezifikation des ACR1252U und das API-Handbuch von ACS, die technische Spezifikation des ACR1552U und das Referenzhandbuch sowie das ACR122U-API-Handbuch (PDF-Downloads).

Prüfungen beim Umstieg von ACR122U-PC/SC-Code auf ein anderes Lesegerät:

• Der Lesegerätname. Software, die den ACR122U anhand seines Lesegerätnamens auswählt, muss geändert werden. Jedes neuere Lesegerät präsentiert ein kontaktloses (PICC-)Lesegerät und ein SAM-Lesegerät, und die Beispiele von ACS öffnen „ACS ACR1252 1S CL Reader PICC 0“ oder „ACS ACR1552 1S CL Reader PICC 0“. Wählen Sie das PICC-Lesegerät, nicht den SAM-Steckplatz.
• Kartenbefehle werden übernommen. Get Data (FF CA), Load Keys (FF 82, zwei flüchtige Schlüssel-Slots), Authenticate (FF 86), Read und Update Binary (FF B0, FF D6), die Value-Block-Befehle von ACS (FF D7, FF B1) und die transparente Sitzung nach PC/SC 2.0 Teil 3 (FF C2) sind für beide neueren Lesegeräte dokumentiert.
• Lesegerätbefehle ändern sich. Der ACR1252U behält vier der FF-00-Pseudo-APDUs des ACR122U als „ACR122U compatible commands“: FF 00 40 (LED und Buzzer), FF 00 48 (Firmware-Version), FF 00 50 und FF 00 51 (Polling-Einstellungen). Ansonsten nehmen beide neueren Lesegeräte Escape-Befehle, die mit E0 00 beginnen, gesendet mit SCardControl über den Escape-Kanal (nächster Punkt); E0 00 00 18 00 gibt zum Beispiel die Firmware-Version zurück. Der Piepton bei Kartenerkennung, den der ACR122U mit FF 00 52 steuert, ist bei beiden Bit 3 eines Verhaltensbytes, das auch die LEDs setzt: Lesen Sie das Byte mit E0 00 00 21 00 und schreiben Sie es mit E0 00 00 21 01 und gelöschtem Bit 3 zurück, damit die LED-Einstellungen bleiben, wie sie waren. Der ACR1252U behält die neue Einstellung nach dem Ausschalten.
• Aktivieren Sie den Escape-Kanal für das neue Lesegerät. Beim ACR122U können Lesegerätbefehle als gewöhnliche Transmits gehen, während eine Karte auf dem Lesegerät liegt, sodass bestehende Software den Escape-Kanal möglicherweise nie genutzt hat. Bei den neueren Lesegeräten gehen die E0-00-Befehle nur darüber. Setzen Sie unter Windows mit Microsofts CCID-Treiber EscapeCommandEnable unter der eigenen USB-ID des neuen Lesegeräts, nicht unter der VID_072F&PID_2200 des ACR122U, oder installieren Sie den Treiber von ACS, dessen Installation das ACR1552U-Handbuch von ACS vorschreibt. Unter Linux akzeptiert der acsccid-Treiber von ACS SCARD_CTL_CODE(3500), und der CCID-Treiber von pcsc-lite (libccid) benötigt ifdDriverOptions 0x0001 und nimmt den Escape als SCARD_CTL_CODE(1); unter macOS installieren Sie den acsccid-Treiber von ACS.
• Keine PN532-Befehle. Beim ACR122U reicht Direct Transmit (FF 00 00 00) Befehle an seinen PN532-Controller weiter, etwa den Antennenschalter. Keines der neueren Lesegeräte dokumentiert PN532-Befehle. Sie verwenden den FF-00-00-00-Header für FeliCa-Befehle, und der ACR1552U auch für ISO-14443-3-Befehle. Das HF-Feld wird innerhalb einer transparenten Sitzung nach PC/SC 2.0 Teil 3 umgeschaltet: FF C2 00 00 02 81 00 startet die Sitzung, FF C2 00 00 02 83 00 schaltet das Feld aus und FF C2 00 00 02 84 00 ein, und FF C2 00 00 02 82 00 beendet die Sitzung. Das automatische Polling bleibt aus, bis die Sitzung endet, und das ACR1552U-Handbuch von ACS warnt, dass eine falsch verwendete Sitzung das Lesegerät daran hindern kann, Karten zu erkennen. Um Strom zu sparen, nutzen Sie die automatische Polling-Einstellung des ACR1252U (E0 00 00 23), die die Antenne ausschalten kann, wenn keine Karte gefunden wird, oder den HF-Steuerbefehl des ACR1552U (E0 00 00 25).
• Card-Namen in der ATR. MIFARE Classic 1K und 4K, Ultralight und Mini behalten ihre Card-Name-Bytes (00 01, 00 02, 00 03, 00 26). FeliCa und Topaz ändern sich: Die neueren Lesegeräte melden 00 3B und 00 30, wo der ACR122U F0 11 oder F0 12 und F0 04 meldet. Der ACR1552U pollt nach Topaz erst, nachdem es mit seinem Set-PICC-Polling-Type-Befehl aktiviert wurde.
• Firmware. Notieren Sie die Firmware-Version Ihres Musters. ACS listet eine Mindest-Firmware-Version für einige ACR1552U-Befehle auf, darunter die ISO-14443-3- und ISO-15693-Pass-through-Befehle.

Was Proud Tek liefert

Wir liefern den ACR122U — die Menge wird pro Bestellung bestätigt —, die beiden oben verglichenen aktuellen ACS-Modelle sowie die Karten, Tags und Aufkleber, mit denen Sie sie testen; unsere Lesegeräte sind unter RFID-Lesegeräte aufgeführt. ACS stellt alle drei Lesegeräte her und ist die Quelle ihrer Treiber, Firmware und Handbücher; unser Part ist die Lieferung, und wir schreiben oder betreuen keine Anwendungssoftware. Nennen Sie uns den Kartenchip, das Host-Betriebssystem und die Befehle, die Ihre Software sendet. Chargen, die Sie lieber nicht selbst kodieren, können über unseren RFID-Kodierungsservice laufen: Wir lesen jede kodierte Karte vor dem Versand zurück, jede kodierte Bestellung kommt mit einem Datenbericht, und bei nummerierten Karten fügen wir die UID jeder Karte neben ihrer aufgedruckten Nummer in einer Excel-, CSV- oder XML-Datei hinzu — so bleibt das Lesegerät für Stichproben.