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淺談RFID卡的結(jié)構(gòu)及其芯片的通訊、存儲(chǔ)技術(shù)

2025年01月26日 12:21:41人氣：117來源：深圳市用芯物聯(lián)科技有限公司

　　作為被高科技領(lǐng)域譽(yù)為市場(chǎng)前景的高科技產(chǎn)業(yè)技術(shù)，RFID技術(shù)受到許多高新產(chǎn)業(yè)青睞，許多集成廠商都在RFID領(lǐng)域投入巨資進(jìn)行RFID芯片開發(fā)。

　　本文將以Philips生產(chǎn)的MifarelS50為例子，剖析RFID卡的結(jié)構(gòu)及其芯片的通訊、存儲(chǔ)技術(shù)。該卡的RFID芯片所具有的的MIFARERF(射頻)非接觸式接口標(biāo)準(zhǔn)已被制定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC14443TYPEA標(biāo)準(zhǔn)，其應(yīng)用很廣泛。

　　1、MifarelS50卡的結(jié)構(gòu)及主要特性

　　Mifare1S50卡是一種非接觸式IC卡，又稱RFID卡(射頻卡)。RFID卡是近幾年蓬勃發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，他成功地將射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來，解決了卡中無電源和免接觸使用這一難題，是電子器件領(lǐng)域的一大突破。

　　Mifare1S50卡的電氣部分只由一個(gè)天線和一塊RFID芯片組成。其中天線是只有幾組繞線的線圈，封裝到ISO卡片中。數(shù)據(jù)保存期為10年，可改寫10萬次，讀無限次。卡與讀寫器之間的通訊采用國(guó)際通用的DES和RES保密交叉算法，具有的保密性能。其主要特性

　　如下：

　　工作頻率：13.56MHz;

　　通信速率：106kb/s;

　　防沖突：同一時(shí)間可處理多張卡;

　　讀寫距離：在100mm內(nèi)(與天線形狀有關(guān))能方便快速地傳遞數(shù)據(jù);

　　握手式半雙工通訊方式;

　　在無線通訊過程中通過以下機(jī)制來保證數(shù)據(jù)完整防沖突機(jī)制;每塊有16位CRC糾錯(cuò);每字節(jié)有奇偶校驗(yàn)位;檢查位數(shù);用編碼方式來區(qū)分“1”、“0”或無信息;信道監(jiān)測(cè)(通過協(xié)議順序和位流分析);

　　支持多卡操作;

　　材料：PVC;

　　尺寸：符合ISO10536標(biāo)準(zhǔn);

　　無電池：無線方式傳遞數(shù)據(jù)和能量;

　　芯片加工技術(shù)：采用高速的CMOSE2PROM工藝;

　　安全性：3次相互認(rèn)證(ISO/IECDIS9798-2);通訊過程中所有數(shù)據(jù)均加密以防止信號(hào)截取;每一扇區(qū)有相互獨(dú)立的密碼;每張卡有32位惟一的序列號(hào);傳輸密瑪保護(hù);

　　支持一卡多用的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu);

　　典型交易過程《100ms。

　　2、Mifare1S50卡的RFID芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　Mifare1S50卡的芯片由RF-Interface(射頻接口)和DigtalSecTIon(數(shù)字模塊)兩部分組成，如圖1所示。

　　射頻接口部分由整流器、電壓調(diào)節(jié)器、上電復(fù)位(POWERONRESET，POR)模塊、時(shí)鐘再生器、調(diào)制器/解調(diào)器等部分組成。主要有4個(gè)功能：

　　(1)為RFID芯片內(nèi)部各部分電路提供工作時(shí)所需要的能量。

　　(2)提供POR信號(hào)，使各部分電路同步啟動(dòng)工作。

　　(3)從載波中提取電路正常工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。

　　(4)將載波上的指令和數(shù)據(jù)解調(diào)出來供數(shù)字模塊處理以及對(duì)待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。

　　數(shù)字模塊主要由如下部分組成：

　　ATR(AnswertoRequest)模塊：卡在讀寫器的天線工作范圍內(nèi)時(shí)，當(dāng)讀寫器向卡發(fā)出Requestall(或：Requeststd)命令后，芯片的此模塊啟動(dòng)，藉此建立與讀寫器的步通信。

　　AntiCollision模塊：起防止卡片重疊。具體原理如下：若有多張卡在讀寫器天線的工作范圍內(nèi)時(shí)，芯片的此模塊啟動(dòng)，讀寫器首先與所有的卡片通信，獲取每一張卡的序列號(hào)，然后，根據(jù)序列號(hào)選定一張卡片。

　　SelectApplication模塊：確認(rèn)對(duì)卡片的選擇。

　　Authentication&AccessControl模塊：卡片確認(rèn)被選中后，啟動(dòng)此模塊，進(jìn)行卡片與讀寫器之間相互認(rèn)證。只有通過相互認(rèn)證，才能進(jìn)行進(jìn)一步的操作。

　　Control&ArithmeticUnit模塊：此模塊是整塊芯片的控制中心，芯片內(nèi)建的處理機(jī)單元。

　　RAM：配合Control&ArithmeticUnit，將運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行暫時(shí)存儲(chǔ);若有數(shù)據(jù)要存到E2PROM，則取出數(shù)據(jù)存到E2PROM中;若有數(shù)據(jù)要傳送到讀寫器，則取出數(shù)據(jù)，讓射頻接口電路進(jìn)行處理，通過卡上的天線傳送給讀寫器。

　　ROM：固化卡片運(yùn)行所需要的必要的程序指令。

　　CryptoUnit：此模塊完成對(duì)數(shù)據(jù)的加密處理及密碼保護(hù)。

　　E2PROMInterface：此模塊為E2PROM的接口電路。

　　E2PROMMemory：E2PROM存儲(chǔ)器。

　　總體來看，Mifare1S50卡的芯片中E2PROMMemory分為16個(gè)扇區(qū)，他們互不干擾，每個(gè)扇區(qū)均可分別設(shè)置各自的不同的密碼及按需要設(shè)置存取控制(不用產(chǎn)商的初始值)。

　　RFID卡最基本的應(yīng)用便由此產(chǎn)生，每個(gè)扇區(qū)都可獨(dú)立應(yīng)用一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合，從而實(shí)現(xiàn)“一卡通”功能。市面上的交通一卡通、交費(fèi)一卡通等便是其完整的體現(xiàn)?；谄湔宫F(xiàn)的美好前景，應(yīng)繼續(xù)加大研發(fā)RFID芯片的力度。

關(guān)鍵詞：整流器電子器件

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