無(wú)線(xiàn)射頻卡的原理與應用

4 通信工作原理
射頻識別(RFID)是無(wú)線(xiàn)電頻率識別的簡(jiǎn)稱(chēng)，即通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波進(jìn)行識別處理。射頻識別系統通常由讀卡器(閱讀器)和應答器(卡)兩部分組成，基本組成見(jiàn)圖3。讀卡器也稱(chēng)非接觸式IC卡讀寫(xiě)終端，一般由電源、微處理器、天線(xiàn)板等組成，通過(guò)外圍接口與計算機相連。應答器是一種非接觸卡，在應答器內有感應線(xiàn)圈(天線(xiàn))及用于存儲有關(guān)應用標識信息的存儲器，該卡自身不帶電源，當卡進(jìn)入閱讀器的電磁場(chǎng)范圍時(shí)，便可通過(guò)耦合無(wú)線(xiàn)電波的能量，并經(jīng)整流穩壓后獲得工作電源。

無(wú)線(xiàn)射頻卡的工作過(guò)程為：
(1)讀卡器不斷向周?chē)l(fā)一組固定頻率為13．56MH2的電磁波。
(2)帶有BL75R06芯片的無(wú)線(xiàn)射頻卡的天線(xiàn)串聯(lián)諧振頻率與讀卡器發(fā)送信號的頻率相同，當它進(jìn)入讀卡器的工作區域內，在電磁激勵下，諧振電路產(chǎn)生共振。
(3)共振使卡內的電容有了負荷，在電容的另一端，接有一個(gè)單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個(gè)電容內存儲，當所積累的電荷達到2V時(shí)，此電容可作為電源為集成電路提供工作電壓。
(4)BL75R06芯片通過(guò)天線(xiàn)與讀卡器進(jìn)行交互，由讀卡器發(fā)送命令，通過(guò)BL75R06內部的數字邏輯控制模塊，根據要訪(fǎng)問(wèn)的相應扇區的訪(fǎng)問(wèn)控制條件來(lái)決定命令的可操作性，并發(fā)送相應的信息或數據。
(5)讀卡器向工作區射頻場(chǎng)內所有的卡發(fā)送請求響應的命令，智能卡在上電后，根據IS0／IECl4443A協(xié)議的ATQA，可以響應請求命令。在防沖突循環(huán)過(guò)程中，讀卡器讀出卡的ID序列號，如讀卡器在其工作范圍內有幾張卡時(shí)，可通過(guò)唯一的卡ID序列號來(lái)識別，并選中其中一張卡作為下一步操作的對象，沒(méi)被選中的卡返回到待命模式，等待下一個(gè)請求命令。
(6)讀卡器發(fā)出選卡命令后，選中一張卡來(lái)認證并對相關(guān)存儲器進(jìn)行操作，卡返回ATS代碼，該代碼表示被選中卡的類(lèi)型?？ㄟx中后，讀卡器根據要訪(fǎng)問(wèn)的存儲器位置，采用響應的密匙來(lái)進(jìn)行三重相互認證過(guò)程，認證通過(guò)后，對存儲器的操作都是加密的。在認證通過(guò)后即進(jìn)行讀塊、寫(xiě)塊、加、減、恢復、轉移、終止的操作。加是將塊中的內容加上一個(gè)值，并把結果保存到一個(gè)臨時(shí)的數據寄存器中；減是將塊中的內容減去一個(gè)值，并把結果保存到一個(gè)臨時(shí)的數據寄存器中；恢復是將塊中內容移到臨時(shí)的數據寄存器中；轉移是將臨時(shí)寄存器中的內容寫(xiě)到指定的塊中。讀卡器和智能卡的無(wú)線(xiàn)通信是采用信息塊的16位CRC，以及對每個(gè)字節帶一個(gè)奇偶校驗位來(lái)保證數據傳輸的可靠性的。讀卡器和智能卡通信工作交易流程如圖4所示。

圖4讀卡器和智能卡通信工作交易流程

5 無(wú)線(xiàn)射頻卡的廣泛應用
無(wú)線(xiàn)射頻卡工作在近場(chǎng)距離內，通過(guò)智能卡天線(xiàn)和讀卡器天線(xiàn)的電感耦合(一種類(lèi)似變壓器的耦合)的方式從發(fā)射天線(xiàn)上獲取能量和下行指令，用負載調制(LoadModulation)的方法向讀卡器返回數據，并且當工作頻率越高，讀卡器和卡之間的通訊速度就越快，系統的工作時(shí)間就越短。
近年來(lái)，13．56MHz的RFID無(wú)線(xiàn)射頻卡正在越來(lái)越多地贏(yíng)得各種智能卡、消費卡、題材卡的市場(chǎng)。購物卡、校園卡、網(wǎng)吧卡、電話(huà)卡、加油卡、停車(chē)卡、公交卡、門(mén)禁卡等已與人們的生活發(fā)生親密接觸，主要適用于各種證件、電子錢(qián)包、自動(dòng)收費系統和公共交通自動(dòng)售檢票系統等領(lǐng)域，成為人們不可缺一的電子錢(qián)包和身份識別重要證件。該芯片支持IS014443 TypeA射頻接口，支持PHILIPS標準讀卡機芯片。近距離非接觸卡的廣泛應用使得金卡市場(chǎng)由接觸式向近距離的非接觸式過(guò)渡，預計13．56MHz的RFID近距離非接觸卡市場(chǎng)將有飛快的增長(cháng)。