酒店里刷卡開(kāi)門(mén)是如何實(shí)現的？

　　我們在生活中常常遇到刷卡這件事，比如上公交刷公交卡、上地鐵刷地鐵卡、出門(mén)在外住酒店時(shí)，也有一張小小的房卡用于刷卡開(kāi)門(mén)。那么這個(gè)刷卡的原理到底是怎樣的呢?這就要提到射頻識別(RFID)技術(shù)了。

　　一、什么是射頻識別技術(shù)

　　射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)，是一種利用射頻通信技術(shù)實(shí)現的非接觸式自動(dòng)識別技術(shù)。相對于傳統的條形碼、磁卡等接觸式識別技術(shù)，射頻識別技術(shù)可實(shí)現非可視、多目標識別，具有防水、防磁、壽命長(cháng)、容量大、無(wú)機械損耗、信息可加密、內容可更改等優(yōu)點(diǎn)。如今RFID 技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于人們的日常生活，最常見(jiàn)的如公共交通、門(mén)禁管理、二代身份證、公共食品藥品衛生管理等。如圖1所示都是我們平常經(jīng)?？吹降囊恍┓墙佑|式卡，這些都是RFID技術(shù)的運用。

　　圖1 生活中常見(jiàn)的非接觸式卡

　　二、RFID讀寫(xiě)卡原理

　　RFID讀寫(xiě)卡工作頻率范圍為10~15MHz，通常工作選用的頻率為13.56MHz。讀寫(xiě)器和電子標簽的工作次序通常有兩種時(shí)序：一種是讀寫(xiě)器先發(fā)言(RTF，Reader Talk First)：另一種是標簽先發(fā)言(TTF，Tag Talk First)。RTF方式：電子標簽只有接收到讀寫(xiě)器特殊命令才發(fā)送數據。TTF方式：電子標簽進(jìn)入讀寫(xiě)器的能量場(chǎng)主動(dòng)發(fā)送自身系列號。TTF方式的射頻標簽具有識別速度快等特點(diǎn)，適用于需要高速應用的場(chǎng)合。另外，TTF方式在噪聲環(huán)境中更穩健，在處理標簽數量動(dòng)態(tài)變化的場(chǎng)合也更為實(shí)用，因此，更適于工業(yè)環(huán)境的跟蹤和追蹤應用。

　　RFID天線(xiàn)系統包括讀寫(xiě)器天線(xiàn)和標簽天線(xiàn)，即一個(gè)讀寫(xiě)卡系統包含兩個(gè)部分：非接觸式射頻卡(PICC)和閱讀器(PCD)，其中PICC也叫射頻存儲應答器。他們之間交換數據是通過(guò)ISO/IEC 14443 TYPE A和TYPE B接口來(lái)進(jìn)行的。下面分別簡(jiǎn)述二者的工作原理。

　　三、非接觸式射頻卡工作原理

　　非接觸式射頻卡由時(shí)鐘提取、分頻鏈、序列電路、密勒碼產(chǎn)生器、整流器、調制器、電源管理、存儲器幾個(gè)部分組成，如圖2所示。

　　圖2 非接觸式射頻卡內部電路框圖

　　電子標簽與讀寫(xiě)器采用電感耦合方式進(jìn)行能量傳遞與通信。讀寫(xiě)器的天線(xiàn)線(xiàn)圈產(chǎn)生高頻強電磁場(chǎng)，磁場(chǎng)穿過(guò)線(xiàn)圈的橫截面和線(xiàn)圈周?chē)臻g，使得靠近讀寫(xiě)器天線(xiàn)線(xiàn)圈的標簽天線(xiàn)在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應電壓。整流電路將耦合的射頻(13.56MHz)信號進(jìn)行整流并經(jīng)濾波電容C2平滑后，電源管理電路將在電源電壓達到內部電路工作電壓時(shí)激活卡內電路， 13.56MHz信號被分頻鏈電路分頻，可產(chǎn)生通訊所需的時(shí)鐘，此時(shí)鐘即是數據傳送的波特率。如果希望將分頻系數定為 128、256、1024、2048、4096或8192，則需預先選定。存儲在ROM中的信息(64位)經(jīng)讀出后，可通過(guò)Miller碼產(chǎn)生器產(chǎn)生Miller碼，同時(shí)可用該Miller碼進(jìn)行負載調制，并將存儲信息送出。

　　三、讀卡器工作原理

　　讀卡器由發(fā)送和接收兩個(gè)部分組成，下面分別簡(jiǎn)述這兩個(gè)部分的工作原理。

　　發(fā)送：射頻RF信號從PCD基站芯片的引腳TX1和TX2輸出，可以直接驅動(dòng)天線(xiàn)線(xiàn)圈。調制信號及TX1，TX2輸出的射頻信號類(lèi)型(已調或無(wú)調制載波)相位關(guān)系均可由PCD基站芯片相應的寄存器控制。

　　接收：通過(guò)天線(xiàn)接收來(lái)自非接觸式卡的調制載波信號，載波解調采用正交解調電路，正交解調所需的I和Q時(shí)鐘(兩者相差為90°)可在PCD基站芯片內產(chǎn)生。解調后由所得副載波調制信號經(jīng)過(guò)放大，濾波等相關(guān)電路，判決電路進(jìn)行副載波解調，其中放大電路的增益可由PCD基站芯片的相應寄存器的設置來(lái)控制。

　　四、讀卡器與非接觸式卡之間的交互過(guò)程

　　PCD發(fā)送REQUEST命令給所有在天線(xiàn)場(chǎng)范圍內的非接觸式卡，通過(guò)防碰撞循環(huán)，得到一個(gè)卡的序列號，選擇此卡進(jìn)行鑒別認證，通過(guò)后對存儲卡進(jìn)行操作，如圖3所示。

　　圖3 PCD和PICC之間交互過(guò)程

　　PCD用隨機數、卡的序列號和密鑰進(jìn)行加密，采用三次認證過(guò)程，如圖4所示。

　　圖4 PCD和PICC認證過(guò)程

　　A. B發(fā)送隨機數RB.;

　　B. A發(fā)送TokenAB到B;

　　C. B接收到報文TokenAB后，對加密部分進(jìn)行解密，并驗證標識符B和隨機數RB的正確性，驗證在A(yíng)發(fā)送到B的RB與包含在TokenAB中的隨機數是否一致;

　　D. B發(fā)送TokenBA到A;

　　E. A接收到報文TokenBA后，對加密部分進(jìn)行解密，并檢查隨機數的一致性。