BL75R06近距離非接觸射頻識別IC卡芯片

　　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)在今冬和明年將有飛快的增長(cháng)。

　　13.56MHz非接觸卡工作在近場(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)方式，從發(fā)射天線(xiàn)上獲取能量和下行指令，用負載調制(Load Modulation)的方法向讀卡器返回數據。

　　BL75R06的功能特點(diǎn)

　　BL75R06SM是一款8kb E2PROM的非接觸加密存儲IC卡芯片，由射頻通信接口、數字邏輯控制模塊(包括安全控制單元)和8kb的 E2PROM存儲器三部分組成，圖1是BL75R06的內部拓樸結構。該芯片在應用時(shí)直接連接由線(xiàn)圈組成的天線(xiàn)，用來(lái)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸，讀寫(xiě)距離為10cm。

　　圖1 BL75R06的內部拓撲結構

　　射頻通信接口部分由與天線(xiàn)導入的射頻通信接口、整流、穩壓、調制/解調器、上電復位和時(shí)鐘等部分組成;數字邏輯控制模塊由要求應答、防沖突、應用選擇、認證和訪(fǎng)問(wèn)控制、控制和算術(shù)單元、RAM、ROM、密碼單元等部分組成;E2PROM存儲器部分由接口和8kb的 E2PROM存儲器組成。

　　BL75R06的RF接口符合ISO/IEC 14443 Type A要求，芯片無(wú)需電池，接收讀卡器發(fā)射的能量即能激活，無(wú)線(xiàn)回傳芯片內的ID號碼和所需信息數據;操作距離可達10cm，當然，其距離與天線(xiàn)的幾何形狀和效率有關(guān);工作頻率為13.56MHz;數據傳輸率為106kbps;16位CRC校驗、奇偶校驗、位編碼、位計數等確保傳輸數據的完整性和可靠性;典型交易時(shí)間，包括備份管理時(shí)間小于100ms。

　　E2PROM分成16個(gè)扇區，每個(gè)扇區分成4塊，每塊16字節;每個(gè)存儲塊的訪(fǎng)問(wèn)條件可由客戶(hù)自己定義;數據保持時(shí)間最少10年;擦寫(xiě)次數最少10萬(wàn)個(gè)周期。

　　BL75R06支持ISO 14443 Type A射頻接口和標準讀卡器芯片。

　　IC卡的主要架構

　　IC卡主要采用類(lèi)似印刷電路板腐蝕成型的銅簿環(huán)狀天線(xiàn)和綁定在其上的裸芯片(見(jiàn)圖2)構成，外加卡的兩面彩塑封裝。

　　圖2 卡內的天線(xiàn)與芯片

　　IC卡的天線(xiàn)形狀和匝數與工作頻率有關(guān)，既要有精確的計算，也需要豐富的實(shí)踐經(jīng)驗積累，以及與芯片的匹配。在原始設計時(shí)需要用網(wǎng)絡(luò )分析儀來(lái)驗證和調整天線(xiàn)的幾何圖形及網(wǎng)絡(luò )匹配。

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　　IC卡芯片的安全體系

　　為了提供高安全等級，BL75R06采用了符合ISO/IEC DIS9798-2協(xié)議的三重相互認證體制：

　　1) 讀卡器先確定要訪(fǎng)問(wèn)的扇區，然后選擇密鑰A或密鑰B;

　　2) 第一重是卡從扇區的Trailer塊讀出密鑰和訪(fǎng)問(wèn)條件，發(fā)送一個(gè)隨機數給讀卡器;

　　3) 第二重是讀卡器用密鑰和附加的輸入計算卡的響應，然后向卡發(fā)送一個(gè)響應和另一個(gè)隨機數;

　　4) 第三重是卡驗證讀卡器的響應，然后計算一個(gè)響應，發(fā)給讀卡器;

　　5) 讀卡器再驗證卡的響應;

　　執行完以上步驟，再發(fā)送第一個(gè)隨機數后，卡和讀卡器的通信就都是加密的了。

　　通信工作原理

　　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。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ISO/IEC 14443A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。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3所示。

　　圖3 讀卡器和智能卡通信工作交易流程圖

　　存儲器結構

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