無(wú)線射頻卡的原理與應(yīng)用

4 通信工作原理
射頻識(shí)別(RFID)是無(wú)線電頻率識(shí)別的簡(jiǎn)稱，即通過(guò)無(wú)線電波進(jìn)行識(shí)別處理。射頻識(shí)別系統(tǒng)通常由讀卡器(閱讀器)和應(yīng)答器(卡)兩部分組成，基本組成見(jiàn)圖3。讀卡器也稱非接觸式IC卡讀寫(xiě)終端，一般由電源、微處理器、天線板等組成，通過(guò)外圍接口與計(jì)算機(jī)相連。應(yīng)答器是一種非接觸卡，在應(yīng)答器內(nèi)有感應(yīng)線圈(天線)及用于存儲(chǔ)有關(guān)應(yīng)用標(biāo)識(shí)信息的存儲(chǔ)器，該卡自身不帶電源，當(dāng)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)線電波的能量，并經(jīng)整流穩(wěn)壓后獲得工作電源。

無(wú)線射頻卡的工作過(guò)程為：
(1)讀卡器不斷向周圍發(fā)一組固定頻率為13．56MH2的電磁波。
(2)帶有BL75R06芯片的無(wú)線射頻卡的天線串聯(lián)諧振頻率與讀卡器發(fā)送信號(hào)的頻率相同，當(dāng)它進(jìn)入讀卡器的工作區(qū)域內(nèi)，在電磁激勵(lì)下，諧振電路產(chǎn)生共振。
(3)共振使卡內(nèi)的電容有了負(fù)荷，在電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)存儲(chǔ)，當(dāng)所積累的電荷達(dá)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)天線與讀卡器進(jìn)行交互，由讀卡器發(fā)送命令，通過(guò)BL75R06內(nèi)部的數(shù)字邏輯控制模塊，根據(jù)要訪問(wèn)的相應(yīng)扇區(qū)的訪問(wèn)控制條件來(lái)決定命令的可操作性，并發(fā)送相應(yīng)的信息或數(shù)據(jù)。
(5)讀卡器向工作區(qū)射頻場(chǎng)內(nèi)所有的卡發(fā)送請(qǐng)求響應(yīng)的命令，智能卡在上電后，根據(jù)IS0／IECl4443A協(xié)議的ATQA，可以響應(yīng)請(qǐng)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(hào)，如讀卡器在其工作范圍內(nèi)有幾張卡時(shí)，可通過(guò)唯一的卡ID序列號(hào)來(lái)識(shí)別，并選中其中一張卡作為下一步操作的對(duì)象，沒(méi)被選中的卡返回到待命模式，等待下一個(gè)請(qǐng)求命令。
(6)讀卡器發(fā)出選卡命令后，選中一張卡來(lái)認(rèn)證并對(duì)相關(guān)存儲(chǔ)器進(jìn)行操作，卡返回ATS代碼，該代碼表示被選中卡的類型?？ㄟx中后，讀卡器根據(jù)要訪問(wèn)的存儲(chǔ)器位置，采用響應(yīng)的密匙來(lái)進(jìn)行三重相互認(rèn)證過(guò)程，認(rèn)證通過(guò)后，對(duì)存儲(chǔ)器的操作都是加密的。在認(rèn)證通過(guò)后即進(jìn)行讀塊、寫(xiě)塊、加、減、恢復(fù)、轉(zhuǎn)移、終止的操作。加是將塊中的內(nèi)容加上一個(gè)值，并把結(jié)果保存到一個(gè)臨時(shí)的數(shù)據(jù)寄存器中；減是將塊中的內(nèi)容減去一個(gè)值，并把結(jié)果保存到一個(gè)臨時(shí)的數(shù)據(jù)寄存器中；恢復(fù)是將塊中內(nèi)容移到臨時(shí)的數(shù)據(jù)寄存器中；轉(zhuǎn)移是將臨時(shí)寄存器中的內(nèi)容寫(xiě)到指定的塊中。讀卡器和智能卡的無(wú)線通信是采用信息塊的16位CRC，以及對(duì)每個(gè)字節(jié)帶一個(gè)奇偶校驗(yàn)位來(lái)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘?。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)線射頻卡的廣泛應(yīng)用
無(wú)線射頻卡工作在近場(chǎng)距離內(nèi)，通過(guò)智能卡天線和讀卡器天線的電感耦合(一種類似變壓器的耦合)的方式從發(fā)射天線上獲取能量和下行指令，用負(fù)載調(diào)制(LoadModulation)的方法向讀卡器返回?cái)?shù)據(jù)，并且當(dāng)工作頻率越高，讀卡器和卡之間的通訊速度就越快，系統(tǒng)的工作時(shí)間就越短。
近年來(lái)，13．56MHz的RFID無(wú)線射頻卡正在越來(lái)越多地贏得各種智能卡、消費(fèi)卡、題材卡的市場(chǎng)。購(gòu)物卡、校園卡、網(wǎng)吧卡、電話卡、加油卡、停車卡、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、電子錢包、自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)和公共交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)等領(lǐng)域，成為人們不可缺一的電子錢包和身份識(shí)別重要證件。該芯片支持IS014443 TypeA射頻接口，支持PHILIPS標(biāo)準(zhǔn)讀卡機(jī)芯片。近距離非接觸卡的廣泛應(yīng)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(yù)計(jì)13．56MHz的RFID近距離非接觸卡市場(chǎng)將有飛快的增長(zhǎng)。