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    IC卡与ID卡的工作原理

    作者:施工队长    来源:成都系统集成公司    更新时间:2011-2-20 23:42:00    设计指数:          ★★★ 

      一、MF1卡

      MF1射频卡又称MF1非接触式IC卡,它成功地解决了无源(卡中无电源)和免接触这一难题,是电子器件领域的一大突破。主要用于公交、轮渡、地铁的自动收费系统,也应用在门禁管理、身份证明和电子钱包。

      1) 主要指标

      容量为8K位EEPROM

      分为16个扇区,每个扇区为4块,每块16个字节,以块为存取单位

      每个扇区有独立的一组密码及访问控制

      每张卡有唯一序列号,为32位

      具有防冲突机制,支持多卡操作

      无电源,自带天线,内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路

      数据保存期为10年,可改写10万次,读无限次

      工作温度:-20℃~50℃(温度为90%)

      工作频率:13.56MHZ

      通信速率:106KBPS

      读写距离:10mm以内(与读写器有关)

      2) 工作原理

      卡片的电气部分只由一个天线和ASIC组成。

      天线:卡片的天线是只有几组绕线的线圈,很适于封装到IS0卡片中。

      ASIC:卡片的ASIC由一个高速(106KB波特率)的RF接口,一个控制单元和一个8K位EEPROM组成。

      工作原理:读写器向M1卡发一组固定频率的电磁波,卡片内有一个LC串联谐振电路,其频率与读写器发射的频率相同,在电磁波的激励下,LC谐振电路产生共振,从而使电容内有了电荷,在这个电容的另一端,接有一个单向导通的电子泵,将电容内的电荷送到另一个电容内储存,当所积累的电荷达到2V时,此电容可做为电源为其它电路提供工作电压,将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。

      3) M1射频卡与读写器的通讯

      复位应答(Answer to request)

      M1射频卡的通讯协议和通讯波特率是定义好的,当有卡片进入读写器的操作范围时,读写器以特定的协议与它通讯,从而确定该卡是否为M1射频卡,即验证卡片的卡型。

      防冲突机制 (Anticollision Loop)

      当有多张卡进入读写器操作范围时,防冲突机制会从其中选择一张进行操作,未选中的则处于空闲模式等待下一次选卡,该过程会返回被选卡的序列号。

      选择卡片(Select Tag)

      选择被选中的卡的序列号,并同时返回卡的容量代码。

      三次互相确认(3 Pass Authentication)

      选定要处理的卡片之后,读写器就确定要访问的扇区号,并对该扇区密码进行密码校验,在三次相互认证之后就可以通过加密流进行通讯。(在选择另一扇区时,则必须进行另一扇区密码校验。)

      对数据块的操作

      读 (Read):读一个块;

      写 (Write):写一个块;

      加(Increment):对数值块进行加值;

      减(Decrement):对数值块进行减值;

      存储(Restore):将块中的内容存到数据寄存器中;

      传输(Transfer):将数据寄存器中的内容写入块中;

      中止(Halt):将卡置于暂停工作状态;

      二、ID卡

      市面上常见的ID卡为只读式非接触IC卡,它靠读卡器感应供电并读出存储在芯片EEPROM中的唯一卡号,卡号在封卡前一次写入,封卡后不能更改。无源和免接触是该芯片两个最突出的特点,射频接口电路是关键的核心技术,它从读卡器接收射频能量,为芯片产生电源和时钟,并采用相移键控和加载调幅等技术实现卡与读卡器间的无线通讯。非接触式ID卡具有操作方便、快捷、可靠等突出优点,获得了广泛应用。

      一)ID卡主要特点

      * 载波频率为125KHZ;

      * 卡向读卡器传送数据的调制方式为加载调幅;

      * 卡内数据编码采用抗干扰能力强的BPSK相移键控方式;

      * 卡向读卡器数据传送速率为3.9kbps;

      * 数据存储采用EEPROM,数据保存时间超过10年;

      * 数据存储容量共64位,包括制造商、发行商和用户代码;

      * 卡号在封卡前写入后不可再更改,绝对确保卡号的唯一性和安全性;

      *芯片除封装成标准卡片形状外,还可根据应用需要封装成筹码等多种形状。

      二)ID卡工作原理

      系统由卡、读卡器和后台控制器组成。工作过程如下:

      (1)读卡器将载波信号经天线向外发送;

      (2)卡进入读卡器的工作区域后,由卡中电感线圈和电容组成的谐振回路接收读卡器发射的载波信号,卡中芯片的射频接口模块由此信号产生出电源电压、复位信号及系统时钟,使芯片“激活”;

      (3)芯片读取控制模块将存储器中的数据经调相编码后调制在载波上,经卡内天线回送给读卡器;

      (4)读卡器对接收到的卡回送信号进行解调、解码后送至后台计算机;

      (5)后台计算机根据卡号的合法性,针对不同应用做出相应的处理和控制。

      三)ID卡应用范围

      与接触式IC卡相比,非接触式ID卡无需插拔卡,避免了由于机械接触不良导致的各种故障,因而具有操作方便、快捷、可靠、寿命长等突出优点,特别适用于人流量大的场合。非接触式ID卡主要可应用于身份识别和寻址控制,如门禁、保安、考勤等领域,也可扩展应用到展览会、公园、旅店、餐厅等公共场所的门票、优惠卡等。以及生产过程、邮政包裹、航空铁路运输、产品包装、交通等部门的物流、电子标签、防伪标志、一次性票证等众多领域。虽然它仅是一种只读卡,但利用后台计算机控制管理,即使是涉及收费管理的问题也可以在一定范围应用,如食堂就餐收费管理等。针对具体应用,可将持卡人的个人资料送入后台计算机,建立数据库并配置应用软件,使用时通过读卡器将读到的卡号送至后台计算机,从数据库中调出持卡人的个人资料,而后根据具体应进行操作,因而应用范围极其广阔。


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