無線射頻卡的原理與應(yīng)用

4 通信工作原理
射頻識別(RFID)是無線電頻率識別的簡稱，即通過無線電波進(jìn)行識別處理。射頻識別系統(tǒng)通常由讀卡器(閱讀器)和應(yīng)答器(卡)兩部分組成，基本組成見圖3。讀卡器也稱非接觸式IC卡讀寫終端，一般由電源、微處理器、天線板等組成，通過外圍接口與計算機(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)及用于存儲有關(guān)應(yīng)用標(biāo)識信息的存儲器，該卡自身不帶電源，當(dāng)卡進(jìn)入閱讀器的電磁場范圍時，便可通過耦合無線電波的能量，并經(jīng)整流穩(wěn)壓后獲得工作電源。

無線射頻卡的工作過程為：
(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芯片的無線射頻卡的天線串聯(lián)諧振頻率與讀卡器發(fā)送信號的頻率相同，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，接有一個單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)存儲，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時，此電容可作為電源為集成電路提供工作電壓。
(4)BL75R06芯片通過天線與讀卡器進(jìn)行交互，由讀卡器發(fā)送命令，通過BL75R06內(nèi)部的數(shù)字邏輯控制模塊，根據(jù)要訪問的相應(yīng)扇區(qū)的訪問控制條件來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)射頻場內(nèi)所有的卡發(fā)送請求響應(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)請求命令。在防沖突循環(huán)過程中，讀卡器讀出卡的ID序列號，如讀卡器在其工作范圍內(nèi)有幾張卡時，可通過唯一的卡ID序列號來識別，并選中其中一張卡作為下一步操作的對象，沒被選中的卡返回到待命模式，等待下一個請求命令。
(6)讀卡器發(fā)出選卡命令后，選中一張卡來認(rèn)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型?？ㄟx中后，讀卡器根據(jù)要訪問的存儲器位置，采用響應(yīng)的密匙來進(jìn)行三重相互認(rèn)證過程，認(rèn)證通過后，對存儲器的操作都是加密的。在認(rèn)證通過后即進(jìn)行讀塊、寫塊、加、減、恢復(fù)、轉(zhuǎn)移、終止的操作。加是將塊中的內(nèi)容加上一個值，并把結(jié)果保存到一個臨時的數(shù)據(jù)寄存器中；減是將塊中的內(nèi)容減去一個值，并把結(jié)果保存到一個臨時的數(shù)據(jù)寄存器中；恢復(fù)是將塊中內(nèi)容移到臨時的數(shù)據(jù)寄存器中；轉(zhuǎn)移是將臨時寄存器中的內(nèi)容寫到指定的塊中。讀卡器和智能卡的無線通信是采用信息塊的16位CRC，以及對每個字節(jié)帶一個奇偶校驗位來保證數(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 無線射頻卡的廣泛應(yīng)用
無線射頻卡工作在近場距離內(nèi)，通過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數(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)的工作時間就越短。
近年來，13．56MHz的RFID無線射頻卡正在越來越多地贏得各種智能卡、消費卡、題材卡的市場。購物卡、校園卡、網(wǎng)吧卡、電話卡、加油卡、停車卡、公交卡、門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、自動收費系統(tǒng)和公共交通自動售檢票系統(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)用使得金卡市場由接觸式向近距離的非接觸式過渡，預(yù)計13．56MHz的RFID近距離非接觸卡市場將有飛快的增長。