RFID开发技术及实践（西电版）第5章高频RFID阅读器设计

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1、第5章高频RFID阅读器设计5.1Mifare卡5.2MFRC5225.3RC522基本操作5.4高频RFID阅读器程序设计5.1Mifare卡Mifare是NXPSemiconductors(恩智浦半导体)拥有的商标之一。Mifare卡是目前世界上使用量大、技术成熟、性能稳定、内存容量大的一种感应式智能IC卡。5.1.1Mifare卡的特点Mifare技术是NXP(前身为飞利浦半导体)所拥有的13.56MHz非接触性辨识技术。NXP并不制造卡片或卡片阅读机，而是在开放的市场上贩售相关技术与芯片，卡片和卡片阅读器的制造商再利用它们的技术来研发产品出售给一般使用者。Mifare卡经常

2、被认为是一种智能卡的技术，这是因为它可以在卡片上兼具读写的功能。事实上，Mifare卡仅具备记忆功能，必须搭配阅读器才能达到读写功能。Mifare卡的非接触式读写功能是为处理大众运输系统中的付费交易部分来设计的，其与众不同的地方是具备执行升幂和降序的排序功能，简化资料读取的过程。尽管接触性智能卡也能够执行同样的动作，但非接触性智能卡的速度更快且操作更简单，而且卡片阅读机几乎不需要任何维修，卡片也较为耐用。Mifare卡除了保留接触式IC卡的原有优点外，还具有以下特点：操作简单、快捷。由于采用射频无线通信，使用时无需插拔卡及不受方向和正反面的限制，完成一次读写操作仅需0.1s，大大

3、提高了每次使用的速度，既适用于一般场合，又适用于快速、高流量的场所。抗干扰能力强。Mifare卡中有快速防冲突机制，在多卡同时进入读写范围内时，能有效防止卡片之间出现数据干扰，读写设备可一一对卡进行处理，提高了应用的并行性及系统工作的速度。可靠性高。Mifare卡与阅读器之间没有机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障；而且卡中的芯片和感应天线完全密封在标准的PVC中，进一步提高了应用的可靠性和卡的使用寿命。适合于一卡多用。Mifare卡的存储结构及特点(大容量16分区、1024字节)，能应用于不同的场合或系统，有很强的系统应用扩展性，可以真正做到“一卡多用”。5.1.2

4、Mifare1S50卡Mifare卡的主要芯片有NXPMifare1S50(1KB)、S70(4KB)等。Mifare1(下面简称MF1)是符合ISO/IEC14443A的非接触智能卡，其通信层(MifareRF接口)符合ISO/IEC14443A标准的第2和第3部分，其安全层支持域检验的CRYPTO1数据流加密。　　目前国内出现了Mifare卡的克隆产品，但性能稍逊一筹。虽然Mifare技术已经被破解，卡片可以被复制，但是由于价格低廉，还在广泛使用。Mifare卡的技术特点如下：卡片由一个卷绕天线和特定用途的集成电路模块组成。Mifare卡有一个高速(106KB波特率)的R

5、F接口。内部有一个控制单元和一个8K个bit位的EEPROM。阅读器向MF1卡发出一组固定频率(13.56 MHz)的电磁波，卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与阅读器发射的频率相同，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使谐振电容有了电荷。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模块存储电容内储存，当所积累的电荷达到2 V以上时，此电容可作为电源向模块电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接收阅读器的数据。MF1读写示意图如图5-1所示。图5-1MF1读写示意图目前，市场上较常见的MF1S50卡的主要性能指标如下：MifareRF接口(ISO

6、/IEC14443A)。　　非接触数据传输并提供能源(不需电池)。　　工作距离：可达100mm(取决于天线的尺寸结构)。　　工作频率：13.56MHz。　　快速数据传输：106kb/s。　　高度数据完整性保护：16bitCRC、奇偶校验、位编码和位计数。　　真正的防冲突。　　典型票务交易：小于100ms(包括备份管理)。1KBEEPROM，分为16个区，每区4个块，每块16字节。用户可定义内存块的读写条件。　　数据耐久性为10年。　　写入耐久性可达100000次。　　相互三轮认证(ISO/IECDIS9798-2)。　　带重现攻击保护的射频通道数据加密。　

7、　每区(每个应用)两个密钥，支持密钥分级的多应用场合。　　每卡一个唯一序列号。　　在运输过程中以传输密钥保护对EEPROM的访问权。MF1S50集成电路芯片内含1KBEEPROM、RF接口和数字控制单元。能量和数据通过天线传输，卡中天线为几匝线圈，直接连接到芯片上，不再需要额外的组件。Mifare卡的结构如图5-2所示。　　图5-2中，各组件的功能简述如下：RF接口：调制解调器检波器时钟发生器的上电复位稳压器。　　防冲突：读写范围内的几张卡可以逐一选定和操作。