非接触式IC智能(射频)卡及其读写设备内核技术的研究与应用开发.doc

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1、关于非接触式IC智能(射频)卡及其读写设备内核技术的研究与应用开发 上海华东磁记录电子公司张敏 前言 当今世界上非接触式IC智能射频卡（内建MCU，ASIC等）中的主流主要为PHILIPS公司的MIFARE技术，已经被制定为国际标准：ISO/IEC14443TYPEA标准。欧洲一些较大的IC卡片制造商以及IC卡片读写器制造商以及IC卡片软件设计公司等（例如法国的GEMPLUS公司）大都以MIFARE技术为标准，而发展和推进IC卡行业。 通过阅读本文，相信有一定IC卡经验，技术及具有一定的计算机软/硬件技术（尤其是微处理单片机MCU技术）的同行定能将本文消化之后而能设计出诸多

2、应用场合的产品，例如，门禁控制系统（DoorAccessSystem）,高速公路不停车收费系统，停车场收费管理系统，地铁非接触式IC智能射频卡的“刷卡”读写器，机关/企业内部考勤管理系统，医疗保险管理系统，公共交通收费管理系统，出租车收费管理系统，银行服务“一卡通”等等。  第一章Mifare1非接触式IC智能(射频)卡 一．Mifare1非接触式IC智能射频卡特点 Mifare1IC智能(射频)卡的核心是Philips公司的Mifare1ICS50（-01，-02，-03，-04）系列微模块（微晶片）。它确定了卡片的特性以及卡片读写器的诸多性能。 Mifare1IC智能(

3、射频)卡采用先进的芯片制造工艺制作。内建有高速的CMOSEEPROM，MCU等。卡片上除了IC微晶片及一副高效率天线外，无任何其他元件。卡片上无源（无任何电池），工作时的电源能量由卡片读写器天线发送无线电载波信号耦合到卡片上天线而产生电能，一般可达2V以上，供卡片上IC工作。工作频率13.56MHZ。Mifare1射频卡所具有的独特的MIFARERF（射频）非接触式接口标准已被制定为国际标准：ISO/IEC14443TYPEA标准。 射频卡标准操作距离为100mm（由MCM500作为读写器核心模块）和25mm（由MCM200作为读写器核心模块）。与卡片读写器的通信速率高达1

4、06Kbit/s。 Mifare1IC智能(射频)卡上具有先进的数据通信加密并双向验证密码系统；且具有防重叠功能：能在同一时间处理重叠在卡片读写器天线的有效工作距离内的多张重叠的卡片。 Mifare1IC智能(射频)卡与读写器通信使用握手式半双工通信协议；卡片上有高速的CRC协处理器，符合CCITT标准。 卡片制造时具有唯一的卡片系列号，没有重复的相同的两张MIFARE卡片。 卡片上内建8K（bit）EEPROM存储容量并划分为16个扇区，每个扇区划分为4个数据存储块，每个扇区可由多种方式的密码管理。 卡片上还内建有增值/减值的专项的数学运算电路，非常适合公交/地铁等行业的

5、检票/收费系统。典型的检票交易时间最长不超过100ms(0.1秒)（包括卡片的认证，6个扇区的读（768bit,2个扇区的认证），2个扇区的写操作（256bit））。 卡片上的数据读写可超过10万次以上；数据保存期可达10年以上，且卡片抗静电保护能力达2KV以上。 二．Mifare1非接触式IC智能射频卡功能组成 如图所示为MIFARE1S50非接触式IC智能射频卡的功能组成图。MIFARE1S50CARDICClockData     Energy      波形转换正弦=>方波整流电压调节Modu./DeModu调制/解调POR(复位)EEPORAntiCollisio

6、nATRDigitalSection数字电路部分SelectApplicationAuthentication&AccessControlControl&Arithm.Unit  ROM CryptoUnitRAMRF-Interface射频接口电路                卡片天线 整个卡片包含了两个部分，RF射频接口电路和数字电路部分。 （一）.RF射频接口电路在RF射频接口电路中，主要包括有波形转换模块。它可将卡片读写器上的13.56MHZ的无线电调制频率接收，一方面送调制/解调模块，另一方面进行波形转换，将正弦波转换为方波，然后对其整流滤波，由电压调节模块对电

7、压进行进一步的处理，包括稳压等，最终输出供给卡片上的各电路。POR模块主要是对卡片上的各个电路进行POWER-ON-RESET（上电复位），使各电路同步启动工作。 （二）。在数字电路部分模块中：1．  ATR模块：AnswertoRequest(“请求之应答“)当一张Mifare1卡片处在卡片读写器的天线的工作范围之内时，程序员控制读写器向卡片发出REQUESTall(或REQUESTstd)命令后，卡片的ATR将启动，将卡片Block0中的卡片类型（TagType）号共2个字节传送给读写器，建立卡片与读写器的第一