CPU_卡技術-CH_4-非接觸式_IC卡

1、非接觸式非接觸式IC卡的分類（讀寫器發(fā)射距離）：卡的分類（讀寫器發(fā)射距離）：CICC卡（卡（Close-Couple ICC）PICC卡（卡（Proximity ICC)VICC卡（卡（Vicinity ICC）IC卡讀寫器國際標準讀寫距離CICCCCDISO/IEC 10536緊靠PICCPCDISO/IEC 1444310cmVICCVCDISO/IEC 1569350cm 讀寫器讀寫器PCD產生耦合到產生耦合到PICC的的RF電電磁場，用來傳送能量和通信（經過調制磁場，用來傳送能量和通信（經過調制和解調）。和解調）。 PICC獲得能量后，將其轉換成直流獲得能量后，將其轉換成直流電壓。電壓

2、。 在制造商指定的工作范圍內讀寫器在制造商指定的工作范圍內讀寫器PCD產生的磁場強度至少為產生的磁場強度至少為 PCD PICC ；PICCPCD；表示方式表示方式信息的編碼信息的編碼表示方式表示方式PICC通過電感耦合區(qū)與通過電感耦合區(qū)與PCD進行通信。進行通信。 在在PICC中，利用中，利用PCD發(fā)射的載波生成發(fā)射的載波生成副載波（頻率為副載波（頻率為fs），副載波在卡中用開通），副載波在卡中用開通/斷開負載的方法實現(xiàn)的。斷開負載的方法實現(xiàn)的。表示方式表示方式信息的編碼信息的編碼信息的編碼采用信息的編碼采用曼徹斯特曼徹斯特編碼。編碼。ISO/IEC 14443 包括：包括：lPICC進入進

3、入PCD場的轉換過程，即登記；場的轉換過程，即登記；l在在PCD與與PICC之間進行通信的初始化階段用的之間進行通信的初始化階段用的字節(jié)格式、幀和時序；字節(jié)格式、幀和時序；l初始化初始化REQ和和ATQ（命令和應答）的內容；（命令和應答）的內容；l多張卡中檢出多張卡中檢出1張卡并與之通信的方法；張卡并與之通信的方法；lPCD與與PICC進行初始化通信的其他參數(shù)；進行初始化通信的其他參數(shù)；l加速從多卡中選出加速從多卡中選出1張卡的可選方法。張卡的可選方法。 為檢出進入為檢出進入PCD能量場的能量場的PICC，PCD重復發(fā)出請求命令重復發(fā)出請求命令REQA/REQB，并，并查尋應答查尋應答ATQA

4、/ATQB，這一過程稱為，這一過程稱為“polling”。 （1） PCD發(fā)送的最后一個間隙發(fā)送的最后一個間隙Pause結束結束和和PICC發(fā)送的起始位的第一個調制邊之發(fā)送的起始位的第一個調制邊之間的時間應遵守規(guī)定，如圖間的時間應遵守規(guī)定，如圖5.5。該時序的應用范圍：該時序的應用范圍：lREQA命令應答；命令應答；lWake-up命令應答；命令應答；lAnticollision 命令應答；命令應答；lSelect 命令應答。命令應答。 相反方向傳送的兩幀，其最后一位的上相反方向傳送的兩幀，其最后一位的上升邊與下一幀起始位下降邊間的最小時間。升邊與下一幀起始位下降邊間的最小時間。 REQA幀和

5、幀和WAKE-UP幀幀 用于初始化通信，包含：用于初始化通信，包含：l通信起始位通信起始位S；l7位數(shù)據(jù)，低位先發(fā)送；位數(shù)據(jù)，低位先發(fā)送；l通信結束位通信結束位E；l無奇偶校驗位。無奇偶校驗位。 標準幀標準幀 用于數(shù)據(jù)交換，其組成：用于數(shù)據(jù)交換，其組成：l通信起始位通信起始位S；ln（8個數(shù)據(jù)位奇校驗位），個數(shù)據(jù)位奇校驗位），其中其中n1；l通信結束位通信結束位E。 當至少有兩個當至少有兩個PICC發(fā)出不同的比特樣發(fā)出不同的比特樣本（位串）到本（位串）到PCD時，就能檢測到沖突。時，就能檢測到沖突。 滿足以下規(guī)則：滿足以下規(guī)則： 比特防沖突幀的位組織和傳送比特防沖突幀的位組織和傳送 數(shù)據(jù)位的兩

6、部分可在任意位置分開，數(shù)據(jù)位的兩部分可在任意位置分開，分兩種情況：分兩種情況：S110010011000000100010011000000010000ESELNVBUID0UID1S110101010101100110001000101E標準幀，在第標準幀，在第4個完整數(shù)據(jù)字節(jié)后分開個完整數(shù)據(jù)字節(jié)后分開防沖突幀，第防沖突幀，第1部分：部分：PCD到到PICC 發(fā)送的第發(fā)送的第2位位發(fā)送的第發(fā)送的第1位位防沖突幀，第防沖突幀，第2部分：部分：PICC到到PCD S11001001100000010001001 ESELNVBUID0UID1S10000000100001101010101011

7、00110001000101E標準幀，在第標準幀，在第2個數(shù)據(jù)字節(jié)第個數(shù)據(jù)字節(jié)第5個數(shù)據(jù)位分開個數(shù)據(jù)位分開防沖突幀，第防沖突幀，第1部分：部分：PCD到到PICC 發(fā)送的第發(fā)送的第2位位發(fā)送的第發(fā)送的第1位位防沖突幀，第防沖突幀，第2部分：部分：PICC到到PCD PICC由于缺少載波能量而處于斷電狀態(tài)，由于缺少載波能量而處于斷電狀態(tài)，也不發(fā)射副載波。也不發(fā)射副載波。 電磁場激活后延遲電磁場激活后延遲toRA時間，時間，PICC進入進入IDLE狀態(tài)。狀態(tài)。Q：何謂休眠狀態(tài)？：何謂休眠狀態(tài)？A：此時此時PICC加電，加電，同時對已被調制的信號解調，同時對已被調制的信號解調，并認識來自并認識來自P

8、CD的的REQA和和WAKE-UP命令。命令。l當收到一個有效的當收到一個有效的REQA或或WAKE-UP命令，命令，就進入就進入READY狀態(tài)。狀態(tài)。l當當PICC的的UID（唯一標識符）被（唯一標識符）被PCD發(fā)來的發(fā)來的Selection命令選中時，就退出本狀態(tài)。命令選中時，就退出本狀態(tài)。l 當當PICC的的UID被被PCD選中時就進入本狀態(tài)。選中時就進入本狀態(tài)。l 在激活狀態(tài)，完成本次應用的全部操作。在激活狀態(tài)，完成本次應用的全部操作。 POWER OFF IDLE 狀態(tài)狀態(tài) HALT 狀態(tài)狀態(tài)REQA命令命令 READY 狀態(tài)狀態(tài) ACTIVE 狀態(tài)狀態(tài)防沖突循環(huán)防沖突循環(huán)Selec

9、t 命令命令HALT 命令命令應應 用用Wake-up 命令命令 這兩條命令都是使卡進入這兩條命令都是使卡進入Ready狀態(tài)，差別是狀態(tài)，差別是REQA命令從命令從IDLE進入進入Ready狀態(tài)，而狀態(tài)，而Wake-up從從Halt進入進入Ready狀態(tài)。狀態(tài)。 PICC接收到接收到REQA命令或命令或WAKE-UP命令命令后，在后，在PCD能量場范圍內的所有能量場范圍內的所有PICC同步發(fā)同步發(fā)出出ATQA應答，長度為應答，長度為2字節(jié)。字節(jié)。b7b6b5b4b3b2b1說明“26”REAQ01001101010010“52”Wake-up b16 b9b8b7b6b5b4b3b2b1RFU

10、保留于將來置0UID大小比特幀RFU比特幀防沖突（只有1位置1）UID大小是可變的，由大小是可變的，由b8b7決定。決定。b8b7=00，UID=1；b8b7=01，UID=2；b8b7=10，UID=3； PCD接收接收ATQA應答，應答，PICC進入進入READY狀態(tài)，執(zhí)行防沖突循環(huán)操作。狀態(tài)，執(zhí)行防沖突循環(huán)操作。 PCD發(fā)出防沖突命令的目的是想從發(fā)出防沖突命令的目的是想從PICC得到卡的得到卡的UID CLn的一部分或全部，從而選出一張卡。的一部分或全部，從而選出一張卡。ATQ的b8b7UID的大小最大級聯(lián)CLUID的字節(jié)數(shù)0001101231234710見教材見教材 P 124 b8b

11、7b6b5b4b3b2b1說明 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1“93”選擇UID CL1“95”選擇UID CL2“97”選擇UID CL3 其中高其中高4位代表字節(jié)數(shù)，低位代表字節(jié)數(shù)，低4位表示位數(shù)。位表示位數(shù)。SEL和和NVB字節(jié)也包括在字節(jié)數(shù)內。因此，最字節(jié)也包括在字節(jié)數(shù)內。因此，最小字節(jié)數(shù)為小字節(jié)數(shù)為2；最大字節(jié)數(shù)為；最大字節(jié)數(shù)為7，此時，此時NVB后后面有面有40個數(shù)據(jù)為（表示個數(shù)據(jù)為（表示UID CLn），表明是），表明是Select命令。命令。 開開 始始發(fā)送發(fā)送REQA接收接收ATQA選擇選擇UID CL1完成比特

12、幀防沖突完成比特幀防沖突檢測檢測ATQA專用幀和專用幀和協(xié)議協(xié)議CL+1定義在定義在ISO/IEC 144434中命令中命令專用防沖突專用防沖突比特幀防沖突比特幀防沖突UID完整完整UID不完整不完整檢測檢測SAKPCD初始化和防沖突初始化和防沖突SAK是一個標準幀，結構如下：是一個標準幀，結構如下：SAKCRC1字節(jié)字節(jié)2字節(jié)字節(jié)SAK的編碼：的編碼：b8b7b6b5b4b3b2b1RFU附加信息RFUB3=0, UID 完整B3=1, 還有部分 UID CLn需確認RFU要求：課堂看書，基本掌握流程。要求：課堂看書，基本掌握流程。請見例題：請見例題：例題例題1：假設在：假設在PCD場中有場

13、中有2張張PICC卡，卡， 試說明初始化和防沖突過程。試說明初始化和防沖突過程。已知已知： PICC1的的UID 大小：大?。?，UID0=“10” PICC2的的UID 大?。捍笮。?約定：約定：PCD to PICCPICC to PCD（ ）b發(fā)送的第發(fā)送的第1位（最低位）位（最低位） 比特幀防沖突選擇時序如圖所示，操作比特幀防沖突選擇時序如圖所示，操作分三階段：分三階段：（1）Request（PCD發(fā)送請求命令）發(fā)送請求命令）REQAATQAPICC #1b1（10000000 00000000）b16卡卡1采用比特防沖突，采用比特防沖突，b8b7=00, UID1ATQAPICC #

14、2b1（10000010 00000000）b16卡卡2采用比特防沖突，采用比特防沖突，b8b7=01, UID2 26所有卡所有卡PICC應答應答ATQA （2）Anticollision loop, cascade level 1（防沖突循環(huán)（防沖突循環(huán)CL1）PICC #1b1（00001000 ）b8 UID1PICC #2b1（00010001 ）b8 UID2 93SELNVB 20UID0UID1UID2UID3BCCCTUID0UID1UID2BCC表表5.6First collision at bitpoint 4SELNVB 93 24 UID0UID1UID2BCCb1（

15、0001 ）b4（0001 ）PICC #2 coll4SELNVBCT UID0UID1UID2BCCCRC-ASEL命令命令 93 70b1（00010001 ）b8SAK CRC-Ab1（ 1 ）b8 b3=1, UID不完整不完整只有卡只有卡2響應，故不沖突響應，故不沖突PCD發(fā)防沖突命令發(fā)防沖突命令 （3）Anticollision loop, cascade level 2（防沖突循環(huán)（防沖突循環(huán)CL2） 95SELNVB 20PICC #2UID3UID4UID5UID6BCCSELNVBCT UID0UID1UID2BCCCRC-ASEL命令命令SAK CRC-Ab1（ 0 ）

16、b8 b3=0, UID 完整完整 95 70現(xiàn)在已完整，從現(xiàn)在已完整，從UID0UID7“7”最大字節(jié)數(shù)，表最大字節(jié)數(shù)，表5.8 卡應答卡應答SAK，指出，指出UID完整，從完整，從Ready狀態(tài)轉換到狀態(tài)轉換到Active狀態(tài)狀態(tài) 本節(jié)將繼續(xù)討論本節(jié)將繼續(xù)討論Active狀態(tài)和狀態(tài)轉換狀態(tài)和狀態(tài)轉換（從（從Active狀態(tài)轉換到狀態(tài)轉換到HALT狀態(tài)）。狀態(tài)）。分分Type A 和和Type B兩種情況。兩種情況。遵照遵照ISO/IEC 14443 中為中為PICC Type A 和和Type B定義的格式。定義的格式。 PCD檢查檢查SAK字節(jié)；字節(jié)； 如果如果SAK已根據(jù)已根據(jù)UID選

17、中了一張卡選中了一張卡PICC； PCD將發(fā)送將發(fā)送RATS； PICC發(fā)送發(fā)送ATS應答應答RATS。 PCD檢查到不支持該檢查到不支持該PICC ； 將置將置PICC于于HALT狀態(tài)；狀態(tài)； PCD檢查到不支持該協(xié)議；檢查到不支持該協(xié)議； 將使用將使用PPS將將PICC轉到另一個協(xié)議。轉到另一個協(xié)議。情況情況1情況情況2 PICC完成一次交易之后，將被置于完成一次交易之后，將被置于HALT狀態(tài)。狀態(tài)。 從從PCD角度觀察角度觀察PICC Type A的激活的激活順序。順序。 見圖見圖 P138。自學自學物理層交換字節(jié)遵循物理層交換字節(jié)遵循14443-3；數(shù)據(jù)鏈路層交換分組；數(shù)據(jù)鏈路層交換分

18、組；會話層結合數(shù)據(jù)鏈路層；會話層結合數(shù)據(jù)鏈路層；應用層處理命令，在任一方向至少應用層處理命令，在任一方向至少交換一個分組或分組鏈。交換一個分組或分組鏈。該字段是必備的，最多由該字段是必備的，最多由3個字節(jié)構成。個字節(jié)構成。協(xié)議控制字節(jié)協(xié)議控制字節(jié)PCB （protocol control byte）（）（必備必備）；）；卡標識符卡標識符CID（Card Identifier）（）（可選可選）；）；結點地址字段結點地址字段NAD （Nade Address）（）（可選可選）；）； b8b7 00（ b5 更多數(shù)據(jù)位需傳送更多數(shù)據(jù)位需傳送b4 后面有后面有CID（b4=1）b3 后面有后面有NAD

19、（b3=1）b2 1？0b1 分組號分組號b8b7 10（ b5 00（無錯誤）、（無錯誤）、11（EDC，奇偶錯），奇偶錯）b4 后面有后面有CID（b4=1）b3 后面有后面有NAD（b3=1）b2 1？0b1 分組號分組號b8b7 11（ b5 00（HALT）、）、11（WTX）b4 后面有后面有CID（b4=1）b3 后面有后面有NAD（b3=1）b2 1？0b1 0 S（request） 1 S（ response）信息字段是可選的。信息字段是可選的。如有如有INF，在，在I-block中，為應用數(shù)據(jù)；中，為應用數(shù)據(jù)； 在在S-block中，為狀態(tài)數(shù)據(jù)；中，為狀態(tài)數(shù)據(jù)；其中其中WT

20、XM為等待時間擴展倍增因子為等待時間擴展倍增因子PCD發(fā)送發(fā)送PICC發(fā)送發(fā)送PCD發(fā)送發(fā)送參見教材參見教材 P 144l在激活之后，在激活之后，PCD獲得發(fā)送權。獲得發(fā)送權。l無論無論PCD或或PICC在發(fā)送一分組后，在發(fā)送一分組后，將處于接收方式。將處于接收方式。l當當PCD或或PICC接收一分組或接收一分組或FWT超時，將獲得發(fā)送權。超時，將獲得發(fā)送權。lI-block包含一分組號（包含一分組號（1位），起始值對位），起始值對PCD為為0，對，對PICC為為1。如確認已接收到。如確認已接收到一個一個I-block或一個或一個R-block，分組號將改，分組號將改變。變。lPCD檢查每一次

21、接收到的檢查每一次接收到的I-block或或R-block的號碼，假如該的號碼，假如該block的號碼與期望的號碼與期望號不相等，則重發(fā)最后一個分組。號不相等，則重發(fā)最后一個分組。lPICC不必檢查所接收的分組號碼，在發(fā)不必檢查所接收的分組號碼，在發(fā)送后面的送后面的block，指出有錯的，指出有錯的R-block帶有帶有下一個期望的分組號。下一個期望的分組號。 PCD在激活狀態(tài)可同時處理幾張卡，可在激活狀態(tài)可同時處理幾張卡，可直接在幾張卡之間接通而不需為解除當前已直接在幾張卡之間接通而不需為解除當前已激活的卡和激活新卡多花時間。激活的卡和激活新卡多花時間。 在關閉場之前，所有激活的卡都應處于在關閉場之前，所有激活的卡都應處于HALT狀態(tài)。狀態(tài)。說明：說明：1、鏈接、鏈接l鏈接功能允許鏈接功能允許PCD或或PICC發(fā)送的信息長發(fā)送的信息長度比度比FSD或或FSC規(guī)定的最大分組長度還要規(guī)定的最大分組長度還要長。長。l如如FCD或或FICC要發(fā)送的信息長度長于要發(fā)送的信息長度長于1個分組的最大值，將信息分成幾組。個分組的最大值，將信息分成幾組。l每組長度各自等于每組長度各自等于FSD或或FSC，并利用鏈，并利用鏈接功能。接功能。lI-bloc