第一部分-RFID系統(tǒng)的工作原理

射頻識(shí)別技術(shù)

RFIDTechnologyRFID系統(tǒng)的工作原理何謂RFID?即無線射頻辨識(shí)系統(tǒng)RadioFrequencyIdentification

之簡(jiǎn)稱。早期RFID的應(yīng)用要回溯到第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，其功用主要是用來辨識(shí)友方的飛機(jī)。(反向散射型)RFID系統(tǒng)組成天線(Antenna,orcoil)讀卡器(Reader,transceiver)感應(yīng)標(biāo)簽(Transponder,orRFTag,或硅芯片)感應(yīng)標(biāo)簽有哪幾種？感應(yīng)標(biāo)簽(Transponder)的主要功用在于接收到Reader的命令后，將本身所儲(chǔ)存的編碼(Code)回傳給Reader。根據(jù)不同的功能可區(qū)分為：只讀(Read-onlymemory,ROM)： 成本最低，其程序及數(shù)據(jù)編碼于制造時(shí)便寫入，使用者無法更改數(shù)據(jù)內(nèi)容。單次寫入多次讀取(Onetimeprogramming,OTP)：允許使用者單次寫入數(shù)據(jù)，在寫入數(shù)據(jù)后便成為只讀，數(shù)據(jù)無法更改。因良率問題，故目前市面上此規(guī)格芯片較少。多次讀寫(EEPROM)：價(jià)格最為昂貴，但它卻可以讓使用者多次寫入。感應(yīng)標(biāo)簽(Transponder)的分類根據(jù)有無電源而區(qū)分為Passive和Active兩種：PassiveTag(被動(dòng)式)Passive感應(yīng)器本身并無電源，其電源是來自Reader，由Reader發(fā)射一頻率使感應(yīng)器產(chǎn)生能量而將數(shù)據(jù)回傳給Reader。體積比較輕薄短小并且擁有相當(dāng)長(zhǎng)的使用年限。感應(yīng)的距離較短。ActiveTag(主動(dòng)式)價(jià)格較高；因內(nèi)建電池，所以體積比Passivetag大。有使用之年限。較長(zhǎng)的感應(yīng)距離。感應(yīng)標(biāo)簽(Transponder)的分類根據(jù)頻率的高低，大致上可分為以下三類:低頻率(LowFrequency)：100~500KHz（125KHz）

低頻率的感應(yīng)距離較短以及讀取速度較慢，以125KHz為主。穿透能力好。高頻率(HighFrequency)：10~15MHz（13.56MHz）高頻率的感應(yīng)距離略長(zhǎng)，讀取速度也較低頻率來的快，以13.56MHz為主。超高頻率(UltraHighFrequency/Microwave)

介于850~950MHz(UHF)以及2.45GHz之間，超高頻率的感應(yīng)距離最長(zhǎng)，速度也最快。穿透性差。（915MHz、2.4GHz、5.8GHz）頻率分配低頻RFID高頻RFID超高頻RFIDRFID芯片卡構(gòu)造示例RFID芯片卡構(gòu)造示例RFID讀卡器示例RFID為什么能讀寫信息？RFID運(yùn)作原理RFID運(yùn)作原理（電感耦合）電阻負(fù)載調(diào)制：開關(guān)S用于控制負(fù)載調(diào)制電阻的Rmod的接入與否，開關(guān)S的通斷由二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼信號(hào)控制。二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼信號(hào)用于控制開關(guān)S，當(dāng)二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼信號(hào)為1時(shí)，設(shè)開關(guān)S閉合，則此時(shí)應(yīng)答器負(fù)載電阻為RL和Rmod并聯(lián)；而二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼信號(hào)為0時(shí)，開關(guān)S斷開，應(yīng)答器負(fù)載電阻為RL。應(yīng)答器的負(fù)載電阻值有兩個(gè)對(duì)應(yīng)值，即RL和RL與Rmod的并聯(lián)值。ASK（AmplitudeShiftKeying）RFID運(yùn)作原理（電磁反向散射耦合）RFID運(yùn)作原理以汽車收費(fèi)站監(jiān)控的例子說明。RFID系統(tǒng)由Tag芯片、天線、讀卡器所組成，接收信息并傳至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理電子標(biāo)簽里面都有什么？21MifareS50主要指標(biāo)容量為8K位EEPROM分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)為4塊，每塊16個(gè)字節(jié),以塊為存取單位每個(gè)扇區(qū)有獨(dú)立的一組密碼及訪問控制每張卡有唯一序列號(hào)，為32位具有防沖突機(jī)制，支持多卡操作無電源，自帶天線，內(nèi)含加密控制邏輯和通訊邏輯電路數(shù)據(jù)保存期為10年，可改寫10萬次，讀無限次工作溫度：-20℃~50℃(濕度為90%)工作頻率：13.56MHZ通信速率：106KBPS讀寫距離：10cm以內(nèi)（與讀寫器有關(guān)）22MifareS50存儲(chǔ)容量：1024×8位字長(zhǎng)（即1KB），存儲(chǔ)介質(zhì)：EEPROM分為16個(gè)扇區(qū)（扇區(qū)0~15）每個(gè)扇區(qū)有4個(gè)塊（Block）塊0、塊1、塊2和塊3。每個(gè)塊有16個(gè)字節(jié)。一個(gè)扇區(qū)共有16Byte×4=64Byte2.Mifare1卡片的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)塊功能詳解1）廠商塊地址：扇區(qū)0塊0內(nèi)容：IC卡廠商標(biāo)志，包含卡序列號(hào)SN、卡類型號(hào)TagType及卡容量字節(jié)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。特性：只讀，安全防偽例：420A7E00368804004481740630373937H卡類型號(hào)TagType卡序列號(hào)SN卡容量字節(jié)SIZE塊功能詳解2）數(shù)據(jù)塊（塊0~2）每塊16字節(jié)。可由區(qū)尾塊中的存取控制位（accessbits）配置為：讀寫塊：用作一般的數(shù)據(jù)操作，可用讀/寫命令直接讀/寫整個(gè)塊值塊：用作定值操作，可以進(jìn)行加值/減值（INC/DEC）的運(yùn)算。數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)的讀/寫/加值/減值條件：符合該塊存取條件的要求+通過該扇區(qū)的密碼認(rèn)證。

塊功能詳解

3）區(qū)尾塊

（SectorTrailer）每個(gè)扇區(qū)的塊3為區(qū)尾塊，包含：

KEYA（6B）+Accessbits（4B）+KEYB（6B）例：

A0A1A2A3A4A5FF078069B0B1B2B3B4B5

密鑰A默認(rèn)值存取控制位默認(rèn)值密鑰B默認(rèn)值MifareS50利用每張卡全球唯一的SN實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制樹狀搜索防沖突算法。例：SN1：420A7E00SN2：420A7E01SN3：421A7E013.MIFARE1卡防沖突特性MIFARE1卡特點(diǎn)：支持多卡同時(shí)操作卡芯片與讀寫芯片中都內(nèi)嵌防沖突模塊，可實(shí)現(xiàn)真正的（硬件）防沖突，可高速識(shí)別天線范圍內(nèi)的多張卡，適應(yīng)多人同時(shí)刷卡。MifareS504.MIFARE1卡的安全特性密碼認(rèn)證：所有扇區(qū)需通過密碼認(rèn)證才能進(jìn)行讀/修改操作。存取控制：所有塊可通過設(shè)置存取控制條件限制存取。MifareS504.2Mifare1卡存取控制設(shè)置Accessbits（存取控制位）：定義該扇區(qū)中4個(gè)塊的訪問條件，及定義數(shù)據(jù)塊的類型（讀寫或值）Mifare1卡出廠初始化時(shí)，所有扇區(qū)塊3的初始化值均為

A0A1A2A3A4A5FF078069B0B1B2B3B4B5

卡初始化后的存取控制條件為：

密碼A永不可讀，校驗(yàn)密碼A或密碼B正確后可以修改；密碼B：在校驗(yàn)密碼A或密碼B正確后可讀，可修改；存取控制位：在校驗(yàn)密碼A或密碼B正確后可讀，可修改；數(shù)據(jù)塊：在校驗(yàn)密碼A或密碼B正確后可讀，可修改。

MifareS50MifareS50每個(gè)扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨(dú)立的，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定各自的密碼及存取控制。存取控制為4個(gè)字節(jié)，共32位，扇區(qū)中的每個(gè)塊（包括數(shù)據(jù)塊和控制塊）的存取條件是由密碼和存取控制共同決定的，在存取控制中每個(gè)塊都有相應(yīng)的三個(gè)控制位,定義如下：

4.2MifareS50卡存取控制設(shè)置MifareS504.2MifareS50卡存取控制設(shè)置MifareS50數(shù)據(jù)塊（塊0、塊1、塊2）的存取控制如下：例如：當(dāng)塊0的存取控制位C10C20C30=100時(shí)，驗(yàn)證密碼A或密碼B正確后可讀；驗(yàn)證密碼B正確后可寫；不能進(jìn)行加值、減值操作。4.2MifareS50卡存取控制設(shè)置MifareS50控制塊：塊3的存取控制與數(shù)據(jù)塊（塊0、1、2）不同，它的存取控制如下例如：當(dāng)塊3的存取控制位C13C23C33=100時(shí)，表示：密碼A：不可讀，驗(yàn)證KEYB正確后，可寫（更改）。存取控制：驗(yàn)證KEYA或KEYB正確后，可讀。不可寫。密碼B：驗(yàn)證KEYB正確后，可寫。C2X3_bC2X2_bC2X1_bC2X0_bC1X3_bC1X2_bC1X1_bC1X0_bC1X3C1X2C1X1C1X0C3X3_bC3X2_bC3X1_bC3X0_bC3X3C3X2C3X1C3X0C2X3C2X2C2X1C2X0BX7BX6BX5BX4BX3BX2BX1BX0存取控制位的結(jié)構(gòu)11111111000001111000000001101001MifareS50MIFARE卡特點(diǎn)：支持開放環(huán)境下的安全可靠應(yīng)用高保密性：全球唯一SN；密鑰及傳輸密碼保護(hù)，各扇區(qū)密碼獨(dú)立且有三套（KEYSET0、1、2）二個(gè)（KEYA、KEYB）密碼。密碼認(rèn)證采用三次相互認(rèn)證；存取控制位保護(hù)，用戶可以定義每一個(gè)存儲(chǔ)器塊的訪問條件

RF信道數(shù)據(jù)加密高可靠性：無線通訊鏈路使用各種校驗(yàn)機(jī)制確保數(shù)據(jù)可靠傳輸MifareS505.工作原理卡片的電氣部分只由一個(gè)天線和ASIC（專用集成電路）組成。天線：卡片的天線是只有幾組繞線的線圈，很適于封裝到片中。ASIC：卡片的ASIC由一個(gè)高速（106KB波特率）的RF接口，一個(gè)控制單元和一個(gè)8K位EEPROM組成。工作原理：讀寫器向M1卡發(fā)一組固定頻率