非接触式IC卡原理

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1、非接触式 IC 卡原理 非接触式 IC 卡射频卡或感应卡就是非接触式 IC 卡，它成功地将射频识别技术结合起来，解决了无源和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。非接触卡内含有唯一的独立的卡号，使用时，在读卡器有效读区内将卡片轻晃一下，便将卡内信息输入读器内，实现考勤、收费管理等功能。非接触式 IC 卡的工作原理：卡片由一个元件、AISC 和封套组成，没有其他的外部器件，卡片中的天线是只有线圈，很适合封状到 ISO 卡片中。ASIC 由一个高速（106KB 波特率）的接口，一个控制单元和一个 EEPROM 组成。读卡器向 IC 发一组固定频率的电磁波，卡内有一个 IC 串联谐振电路，其频率

2、与读写器的频率相同，这样便产生电磁共振，从而使电容内有了电荷，在电容的另一端接有一个单向通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当储存积累的电荷达到 2V 时，此电源可作电源为其他电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接收读写器的数据。 一、非接触式 IC 卡 非接触式 IC 卡又称射频卡，由 IC 芯片、感应天线组成，封装在一个标准的PVC 卡片内，芯片及天线无任何外露部分。是世界上最近几年发展起来的一项新技术,它成功的将射频识别技术和 IC 卡技术结合起来,结束了无源(卡中无电源)和免接触这一难题,是电子器件领域的一大突破.卡片在一定距离范围(通常为 510mm)靠近读写器表面，通

3、过无线电波的传递来完成数据的读写操作。1. 非接触性 IC 卡与读卡器之间通过无线电波来完成读写操作。二者之间的通讯频为 13.56MHZ。非接触性 IC 卡本身是无源卡，当读写器对卡进行读写操作是，读写器发出的信号由两部分叠加组成:一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与本身的 L/C 产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是指令和数据信号，指挥芯片完成数据的读取、修改、储存等，并返回信号给读写器,完成一次读写操作。读写器则一般由单片机，专用智能模块和天线组成，并配有与 PC 的通讯接口，打印口， I/O 口等，以便应用于不同的领域。2. 非接触性智能卡内部分区非接触性智能卡内部分为两部分

4、:系统区(CDF)用户区 (ADF)系统区:由卡片制造商和系统开发商及发卡机构使用。用户区:用于存放持卡人的有关数据信息。3. 与接触式 IC 卡相比较,非接触式卡具有以下优点:可靠性高非接触式 IC 卡与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障。例如:由于粗暴插卡，非卡外物插入，灰尘或油污导致接触不良造成的故障。此外,非接触式卡表面无裸露芯片，无须担心芯片脱落，静电击穿，弯曲损坏等问题，既便于卡片印刷，又提高了卡片的使用可靠性。操作方便由于非接触通讯，读写器在 10CM 范围内就可以对卡片操作，所以不必插拨卡，非常方便用户使用。非接触式卡使用时没有方向性，卡片可以在任意方向掠

5、过读写器表面，既可完成操作，这大大提高了每次使用的速度。防冲突非接触式卡中有快速防冲突机制,能防止卡片之间出现数据干扰，因此，读写器可以“同时”处理多张非接触式 IC 卡。这提高了应用的并行性，,无形中提高系统工作速度。可以适合于多种应用非接触式卡的序列号是唯一的，制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化,不可再更改。非接触式卡与读写器之间采用双向验证机制，即读写器验证 IC 卡的合法性，同时 IC 卡也验证读写器的合法性。非接触式卡在处理前要与读写器之间进行三次相互认证，而且在通讯过程中所有的数据都加密。此外，卡中各个扇区都有自己的操作密码和访问条件。接触式卡的存储器结构特点使它一卡多用，能运用

6、于不同系统，用户可根据不同的应用设定不同的密码和访问条件。加密性能好非接触式 IC 卡由 IC 芯片， 感应天线组成， 并完全密封在一个标准 PVC 卡片中， 无外露部分。非接触式 IC 卡的读写过程， 通常由非接触型 IC 卡与读写器之间通过无线电波来完成读写操作。非接触型 IC 卡本身是无源体， 当读写器对卡进行读写操作时， 读写器发出的信号由两部分叠加组成:一部分是电源信号，该信号由卡接收后， 与其本身的L/C 产生谐振， 产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是结合数据信号，指挥芯片完成数据、修改、存储等， 并返回给读写器。由非接触式 IC 卡所形成的读写系统， 无论是硬件结构，

7、还是操作过程都得到了很大的简化， 同时借助于先进的管理软件，可脱机的操作方式， 都使数据读写过程更为简单。二、非接触式 ID 卡ID 卡即为 THRC12/13 只读式非接触 IC 卡，它靠读卡器感应供电并读出存储在芯片 EEPROM 中的唯一卡号，卡号在封卡前一次写入，封卡后不能更改。无源和免接触是该芯片两个最突出的特点，射频接口电路是关键的核心技术，它从读卡器接收射频能量，为芯片产生电源和时钟，并采用相移键控和加载调幅等技术实现卡与读卡器间的无线通讯。非接触式 ID 卡具有操作方便、快捷、可靠等突出优点，获得了广泛应用。1、ID 卡主要特点1) 载波频率为 125KHZ(THRC12)或

8、13.56MHZ(THRC13);2) 卡向读卡器传送数据的调制方式为加载调幅;3) 卡内数据编码采用抗干扰能力强的 BPSK 相移键控方式;4) 卡向读卡器数据传送速率为 3.9kbps(THRC12)或 6.62kbps(THRC13);5) 数据存储采用 EEPROM，数据保存时间超过 10 年;6) 数据存储容量共 64 位，包括制造商、发行商和用户代码;7) 卡号在封卡前写入后不可再更改，绝对确保卡号的唯一性和安全性;8) T HRC13 芯片除封装成标准卡片形状外，还可根据应用需要封装成筹码等多种形状。2、ID 卡工作原理系统由卡、读卡器和后台控制器组成(见框图)。工作过程如下:1

9、)读卡器将载波信号经天线向外发送;2)卡进入读卡器的工作区域后，由卡中电感线圈和电容组成的谐振回路接收读卡器发射的载波信号，卡中芯片的射频接口模块由此信号产生出电源电压、复位信号及系统时钟，使芯片“激活”;3)芯片读取控制模块将存储器中的数据经调相编码后调制在载波上，经卡内天线回送给读卡器;4)读卡器对接收到的卡回送信号进行解调、解码后送至后台计算机;5)后台计算机根据卡号的合法性，针对不同应用做出相应的处理和控制。3、ID 卡应用范围与接触式 IC 卡相比，非接触式 ID 卡无需插拔卡，避免了由于机械接触不良导致的各种故障，因而具有操作方便、快捷、可靠、寿命长等突出优点，特别适用于人流量大的

10、场合。THRC12/13 非接触式 ID 卡主要可应用于身份识别和寻址控制，如门禁、保安、考勤等领域，也可扩展应用到展览会、公园、旅店、餐厅等公共场所的门票、优惠卡等。以及生产过程、邮政包裹、航空铁路运输、产品包装、交通等部门的物流、电子标签、防伪标志、一次性票证等众多领域。虽然它仅是一种只读卡，但利用后台计算机控制管理，即使是涉及收费管理的问题也可以在一定范围应用，如食堂就餐收费管理等。针对具体应用，可将持卡人的个人资料送入后台计算机，建立数据库并配置应用软件，使用时通过读卡器将读到的卡号送至后台计算机，从数据库中调出持卡人的个人资料，而后根据具体应进行操作，因而应用范围极其广阔。非接触感应

11、卡主要芯片包括:Mifare 1 S50、Mifare 1 S70;Mifare UtraLight IC U1;legic，ICODE 1、 ICODE 2;Hitag1、Hitag 2;Inside 2K、Inside 16K;Temic e5551;Atmel T5557、88RF256-12;TK4100;EM EM4100、EM 4102、EM4069、EM4150;ST SR176、SRIX4K;Tag-it HF-I、Tag-it TH-CB1A 等。以下是常用的非接触产品相关参数：芯片：Philips Mifare1 S50存储容量：8Kbit，16 个分区,每分区两组密码工作

12、频率：13.56MHZ通讯速度：106Kboud读写距离：2.510CM 读写时间：1-2MS工作温度：-20-85 擦写次数：100000 次数据保存：10 年规格：0.8785.554/ 非标卡封装材料：PVC、PET 、0.13 铜钱封装工艺：超声波自动植线/自动碰焊制作标准：ISO 14443, ISO 10536应用范围：企业/校园一卡通、公交储值卡、高速公路收费、停车场、小区管理等非接触式射 频卡芯片 FM11RF08FM11RF08 芯片是由复旦微电子股份有限公司设计的非接触式射频卡芯片,采用0.6 微米 CMOSEEPROM 工艺,具有逻辑处理功能的多用途非接触式射频卡芯片,内

13、含加密控制和通讯逻辑电路,具有极高的保密性能,适用于各类计费系统的支付卡的应用.芯片：FM11RF08存储容量：1024*8bit EEPROM 存储单元 具有安全保护结构的 16个独立扇区，支持多种应用，每个扇区都可拥有两套独立的密钥. 工作频率： 13.56MHZ通讯波特率： 106Kboud读写距离： 2.510CM 工作温度： -20-85擦写次数： 100000 次数据保存： 10 年算术功能： 进行加减运算对存储单元的访问权限可由用户根据自身的要求灵活定义.规格： 0.8785.554/ 非标卡封装材料： PVC、PET 、0.13 铜钱封装工艺： 超声波自动植线/自动碰焊制作标准

14、： ISO/IEC14443,应用范围： 企业/校园一卡通、公交储值卡、高速公路收费、停车 场、小区管理等数据处理时间：1.识别一张卡 3MS(包括复位应答和防冲突)2.读一个块 2.5MS(不包括认证过程)3.写一个块+读操作 12MS(不包括认证过程) 14MS(包括认证过程)4.典型交易过程100MS Temic e5551 感应式 IC 卡芯片： Temice5551工作频率：125KHZ存储容量： 264bits 320bits，8 分区，8 位密码读写距离：3-10CM擦写寿命： 大于 100,000 次数据保存时间：10 年尺 寸：ISO 标准卡 85.5540.80/厚卡 85

15、.6541.80MM封装材料：PVC. ABS 应用范围：感应式智能门锁、企业一卡通系统、门禁、通道系统等。ATMEL T5557 芯片： AtmelT5557工作频率：125KHZ存储容量： 330bits，10 分区，8 位密码读写距离：3-10CM擦写寿命： 大于 100,000 次 数据保存时间：10 年尺寸：ISO 标准卡 85.5540.80/厚卡 85.6541.80MM封装材料：PVC. ABS 应用范围：感应式智能门锁、企业一卡通系统、门禁、通道系统等。EM4100/4102 只读感应卡 ID 卡芯片：EM 瑞士微电EM4102Water工作频率：125KHZ感应距离：215 厘米尺寸：ISO 标准卡/厚卡/多种异形卡封装材料：PVC、ABS典型应用：身份识别、考勤系统、门禁系统、财物标识等