RFID使用的标准介绍

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1、RF ID使用的标准介绍XYQ 2008-4-9ISO相关标准IC 卡(Integrated Circuit Card)的发明和发展吸引了世界众多厂商的参与，在这期间 涌现了大量新技术和应用。国际标准化组织(ISO)为IC 卡及相关设备制订了大量的标 准，其中包括： 1 接触式IC 卡国际标准 (a) ISO/IEC7816-1 : 接触式IC 卡的物理特性； (b) ISO/IEC7816-2 : 接触式IC 卡的触点尺寸和位置； (c) ISO/IEC7816-3 :接触式IC 卡(异步卡)的电信号和传输协议 (T=0/T=1),适用于CPU 卡； (d) ISO/IEC7816-10 :

2、 接触式IC 卡(同步卡)的电信号和复位应答，适用 于存储卡和加密卡。 2 非接触式IC 卡标准 (a) ISO/IEC14443-1 : 非接触式IC 卡的物理特性； (b) ISO/IEC14443-2 : 非接触式IC 卡的射频能量和信号接口； (c) ISO/IEC14443-3 : 非接触式IC 卡的初始化和防冲突(Type A/Type B)； (d) ISO/IEC14443-4 : 非接触式IC 卡的选择应答和传送协议(T=CL)。 3 传输层及应用层标准 (a) ISO/IEC7816-4 :行业间交换用命令； (b) ISO/IEC7816-5 :应用标识符的编号系统和注册

3、过程； (c) ISO/IEC7816-6 :行业间数据元； (e) ISO/IEC7816-7 :结构化卡查询语言的行业间命令； (f) ISO/IEC7816-8 ： 安全有关行业间命令。在IC 卡相关标准制订过程中遵循了国际标准化组织的开放系统互连模型(OSI Open System Interconnection model),各标准之间也相应地存在层次依附关系.ISO开放系统互连模型MIFARE是Philips所拥有的13.56MHz非接触性辨识技术，现在市场上应用广泛的 Mifare 系列非接触卡都遵循ISO/IEC14443-1、ISO/IEC14443-2、ISO/IEC144

4、443-3 Type A 标准；此外，新出现的Mifare DESfire 与Mifare Pro 非接触卡还遵循14443- 4(T=CL)协议标准，见下表：什么是MIFARE?Mifare Ultra LightMifare Standard(1K )Mifare Standard(4K)Mifare DESfireMifare Pro XISO14443-4 Transmission ProtocolNONONOYESYESISO14443-3 Initialization & AnticollisionYESYESYESYESYESISO14443-2 RF-Power and Sig

5、nal InterfaceYESYESYESYESYESISO14443-1 Physical CharacteristicsYESYESYESYESYESPICC： proximity cards邻近卡 PCD：Proximity Coupling Device邻近耦合设备，可以理解为读卡器 fc：Carrier frequency载波频率，这里为13.56M fs：Subcarrier frequency副载波频率 ASK：Amplitude Shift Keying幅频键控 NRZ：None-Return to Zero不归零 REQA：Request Command, Type AA型

6、请求命令 REQB：Request Command, Type BB型请求命令 WUPA：Wake-UP Command, Type AA型唤醒命令 WUPB：Wake-UP Command, Type BB型唤醒命令 ATQA： Answer To Request, Type AA型请求回应命令 ATQB： Answer To Request, Type BB型请求回应命令 NVB：Number of Valid Bits, Type AA型有效位地址 SAK：Select AcKnowledge, Type AA型选择应答命令标准中使用的缩略词ISO14443-1ISO/IEC14443的

7、这一部分规定了邻近卡（proximity cards：PICC）的物理特性。 一、一般物理特性和尺寸： 一般特性参照ID1型识别卡的一般特性来定义。ID1型识别卡是在 ISO7810中定义的，ISO7810定义了ID1型识别卡的物理特性，包括材料、 构造和尺寸。 ID1型识别卡尺寸如下：ISO14443-1二、附加特性：附加特性包括：u紫外线。 uX射线。 u动态弯曲应力：短边和长边的最大偏移为hwA=20mm，hwB=10mm能正 常工作。 u动态扭曲应力：旋转角度为15，能正常工作。 u可变磁场、 u可变电场、 u静态电流、 u静态磁场、 u工作温度：0-50oC，能正常工作。ISO144

8、43-2ISO/IEC14443的这一部分规定了需要供给能量的场的性质与特征，以及邻近耦合 设备（Proximity Coupling Device：PCDs）和邻近卡（PICCs）之间的双向通信。一、邻近卡的初始化对话 邻近耦合设备和邻近卡之间的初始化对话通过下列连续操作进行： PCD的射频工作场激活PICC 邻近卡静待来自邻近耦合设备的命令 邻近耦合设备命令的传送 邻近卡响应的传送 这些操作使用下面段落中规定的射频功率和信号接口。二、功率传输 射频工作场频率（fc）是13.56MHz7KHz。 最小未调制工作场的值是1.5A/mrms，以Hmin表示。 最大未调制工作场的值是7.5A/mr

9、ms，以Hmax表示。 邻近卡应持续工作在Hmin和Hmax之间。 从制造商特定的角度说（工作容限），邻近耦合设备应产生一个大于Hmin， 但不超过Hmax的场。 另外，从制造商特定的角度说（工作容限），邻近耦 合设备应能将功率提供给任意的邻近卡。 在任何可能的邻近卡的状态下，邻 近耦合设备不能产生高于在ISO/IEC144431中规定的交变电磁场。 邻近耦 合设备工作场的测试方法在国际标准ISO/IEC10373中规定。三、信道接口 耦合IC卡的能量是通过发送频率为13.56MHz的阅读器的交变磁场来提供。由 阅读器产生的磁场必须在1.5A/m7.5A/m之间。国际标准ISO14443规定了

10、两 种阅读器和近耦合IC卡之间的数据传输方式：A型和B型。一张IC卡只需选择 两种方法之一。符合标准的阅读器必须同时支持这两种传输方式，以便支持 所有的IC卡。阅读器在”闲置“的状态时能在两种通信方法之间周期的转换。 ISO14443-2四、通讯信道接口-Type A和Type B比较PCD-PICCType AType B说明波特率106kbit/s106kbit/s在初始化和反冲突期间的波特率都为 fs(13.5M)/128=106K调制ASK 100% ASK 10%(键控度 8%12%)Amplitude Shift Keying位编码改进的Miller编码NRZ编码同步位级同步(帧起

11、始， 帧结束标记)每个字节有一个起始位 和一个结束位调制ISO14443-2PICC-PCDType AType B说明波特率106kbit/s106kbit/s在初始化和反冲突期间的波特率都为 fs(13.5M)/128=106K调制用幅移键控ASK调 制847kHz的负载 调制的负载波用相移键控PSK调制 847kHz的负载调 制 的负载波 位编码Manchester编码NRZ编码同步1位”帧同步“(帧起 始，帧结束标记)每个字节有1个起始 位和1个结束位编码ISO14443-3ISO/IEC14443的这一部分规定了邻近卡（PICCs）进入邻近耦合设备（PCDs)时 的轮寻，通信初始化阶

12、段的字符格式，帧结构，时序信息。REQ和ATQ命令内容 ，从多卡中选取其中的一张的方法，初始化阶段的其它必须的参数。 一、轮询机制 为了检测PICC卡是否进入了工作场，读卡设备PCD应该重复的发送请求 命令，请求命令必需是REQA和REQB。 当一个PICC卡进入一个未调制的工作场，它必须在5ms内能够接收请求 命令。二、A型卡初始化和防碰撞 (1)帧格式和时序：帧传输必须成对发生，PCD到PICC传输后面跟着PICC到PCD的传输，具体如下： -PCD帧 -PCD开始通信 -PCD发送的信息、请求、错误检测位 -PCD结束通信 -PCD到PICC的帧延时时间(此时间覆盖PCD结束通信时间)

13、-PICC帧 -PICC开始通信 -PICC发送的信息、请求、错误检测位 -PICC结束通信 -PICC到PCD的帧延时时间TYPE AISO14443-3 uPCDPICC帧延时TYPE AISO14443-3 uPICCPCD帧延时 PICC的最后一个调制发送到PCD的第一个暂停(pause)发送时间间隔 至少为1172/fc (1172/13.56M=86.43us)。 u在两个连续的REQA命令起始位之间，至少要保证7000/fc的时间间隔。 u帧格式有以下三种： Short frame(短帧) Standard frame(标准帧) Bit oriented anticollisio

14、n frame(位导向防碰撞帧) 位导向防碰撞帧仅用在7个字节长度的标准帧发生碰撞时。位碰撞后 分成两个帧：part1(PCDPICC传输)、part2(PICCPCD传输)，并 遵循以下规则： 1、数据位的总和为56个bit，也即7个字节。 2、part1最小长度为16个数据位。 3、part1最大的长度位55个数据位。TYPE A一个整字节完成后发生位 碰撞，分成了两个帧。一个字节中发生位碰撞， 分成了两个帧。碰撞帧主要是用于选择卡，用卡的 唯一ID号来产生碰撞，让读卡器知 道，并发出选卡命令。与MMC的选 卡有点类似，但又不相同。NVB编码TYPE AuCRC_A CRC是所有数据位的校

15、验值，数据位为8bit的倍数，CRC校验不包括奇 偶位P、起始位S、结束位E、和CRC_A本身。CRC在标准帧中以两个字 节发送，在结束位E之前发送。ISO14443-3(2)PICC卡状态： u掉电状态(POWER-OFF) 没有载波能量而不能启动的状态。 u闲置状态(IDLE) 在闲置状态，PICC卡上电工作，并可以接收REQA命令或WUPA命令。 当接收命令后，会返回ATQA。 u准备状态(READY) 在准备状态，实现位帧的防碰撞算法或其它可行的防碰撞算法。 u激活状态(ACTIVE) 在此状态，PICC卡可以接收任何更高层的信息。 u挂起状态(HALT) 在此状态，仅可以接收并响应W

16、UPA命令。当接收命令后，会返回 ATQA。TYPE A(3)A型命令集： 总共包含如下几个命令： REQA：A型请求命令 WUPA：A型唤醒命令 ANTICOLLISION：防碰撞命令 SELECT：选择卡命令 HALT：挂起命令ISO14443-3uREQA and WUPA COMMAND PCD发送这两个命令来检测是否有PICC卡在邻近，这两命令是以短帧的 方式发送的。命令格式如下：TYPE AISO14443-3uANTICOLLISION and SELECT COMMAND 这两个命令是防碰撞环时使用，命令由以下三部分组成： -选择命令，1字节。 -有效位地址，即NVB。 -根据NVB描述的0到40个有效位数据。 ANTICOLLISION发送使用位导向防碰撞帧发送。 SELECT使用标准帧发送。 如果卡唯一ID号(UID)有效数据位40位(即NVB70h)，命令就是SELECT 命令，否则是ANTICOLLISION命令。 如果