TYPE A 与 TYPE B 之比较.docVIP

1 10 ISO IEC 14443 协议浅谈协议浅谈 TYPE A 与与 TYPE B 之比较之比较 同方股份有限公司 周智勇 82399118 一 一 非接触非接触 ICIC 卡简介卡简介 非接触 IC 卡又称射频卡 是射频识别技术和 IC 卡技术有机结合的产 物 它解决了无源 卡中无电源 和免接触这一难题 具有更加方便 快 捷的特点 广泛用于电子支付 通道控制 公交收费 停车收费 食堂售 饭 考勤和门禁等多种场合 非接触 IC 卡与条码卡 磁卡 接触式 IC 卡比较具有高安全性 高可 靠性 使用方便快捷 这主要是由其技术特点决定 在近距耦合应用中主 要遵循的标准是 ISO IEC14443 二 二 ISO IECISO IEC 1444314443 简介简介 ISO IEC14443 规定了邻近卡 PICC 的物理特性 需要供给能量的场 的性质与特征 以及邻近耦合设备 PCDs 和邻近卡 PICCs 之间的双向 通信 卡 PICCs 进入邻近耦合设备 PCDs 时的轮寻 通信初始化阶段 的字符格式 帧结构 时序信息 非接触的半双功的块传输协议并定义了 激活和停止协议的步骤 传输协议同时适用于 TYPE A 和 TYPE B TYPE A 和 TYPE B 型卡片主要的区别在于载波调制深度及二进制数的编 码方式和防冲突机制 1 调制解调与编码解码技术 2 10 根据信号发送和接收方式的不同 ISO IEC14443 3 定义了 TYPEA TYPEB 两种卡型 它们的不同主要在于载波的调制深度及二进制数 的编码方式 从 PCD 向 PICC 传送信号时 二者是通过 13 56Mhz 的射频载波传送信 号 从 PICC 向 PCD 传送信号时 二者均通过调制载波传送信号 副载波频 率皆为 847KHz 图 1 TYEP A B 接口的通信信号 Type A 型卡在读写机上向卡传送信号时 是通过 13 65MHz 的射频载波 传送信号 其采用方案为同步 改进的 Miller 编码方式 通过 100 ASK 传 送 当卡向读写机具传送信号时 通过调制载波传送信号 使用 847kHz 的 副载波传送 Manchester 编码 简单说 当表示信息 1 时 信号会有 0 3 微妙的间隙 当表示信息 0 时 信号可能有间隙也可能没有 与前后的 信息有关 这种方式的优点是信息区别明显 受干扰的机会少 反应速度 快 不容易误操作 缺点是在需要持续不断的提高能量到非接触卡时 能 量有可能会出现波动 Type B 型卡在读写机具向卡传送信号时 也是通过 13 65MHz 的射频载 波信号 但采用的是异步 NRZ 编码方式 通过用 10 ASK 传送的方案 在 卡向读写机具传送信号时 则是采用的 BPSK 编码进行调制 即信息 1 3 10 和信息 0 的区别在于信息 1 的信号幅度大 即信号强 信息 0 的 信号幅度小 即信号弱 这种方式的优点是持续不断的信号传递 不会出 现能量波动的情况 从 PCD 到 PICC 的通信信号接口主要区别在信号调制方面 TYPE A 调制 使用 RF 工作场的 ASK100 调制原理来产生一个 暂停 pause 状态来进 行 PCD 和 PICC 间的通信 图 2 TYPE A 调制波形 TYPE B 调制使用 RF 工作场的 ASK10 调幅来进行 PCD 和 PICC 间的通信 调制指数最小应为 8 最大应为 14 4 10 图 3 TYPE B 调制波形 根据二者的设计方案不同 可看出 TYPE A 和 TYPE B 有以下不同 TYPE B 接收信号时 不会因能量损失而使芯片内部逻辑及软件工作 停止 在 NPAUSE 到来 TYPE A 的芯片得不到时钟 而 TYPE B 用 10 ASK 卡片可以从读写器获得持续的能量 TYPE B 时容易稳压 所以 比较安全可靠 TYPE A 卡采用 100 调制方式 在调制发生时候无能量传 输 仅仅靠卡片内部电容维持 所以卡片的通讯必须达到一定的速率 在 电容电量耗完之前结束本次调制 否则卡片会复位 负载波采用 BPSK 调制技术 TYPE B 较 TYPEA 方案降低了 6dB 的信号 燥声 抗干扰能力更强 外围电路设计简单 读写机具到卡及卡到读写机具的编码方式均采 用 NRZ 方案 电路设计对称 设计时可使用简单的 UARTS TYPE B 更容易 实现 2 防冲突机制 5 10 ISO IEC 14443 3 规定了 TYPEA TYPEB 的防冲突机制 二者防冲突机 制的原理完全不同 前者是基于 BIT 冲突检测协议 后者则是通过字节 帧及命令完成防冲突 RFID 的核心是防冲突技术 这也是和接触式 IC 卡的主要区别 TYPE A PICC 防冲突和通信使用标准帧用于数据交换 并按以下顺序组 成 通信开始 n 8 个数据位 奇数奇偶校验位 n 1 每个字节的 LSB 首先被 发送 每个字节后面跟随 一个奇数奇偶校验位 奇偶校验位 P 被设置 使在 b1 到 b8 P 中 1s 的数目为奇数 通信结束 图 4 TYPE A 标准帧 TYPE A PICC 的初始化和比特冲突检测协议是当至少两个 PICC 同时传 输带有一个或多个比特位置 该位置内至少有两个 PICC 在传输补充值 的 比特模式时 PCD 会检测到冲突 在这种情况下 比特模式合并 并且在整 个 100 位持续时间内载波以负载波进行调制 第 1 字 节 最先传输位奇偶位 第 2 字节 第 n 字节 传输结束 6 10 图 5 TYPE A PICC 状态图 TYPE B PICC 防冲突和通信初始化期间使用的字节 帧和命令的格式 PICC 和 PCD 之间的字节通过字符来发送和接收 在防冲突序列期间 字符的格式如下 1 个逻辑 0 起始位 8 个数据位发送 首先发送 LSB 1 个逻辑 1 停止位 用一个字符执行一个字节的发送需要 10etu 如图 18 示 起始位 最低位最高位 停止位 EGT 7 10 图 6 TYPE B 字符格式 PCD 和 PICC 按帧发送字符 帧通常用 SOF 帧的起始 和 EOF 帧的结 束 定界 SOF 字符 EOF 图 7 TYPE B 帧格式 在防冲突序列期间 可能发生两个或两个以上的 PICC 同时响应 这就 是冲突 命令集和允许 PCD 处理冲突序列以便及时分离 PICC 传输 在完成防冲突序列后 PICC 通信将完全处于 PCD 的控制之下 每次只 允许一个 PICC 通信 防冲突方案以时间槽的定义为基础 要求 PICC 在时间槽内用最小标识 数据进行应答 时间槽数被参数化 范围从 1 到某一整数 在每一个时间 槽内 PICC 响应的概率也是可控制的 在防冲突序列中 PICC 仅被允许应 答一次 从而 即便在 PCD 场中有多个卡 在一个时间槽内也仅有一个卡 应答 并且 PCD 在这个时间槽内能捕获标识数据 根据标识数据 PCD 能够 与被标识的卡建立一个通信信道 防冲突序列允许选择一个或多个 PICC 以便在任何时候进行进一步的通 信 8 10 POWER OFF 等待REQB或WAKE UP 符合 AFI N 1 SELECT R 等候符合 slot MARKER NO YES NO YES R 1 R 1 发送ATQB 等候符合ATTRIB或HALT 发送ATA ACTIVE HALT 发送响应到 HALT 符合HALT 符合ATTRIB 取消选择 REQB或WAKE UP 其他 其 他 其 他 其他 选择1 选择2 REQB或 WAKE UP 符合 slot MARKER REQB或 WAKE UP WAKE UP 请 求 准 备 公告准备 IDLE POWER OFF READYHALT ACTIVEANTICOLLISION 图 8 TYPE B PICC 状态图 从建立 PCD 与 PICC CPU 卡 之间通信的方面来比较 TYPE A 类型卡片 需要的基本命令有 9 10 REQA 对 A 型卡的请求 或 WAKE UP 唤醒 ANTICOLLISION 防冲突 SELECT 选择命令 RATS 应答响应 Field On 发送REQA 接收ATQA 防冲突环 ATS 可用 NO YES 使用ISO IEC 14443协 议 NO YES 非ISO IEC 14443 4协议 发送HLTA 发送WUPA 发送RATS 接收ATS PPS 支持 参数 改变 发送PPS请求 接收PPS响应 交换透明数据 YES NO 接收DESELECT响应 发送DESELECT请求 ISO IEC 14443 3 ISO IEC 14443 4 10 10 图 9 TYPE A PICC 激活 TYPE B 类型卡片 需要的基本命令有 REQB 对 B 型卡的请求 ATTRIB PICC 选择命 TYPE B PICC 激活如图 8 所示 从以上的比较可以看出 TYPE B 类型卡片具有使用