非接触式IC卡(射频卡或感应卡)原理

1、非接触式 IC 卡（射频卡或感应卡）原理2007年10月07日 星期日 下午 07:26简介非接触式 IC 卡，即射频卡或感应卡，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，技术人员需在读卡器有效读 区内（一般5-10CM将卡片轻轻一晃，便将卡内信息输入读器内，实现考勤、收费管理。非接触式 IC 卡的工作原理如下：卡片的电气部分由一个元件和 AISC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 810位EEPRO

2、组成。以MIAREI为例，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。、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

3、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 5 10mm靠近读写器表面，通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

4、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：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

5、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 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

6、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

7、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， 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EEPRO中的唯一号，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

8、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 卡主要特点载波频率为 125KHZ(THRC12或 13.56MHZ(THRC13);卡向读卡器传送数据的调制方式为加载调幅 ;卡内数据编码采用抗干扰能力强的 BPSK相移键控方式；卡向读卡器数据传送速率为 3.9kbps(THRC12)或6.62kbps(THRC13);数据存储采用EEPRQM数据保存时间超过10年；数据存储容量共 64 位，包括制造商、发行商和用户代码 ;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 ; T HRC13芯片除封

9、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) 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、

10、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，

11、 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。非接触感应卡主要芯片包括 :Mifare 1 S50、Mifare 1 S70;Mifare UtraLight IC U1;legic , I CODE 1 I COD!2;Hitag1、Hitag 2;I nside 2K、In side 16K;Temic e5551;Atmel T5557、 88RF256-12;TK4100;卩 EM EM4100 EM 4102 EM4069 EM41

12、50;ST SR176SRIX4K;Tag-it HF-ITag-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， 1 6个分区,每分区两组密码 工作频率：13.56MHZ 通讯速度：106Kboud 读写距离：2.5 10CM 读写时间：1-2MS 工作温度：-20°C -85°C 擦写次数：>100000 次 数据保存：> 10年 规 格：0.87 X 85.5 X 54/ 非标卡 封装材料：PVC PET 0.13 铜钱 封装工艺：超声波自动植线 /自动碰焊应用范围：企业/校

13、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 FM11RF08FM11RF0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CMOS EEPROJM艺,具有逻辑处理功能的多用途非接触式射频卡芯 片,内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：2.5 10CM 工作温度：-

14、20C -85C 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：0.87 X 85.5 X 54/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/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：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 <100MSTemic e555

15、1 感应式 IC 卡芯 片：Temic e5551 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 85.5 X 54X 0.80/ 厚卡 85.6 X 54X 1.80MM 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： Atmel T5557 工作频率： 125KHZ 存储容量： 330bits ，1 0分区， 8位密码 读写距离： 3-10CM 擦写寿命： 大于 100,0