非接触式IC卡国际标准

1、returnreturn非接触式非接触式IC卡的分类（读写器发射距离）：卡的分类（读写器发射距离）：CICC卡（卡（Close-Couple ICC）PICC卡（卡（Proximity ICC)VICC卡（卡（Vicinity ICC）IC卡卡读写器读写器国际标准国际标准读写距离读写距离CICCCCDISO/IEC 10536紧靠紧靠PICCPCDISO/IEC 1444310cmVICCVCDISO/IEC 1569350cmreturnreturnreturn 读写器读写器PCD产生耦合到产生耦合到PICC的的RF电电磁场，用来传送能量和通信（经过调制磁场，用来传送能量和通信（经过调制和解

2、调）。和解调）。return PICC获得能量后，将其转换成直流获得能量后，将其转换成直流电压。电压。 在制造商指定的工作范围内读写器在制造商指定的工作范围内读写器PCD产生的磁场强度至少为产生的磁场强度至少为return PCD PICC ；PICCPCD；returnA: 每秒传输的数据量。每秒传输的数据量。return编码方式根据信源和信道区分。编码方式根据信源和信道区分。信源编码有很多，信源编码有很多，Q：常见的信源编码有哪些？：常见的信源编码有哪些？returnl非归零编码（非归零编码（Nonreturn to Zero,NRZ） l归零编码（归零编码（Return Zero,RZ）

3、 l曼侧斯特编码（曼侧斯特编码（Manchester） l密勒编码（密勒编码（Miller） l变形密勒编码（变形密勒编码（Modified Miller） l差分编码（差分编码（Differential Coding）l脉冲脉冲-间隔编码等。间隔编码等。 PCDPICC的的Type A编码采用变形密勒编码编码采用变形密勒编码return调制方式根据基带信号控制载波的方式调制方式根据基带信号控制载波的方式分四种：分四种：幅移键控（幅移键控（Amplitude Shift Keying，ASK）；）；频移键控（频移键控（Frequency Shift Keying，FSK）；）；（绝对）相移键控

4、（绝对）相移键控（Phase Shift Keying，PSK）；）；相对相移键控（或称差分相移键控）相对相移键控（或称差分相移键控）（Differential PSK，DPSK）。）。returnreturn表示方式表示方式信息的编码信息的编码returnType A在在PCDPICC通信时为变形密勒通信时为变形密勒编码，编码，而而PICCPCD通信时为曼侧斯特编码方通信时为曼侧斯特编码方式。式。Type B采用非归零编码（采用非归零编码（NRZ）方）方式。式。return PICC通过电感耦合区与通过电感耦合区与PCD进行通信，进行通信，采用副载波的负载调制方式。采用副载波的负载调制方式。

5、 在在PICC中，利用中，利用PCD发射的载波生成发射的载波生成副载波（频率为副载波（频率为fs），副载波在卡中用开通），副载波在卡中用开通/断开负载的方法实现的。断开负载的方法实现的。调制方式与调制方式与PCDPICC通信大为不同，有通信大为不同，有另外两种形式：另外两种形式：负载调制；负载调制；使用副载波的负载调制。使用副载波的负载调制。 return表示方式表示方式return信息的编码信息的编码信息的编码采用信息的编码采用曼彻斯特曼彻斯特编码。编码。returnISO/IEC 14443 包括：包括：lPICC进入进入PCD场的转换过程，即登记；场的转换过程，即登记；l在在PCD与与P

6、ICC之间进行通信的初始化阶段用的之间进行通信的初始化阶段用的字节格式、帧和时序；字节格式、帧和时序；l初始化初始化REQ和和ATQ（命令和应答）的内容；（命令和应答）的内容；l多张卡中检出多张卡中检出1张卡并与之通信的方法；张卡并与之通信的方法；lPCD与与PICC进行初始化通信的其他参数；进行初始化通信的其他参数；l加速从多卡中选出加速从多卡中选出1张卡的可选方法。张卡的可选方法。return 为检出进入为检出进入PCD能量场的能量场的PICC，PCD重复发出请求命令重复发出请求命令REQA/REQB，并，并查寻应答查寻应答ATQA/ATQB，这一过程称为，这一过程称为“polling”。

7、return （1） PCD发送的最后一个间隙发送的最后一个间隙Pause结束结束和和PICC发送的起始位的第一个调制边之发送的起始位的第一个调制边之间的时间应遵守规定，如图间的时间应遵守规定，如图5.5。return该时序的应用范围：该时序的应用范围：lREQA命令应答；命令应答；lWake-up命令应答；命令应答；lAnticollision 命令应答；命令应答；lSelect 命令应答。命令应答。return 相反方向传送的两帧，其最后一位的上相反方向传送的两帧，其最后一位的上升边与下一帧起始位下降边间的最小时间。升边与下一帧起始位下降边间的最小时间。 REQA帧和帧和WAKE-UP帧帧

8、 用于用于初始化通信初始化通信，包含：，包含：l通信起始位通信起始位S；l7位数据，低位先发送；位数据，低位先发送；l通信结束位通信结束位E；l无奇偶校验位。无奇偶校验位。return 标准帧标准帧 用于用于数据交换数据交换，其组成：，其组成：l通信起始位通信起始位S；ln（8个数据位奇校验位），个数据位奇校验位），其中其中n1；l通信结束位通信结束位E。 当至少有两个当至少有两个PICC发出不同的比特样发出不同的比特样本（位串）到本（位串）到PCD时，就能检测到冲突。时，就能检测到冲突。return 满足以下规则：满足以下规则：return 比特防冲突帧的位组织和传送比特防冲突帧的位组织和传

9、送 数据位的两部分可在任意位置分开，数据位的两部分可在任意位置分开，分两种情况：分两种情况：returnS 110010011 000000100 010011000 000010000110101010101100110001000101ESEL93NVB40UID032UID110UID2ABUID3CDBCC44举例：举例：returnS 11001001 1 000000100 010011000 000010000 ESELNVBUID0UID1S 11010101 0 101100110 001000101 E标准帧，在第标准帧，在第4个完整数据字节后分开个完整数据字节后分开防冲突

10、帧，第防冲突帧，第1部分：部分：PCD到到PICC 发送的第发送的第2位位发送的第发送的第1位位防冲突帧，第防冲突帧，第2部分：部分：PICC到到PCD return其中：其中： SEL：选择命令代码；：选择命令代码； NVB：有效位数量；：有效位数量； UID0：标识符；：标识符； BCC：校验位。：校验位。低位在前，高位在后。低位在前，高位在后。returnS 11001001 1 000000100 01001 ESELNVBUID0UID1S1000000010000110101010101100110 001000101 E标准帧，在第标准帧，在第2个数据字节第个数据字节第5个数据位

11、分开个数据位分开防冲突帧，第防冲突帧，第1部分：部分：PCD到到PICC 发送的第发送的第2位位发送的第发送的第1位位防冲突帧，第防冲突帧，第2部分：部分：PICC到到PCD 不加校验位不加校验位return PICC由于缺少载波能量而处于断电状态，由于缺少载波能量而处于断电状态，也不发射副载波。也不发射副载波。 电磁场激活后延迟电磁场激活后延迟toRA时间，时间，PICC进入进入IDLE状态。状态。returnQ：何谓休眠状态？：何谓休眠状态？A：此时此时PICC加电，加电，同时对已被调制的信号解调，同时对已被调制的信号解调，并认识来自并认识来自PCD的的REQA和和WAKE-UP命令。命令

12、。returnl当收到一个有效的当收到一个有效的REQA或或WAKE-UP命令，命令，就进入就进入READY状态。状态。l当当PICC的的UID（唯一标识符）被（唯一标识符）被PCD发来的发来的Selection命令选中时，就退出本状态。命令选中时，就退出本状态。l 当当PICC的的UID被被PCD选中时就进入本状态。选中时就进入本状态。l 在激活状态，完成本次应用的全部操作。在激活状态，完成本次应用的全部操作。return POWER OFF IDLE 状态状态 HALT 状态状态REQA命令命令 READY 状态状态 ACTIVE 状态状态防冲突循环防冲突循环Select 命令命令HALT

13、 命令命令应应 用用Wake-up 命令命令returnreturn 这两条命令都是使卡进入这两条命令都是使卡进入Ready状态，差别是状态，差别是REQA命令从命令从IDLE进入进入Ready状态，而状态，而Wake-up从从Halt进入进入Ready状态。状态。 PICC接收到接收到REQA命令或命令或WAKE-UP命令命令后，在后，在PCD能量场范围内的所有能量场范围内的所有PICC同步发同步发出出ATQA应答，长度为应答，长度为2字节。字节。b7b6b5b4b3b2b1说明说明“26”REAQ01001101010010“52”Wake-upreturnreturn b16 b9b8b

14、7b6b5b4b3b2b1RFU保留于将来保留于将来置置0UID大小比特帧大小比特帧RFU比特帧防冲突比特帧防冲突（只有（只有1位置位置1）UID大小是可变的，由大小是可变的，由b8b7决定。决定。b8b7=00，UID=1；b8b7=01，UID=2；b8b7=10，UID=3；return PCD接收接收ATQA应答，应答，PICC进入进入READY状态，执行防冲突循环操作。状态，执行防冲突循环操作。return PCD发出防冲突命令的目的是想从发出防冲突命令的目的是想从PICC得到卡的得到卡的UID CLn的一部分或全部，从而选出一张卡。的一部分或全部，从而选出一张卡。returnATQ

15、的的b8b7UID的大小的大小最大级联最大级联CLUID的字节的字节数数0001101231234710见教材见教材 P 124 returnb8b7b6b5b4b3b2b1说明说明 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1“93”选择选择UID CL1“95”选择选择UID CL2“97”选择选择UID CL3 其中高其中高4位代表字节数，低位代表字节数，低4位表示位数。位表示位数。SEL和和NVB字节也包括在字节数内。因此，最字节也包括在字节数内。因此，最小字节数为小字节数为2；最大字节数为；最大字节数为7，此时，此时NVB后后面有面有

16、40个数据为（表示个数据为（表示UID CLn），表明是），表明是Select命令。命令。return 靠靠NVB来区分来区分SEL和和ANTICOLLISION 命令命令当当NVB40 为为 SEL命令；命令； NVB40 为为 ANTICOLLISION 命令命令returnreturn 开开 始始发送发送REQA接收接收ATQA选择选择UID CL1完成比特帧防冲突完成比特帧防冲突检测检测ATQA专用帧和专用帧和协议协议CL+1定义在定义在ISO/IEC 144434中命令中命令专用防冲突专用防冲突比特帧防冲突比特帧防冲突UID完整完整UID不完整不完整检测检测SAKPCD初始化和防冲突

17、初始化和防冲突returnSAK是一个标准帧，结构如下：是一个标准帧，结构如下：SAKCRC1字节字节2字节字节SAK的编码：的编码：b8b7b6b5b4b3b2b1RFU附加附加信息信息RFUB3=0, UID 完整完整B3=1, 还有部分还有部分 UID CLn需确认需确认RFUreturn要求：课堂看书，基本掌握流程。要求：课堂看书，基本掌握流程。请见例题：请见例题：return例题例题1：假设在：假设在PCD场中有场中有2张张PICC卡，卡， 试说明初始化和防冲突过程。试说明初始化和防冲突过程。已知已知： PICC1的的UID 大小：大小：1，UID0=“10” PICC2的的UID

18、大小：大小：2约定：约定：PCD to PICCPICC to PCD（ ）b发送的第发送的第1位（最低位）位（最低位）return 比特帧防冲突选择时序如图所示，操作比特帧防冲突选择时序如图所示，操作分三阶段：分三阶段：（1）Request（PCD发送请求命令）发送请求命令）REQAATQAPICC #1b1（10000000 00000000）b16卡卡1采用比特防冲突，采用比特防冲突，b8b7=00, UID1ATQAPICC #2b1（10000010 00000000）b16卡卡2采用比特防冲突，采用比特防冲突，b8b7=01, UID2 26所有卡所有卡PICC应答应答ATQAre

19、turn （2）Anticollision loop, cascade level 1（防冲突循环（防冲突循环CL1）PICC #1b1（00001000 ）b8 UID1PICC #2b1（00010001 ）b8 UID2 93SELNVB 20UID0UID1UID2UID3BCCCTUID0UID1UID2BCC表表5.6First collision at bitpoint 4SELNVB 93 24 UID0UID1UID2BCCb1（0001 ）b4（0001 ）PICC #2 coll4SELNVBCT UID0UID1UID2BCCCRC-ASEL命令命令 93 70b1（0

20、0010001 ）b8SAK CRC-Ab1（ 1 ）b8 b3=1, UID不完整不完整只有卡只有卡2响应，故不冲突响应，故不冲突PCD发防冲突命令发防冲突命令return （3）Anticollision loop, cascade level 2（防冲突循环（防冲突循环CL2） 95SELNVB 20PICC #2UID3UID4UID5UID6BCCSELNVBCT UID0UID1UID2BCCCRC-ASEL命令命令SAK CRC-Ab1（ 0 ）b8 b3=0, UID 完整完整 95 70现在已完整，从现在已完整，从UID0UID6“7”最大字节数，表最大字节数，表5.8 卡应

21、答卡应答SAK，指出，指出UID完整，从完整，从Ready状态转换到状态转换到Active状态状态return return本节将继续讨论本节将继续讨论Active状态和状态转换状态和状态转换（从（从Active状态转换到状态转换到HALT状态）。状态）。分分Type A 和和Type B两种情况。两种情况。遵照遵照ISO/IEC 14443 中为中为PICC Type A 和和Type B定义的格式。定义的格式。returnreturn PCD检查检查SAK字节；字节； 如果如果SAK已根据已根据UID选中了一张卡选中了一张卡PICC； PCD将发送将发送RATS； PICC发送发送ATS应

22、答应答RATS。 PCD检查到不支持该检查到不支持该PICC ； 将置将置PICC于于HALT状态；状态； PCD检查到不支持该协议；检查到不支持该协议； 将使用将使用PPS将将PICC转到另一个协议。转到另一个协议。情况情况1情况情况2return PICC完成一次交易之后，将被置于完成一次交易之后，将被置于HALT状态。状态。 从从PCD角度观察角度观察PICC Type A的激活的激活顺序。顺序。 见图见图 P138。return自学自学return数据分组的帧结构；数据分组的帧结构；数据传送控制；数据传送控制；专用接口控制。专用接口控制。return物理层交换字节遵循物理层交换字节遵循

23、14443-3；数据链路层交换分组；数据链路层交换分组；会话层结合数据链路层；会话层结合数据链路层；应用层处理命令，在任一方向至少应用层处理命令，在任一方向至少交换一个分组或分组链。交换一个分组或分组链。return 分组是帧的专有类型，是一个有效的分组是帧的专有类型，是一个有效的T=CL的数据格式。的数据格式。return该字段是必备的，最多由该字段是必备的，最多由3个字节构成。个字节构成。协议控制字节协议控制字节PCB （protocol control byte）（）（必备必备）；）；卡标识符卡标识符CID（Card Identifier）（）（可选可选）；）；结点地址字段结点地址字段N

24、AD （Nade Address）（）（可选可选）；）；return returnb8b7 00（ b5 更多数据位需传送更多数据位需传送b4 后面有后面有CID（b4=1）b3 后面有后面有NAD（b3=1）b2 1？0b1 分组号（分组号（1位，二进制表示）位，二进制表示）returnb8b7 10（ b5 00（无错误）、（无错误）、11（EDC，奇偶错），奇偶错）b4 后面有后面有CID（b4=1）b3 后面有后面有NAD（b3=1）b2 1？0b1 分组号分组号returnb8b7 11（ b5 00（HALT）、）、11（WTX）b4 后面有后面有CID（b4=1）b3 后面有后面

25、有NAD（b3=1）b2 1？0b1 0 S（request） 1 S（ response）returnreturnreturn信息字段是可选的。信息字段是可选的。如有如有INF，与，与I-block对应，为应用数据；对应，为应用数据； 与与S-block对应，为状态数据；对应，为状态数据；return其中其中WTXM为等待时间扩展倍增因子为等待时间扩展倍增因子returnPCD发送发送PICC发送发送PCD发送发送return参见教材参见教材 P 144l在激活之后，在激活之后，PCD获得发送权。获得发送权。l无论无论PCD或或PICC在发送一分组后，在发送一分组后，将处于接收方式。将处于接

26、收方式。l当当PCD或或PICC接收一分组或接收一分组或FWT超时，将获得发送权。超时，将获得发送权。returnlI-block包含一分组号（包含一分组号（1位），起始值对位），起始值对PCD为为0，对，对PICC为为1。如确认已接收到。如确认已接收到一个一个I-block或一个或一个R-block，分组号将改，分组号将改变。变。lPCD检查每一次接收到的检查每一次接收到的I-block或或R-block的号码，假如该的号码，假如该block的号码与期望的号码与期望号不相等，则重发最后一个分组。号不相等，则重发最后一个分组。lPICC不必检查所接收的分组号码，在发不必检查所接收的分组号码，在

27、发送后面的送后面的block，指出有错的，指出有错的R-block带有带有下一个期望的分组号。下一个期望的分组号。return PCD在激活状态可同时处理几张卡，可在激活状态可同时处理几张卡，可直接在几张卡之间接通而不需为解除当前已直接在几张卡之间接通而不需为解除当前已激活的卡和激活新卡多花时间。激活的卡和激活新卡多花时间。 在关闭场之前，所有激活的卡都应处于在关闭场之前，所有激活的卡都应处于HALT状态。状态。return说明：说明：1、链接、链接l链接功能允许链接功能允许PCD或或PICC发送的信息长发送的信息长度比度比FSD或或FSC规定的最大分组长度还要规定的最大分组长度还要长。长。l如如FCD或或FICC要发送的信息长度长于要发送的信息长度长于1个分组的最大值，将信息分成几组。个分组的最大值，将信息分成几组。l每组长度各自等于每组长度各自等于FSD或或FSC，并利用链，并利用链接功能。接功能。lI-block PCB中的中的M1时，将被时，将被R-block确认。确认。returnM=1 在以后分组中有链接数据。在以后分组中有链接数据。M0 链的最后一个分组。链的最后一个分组。I（M）x 分组号为分组号为x的的R-block表示确认