无线射频识别(RFID)芯片技术解析.docx

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1、无线射频识别(RFID)芯片技术解析网络转载导语：RFID(RadioFreqtJencyIdenTIficaTIon)技术被全球高科技领域誉为最有市场前景、最具改变人类生活方式和高科技产业相貌的技术。RFID(RadioFreqtJencyIdenTIficaTIon)技术被全球高科技领域誉为最有市场前景、最具改变人类生活方式和高科技产业相貌的技术。英特尔、微软、IBM、NEC、日立、讯宝等巨头企业，都对RFID技术倾注了宏大的热情。TI，Intel等美国集成电路厂商目前都在RFID领域投入巨资进展RFID芯片开发，IBM、Microsoft等也在积极开发相应的软件及系统来支持RFID的应用

2、，而菲利普电子公司那么是RFID芯片制造业的领头产商。故本文以Philips消费的MifarelS50为例子，剖析RFID卡的构造及其芯片的通讯、存储技术。该卡的RFID芯片所具有的独特的MIFARERF(射频)非接触式接口标准已被制定为国际标准ISO/IEC14443TYPEA标准，其应用很广泛。1、MifarelS50卡的构造及主要特性Mifare1S50卡是一种非接触式IC卡，又称RFID卡(射频卡)。RFID卡是世界上最近几年蓬勃开展起来的一项新技术，他成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来，解决了卡中无电源和免接触使用这一难题，是电子器件领域的一大打破。Mifare1S50卡的电气

3、局部只由一个天线和一块RFID芯片组成。其中天线是只有几组绕线的线圈，封装到ISO卡片中。数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次。卡与读写器之间的通讯采用国际通用的DES和RES保密穿插算法，具有极高的保密性能。其主要特性如下：工作频率：13.56MHz;通讯速率：106kb/s;防冲突：同一时间可处理多张卡;读写间隔：在100mm内(与天线外形有关)能方便快速地传递数据;握手式半双工通讯方式;在无线通讯经过中通过以下机制来保证数据完好防冲突机制;每块有16位CRC纠错;每字节有奇偶校验位;检查位数;用编码方式来区分“1、“0或者无信息;信道监测(通过协议顺序和位流分析);支持多卡操纵;

4、材料：PVC;尺寸：符合ISO10536标准;无电池：无线方式传递数据和能量;芯片加工技术：采用高速的CMOSE2PROM工艺;平安性：3次互相认证(ISO/IECDIS9798-2);通讯经过中所有数据均加密以防止信号截取;每一扇区有互相独立的密码;每张卡有32位全球惟一的序列号;传输密玛保护;支持一卡多用的存储构造;典型交易经过（100ms。2、Mifare1S50卡的RFID芯片的内部构造Mifare1S50卡的芯片由RF-Interface(射频接口)和DigtalSecTIon(数字模块)两局部组成，如图1所示。射频接口局部由整流器、电压调节器、上电复位(POWERONRESET，P

5、OR)模块、时钟再生器、调制器/解调器等局部组成。主要有4个功能： (1)为RFID芯片内部各局部电路提供工作时所需要的能量。 (2)提供POR信号，使各局部电路同步启开工作。 (3)从载波中提取电路正常工作所需要的时钟信号。 (4)将载波上的指令和数据解调出来供数字模块处理以及对待发送的数据进展调制。数字模块主要由如下局部组成：ATR(AnswertoRequest)模块：卡在读写器的天线工作范围内时，当读写器向卡发出Requestall(或者：Requeststd)命令后，芯片的此模块启动，藉此建立与读写器的第一步通讯。AntiCollision模块：起防止卡片重叠。详细原理如下：假设有多

6、张卡在读写器天线的工作范围内时，芯片的此模块启动，读写器首先与所有的卡片通讯，获取每一张卡的序列号，然后，根据序列号选定一张卡片。SelectApplication模块：确认对卡片的选择。AuthenticationAccessControl模块：卡片确认被选中后，启动此模块，进展卡片与读写器之间互相认证。只有通过互相认证，才能进展进一步的操纵。ControlArithmeticUnit模块：此模块是整块芯片的控制中心，芯片内建的中央处理机单元。RAM：配合ControlArithmeticUnit，将运算结果进展暂时存储;假设有数据要存到E2PROM，那么取出数据存到E2PROM中;假设有数

7、据要传送到读写器，那么取出数据，让射频接口电路进展处理，通过卡上的天线传送给读写器。ROM：固化卡片运行所需要的必要的程序指令。CryptoUnit：此模块完成对数据的加密处理及密码保护。E2PROMInterface：此模块为E2PROM的接口电路。E2PROMMemory：E2PROM存储器。3、Mifare1S50卡的RFID芯片通讯技术卡与读写器之间的通讯速率为106kb/s。从卡向读写器传送信号时，使用的副载波频率为847kHz(fc/16)，采用Manchester编码方式，开关键控(On-offKeying，OOK)调制信号;读写器向卡传输信号时，使用的射频载波频率是13.56M

8、Hz，采用同步时序、改良的：Miller编码方式，调制深度为100%的ASK(AmplirudeShiftKeying，幅移键控)信号。Miller编码用在半个比特周期的任意边沿表示二进制1，而经过下一个周期中不变的电平表示二进制O，假如连续一串O，那么在O比特周期开场时产生电平交变。改良Miller编码是对Miller编码的改型，每个边沿都用凹槽来代替。Manchester编码的方法是用在半个比特周期的负边沿表示二进制1，半个比特周期中的正边沿表示二进制0。图2为10100110采用Manchester，MillermModifiedMiller编码方式的结果。4、Mifare1S50卡的R

9、FID芯片支持一卡多用的存储技术芯片中的E2PROMMemory容量为8kh，一共分为16个扇区，每个扇区为4块(块0块3)，即整个E2PROMMemory共64块，块号编址为063，每块16个字节(015B)，一块为一个存取单位。各扇区的块0(注：第0扇区的块0例外，他用于存放厂商代码，已经固化不可改写。其中：第04字节为卡的序列号;第5字节为序列号的校验码;第6字节为卡的容量“SIZE字节;第7，8字节为卡的类型字节，即Tagtype字节;其他字节由厂商另加定义)、块1、块2为数据块，用于存储用户数据;各扇区的块3为各个扇区控制块，用于存放密码A(05字节)、存取控制(69字节)、密码B(

10、1015字节)。在存取控制中，每一块(块0，1，2，3)都由3个控制位决定对该数据块或者控制块的操纵权限，控制位表示形式为“CXxy。其中：CX表示控制位号(X可以是1、2或者3，例如：C1那么表示第一控制位);z表示扇区;y表示块号。例如：“C2x1表示某一扇区块1的第2控制位)。3个控制位在存取控制字节(即各扇区块3中的第69字节)中的位置，见表1(注：表中“_b表示取反。例如：第6字节的bit7中存放“1时，C2x3=0;而B那么表示备用位。控制位对各扇区数据块(块0、1或者2)的控制，见表2(注：表中KeyAB表示密码A或者密码B，Never表示没有条件实现。控制位对各扇区数据块3的控

11、制，见表3。块3中，存取控制4B的初始化值(产商初始值)分别为“FF078069“。根据表1可推断出各块的3位控制位的初始值如下：C1x0C2x0C3x0=000，C1x1C2x1C3x1=000，C1x2C2x2C3x2=000，C1x3C2x3C3x3=001;根据表2可推断出(表2中的第一种情况)，在初始的状态下验证密码A或者密码B后，可以对数据块02进展读、写加值、减值、初始化等操纵;根据表3可推断出(表3中的第五种情况)，验证密码A或者B后，可以写密码A、可以读写控制位、可读写密码B、但不能读密码A。芯片中的数据块有两种应用方法，一种是用作一般的数据保存用，直接读写。另一种用法是用作

12、数值块，可以进展初始化、加值、减值、读值的运算。应用系统配用相应的函数完成相应的功能。综上所述，Mifare1S50卡的芯片中E2PROMMemory分为16个扇区，他们互不干扰，每个扇区均可分别设置各自的不同的密码及按需要设置存取控制(不用产商的初始值)。因此，每个扇区可以独立应用于一个应用场合，实现一卡通“，例如：交通一卡通、校园一卡通、企业一卡通、家庭缴费一卡通等。5、结语RFID卡是射频识别技术与IC技术相结合的产物，与接触式IC卡相比拟，他使用时无需与读写器接触，操纵方便、快捷，使用可靠性高且使用寿命长，此外，加密性能好有防冲突机制，可以一卡多用。目前，RFID卡在我国电子身份证、城市公共交通支付、证照与商品防伪、特种设备强检、平安治理、动植物电子标识、当代物流治理等领域展示了其美妙的应用前景，所以，应加大研发RFID芯片的力度。