非接触式IC卡国际标准ppt课件

1、接近式接近式 PICC 接近式耦合安装接近式耦合安装PCD(proximity coupling device )returnreturn非接触式非接触式IC卡的分类读写器发射间隔：卡的分类读写器发射间隔：CICC卡卡Close-Couple ICCPICC卡卡Proximity ICC)VICC卡卡Vicinity ICCIC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 5.3.1 操作顺序操作顺序 5.3.2

2、 能量传送能量传送 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，用来传送能量和通讯经过调制磁场，用来传送能量和通讯经过调制和解调。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。 在制造商指定的任务范围内读写器在制造商指定的任务范围内读写器PCD产生的磁场强度至少为产生的磁场强度至少为1.5A/m，且，且不能超越不能超越7.5A/m。return 5.3.3 信号接口信号接口 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

3、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 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 Codingl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

4、：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通讯时为变形密勒通讯时为变形密勒编码，编码，而而PICCPCD通讯时为曼侧斯特编码方通讯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。ret

5、urn PICC经过电感耦合区与经过电感耦合区与PCD进展通讯，进展通讯，采用副载波的负载调制方式。采用副载波的负载调制方式。 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通讯大为不同，有通讯大为不同，有另外两种方式：另外两种方式：负载调制；负载调制；运用副载波的负载调制。运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曼彻斯特编码。信息的编码采用曼彻斯特编码。returnISO/

6、IEC 14443 包括：包括：PICC进入进入PCD场的转换过程，即登记；场的转换过程，即登记；在在PCD与与PICC之间进展通讯的初始化阶段用的字之间进展通讯的初始化阶段用的字节格式、帧和时序；节格式、帧和时序；初始化初始化REQ和和ATQ命令和应对的内容；命令和应对的内容；多张卡中检出多张卡中检出1张卡并与之通讯的方法；张卡并与之通讯的方法；PCD与与PICC进展初始化通讯的其他参数；进展初始化通讯的其他参数；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 5.4.1 登记登记 polling 为检出进入为检出进入PCD能量场的能量场的PICC，PCD反复

7、发出恳求命令反复发出恳求命令REQA/REQB，并，并查寻应对查寻应对ATQA/ATQB，这一过程称为，这一过程称为“polling。return 5.4.2 Type A 初始化和防冲突初始化和防冲突 1同步应对时序同步应对时序 PCD发送的最后一个间隙发送的最后一个间隙Pause终了终了和和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该时序的运用范围：该时序的运用范围：lREQA命令应对；命令应对；lWake-up命令应对；命令应对；lAnticollision 命令应对；命令应对；lSelect 命令

8、应对。命令应对。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 用于初始化通讯，包含：用于初始化通讯，包含：l通讯起始位通讯起始位S；l7位数据，低位先发送；位数据，低位先发送；l通讯终了位通讯终了位E；l无奇偶校验位。无奇偶校验位。return 规范帧规范帧 用于数据交换，其组成：用于数据交换，其组成：l通讯起始位通讯起始位S；ln8个数据位奇校验位，个数据位奇校验位，其中其中n1；l通讯终了位通讯终了位E。 当至少有两个当至少有两个PICC发出

9、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 满足以下规那么：满足以下规那么：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送 数据位的两部分可在恣意位置分开，数据位的两部分可在恣意位置分开，分两种情况：分两种情况：returnS 110010011 000000100 010011000 000010000110101010101100110001000101ESEL93NVB40UID032UID110UID2ABUID3CDBCC44举例：举例：returnS 11001001 1 000000100 01001

10、1000 000010000 ESELNVBUID0UID1S 11010101 0 101100110 001000101 E规范帧，在第规范帧，在第4个完好数据字节后分开个完好数据字节后分开防冲突帧，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 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 00000

11、0100 01001 ESELNVBUID0UID1S1000000010000110101010101100110 001000101 E规范帧，在第规范帧，在第2个数据字节第个数据字节第5个数据位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由于短少载波能量而处于断电形状，由于短少载波能量而处于断电形状，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形状。形

12、状。returnQ：何谓休眠形状？：何谓休眠形状？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。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形状。形状。l当当PICC的的UID独一标识符被独一标识符被PCD发来的发来的Selection命令选中时，就退出本形状。命令选中时，就退出本形状。l 当当PICC的的UID被被PCD选中时就进入本形状。选中时就进入本形状。l 在激活形状，完本钱次运用的全部操作。在激活形状，完本钱次运用的全

13、部操作。return POWER OFF IDLE 形状形状 HALT 形状形状REQA命令命令 READY 形状形状 ACTIVE 形状形状防冲突循环防冲突循环Select 命令命令HALT 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形状，差别是形状，差别是REQA命令从命令从IDLE进入进入Ready形状，而形状，而Wake-up从从Halt进入进入Ready形状。形状。 PICC接纳到接纳到REQA命令或命令或WAKE-UP命令命令后，在后，在PCD能量场范围内的一切能量场范围内的一切PICC同步发同步发出出

14、ATQA应对，长度为应对，长度为2字节。字节。b7b6b5b4b3b2b1说明说明“26REAQ01001101010010“52Wake-upreturnreturnb16 b9b8b7b6b5b4b3b2b1RFU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决议。决议。b8b7=00，UID=1；b8b7=01，UID=2；b8b7=10，UID=3；return PCD接纳接纳ATQA应对，应对，PICC进入进入READY形状，执行防冲突循环操作。形状，执行防冲突循环操作。ret

15、urn 命令格式：命令格式：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

16、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40个数据为表示个数据为表示UID CLn，阐明是，阐明是Select命令。命令。return 命令格式：命令格式：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接纳接纳ATQA选择选择UID CL1完成比特帧防冲突完成比特

17、帧防冲突检测检测ATQA公用帧和公用帧和协议协议CL+1定义在定义在ISO/IEC 144434中命令中命令公用防冲突公用防冲突比特帧防冲突比特帧防冲突UID完好完好UID不完好不完好检测检测SAKPCD初始化和防冲突初始化和防冲突returnSAK是一个规范帧，构造如下：是一个规范帧，构造如下：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，根本掌握流程。要求：课堂看书，根本掌握流程。请见例题：请见例题：ret

18、urn例题例题1：假设在：假设在PCD场中有场中有2张张PICC卡，卡， 试阐明初始化和防冲突过程。试阐明初始化和防冲突过程。知：知： PICC1的的UID 大小：大小：1，UID0=“10 PICC2的的UID 大小：大小：2商定：商定：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下图，操作分比特帧防冲突选择时序如下图，操作分三阶段：三阶段：1RequestPCD发送恳求命令发送恳求命令REQAATQAPICC #1b110000000 00000000b16卡卡1采用比特防冲突，采用比特防冲突，b8b7=00, UI

19、D1ATQAPICC #2b110000010 00000000b16卡卡2采用比特防冲突，采用比特防冲突，b8b7=01, UID2 26一切卡一切卡PICC应对应对ATQAreturn 2Anticollision loop, cascade level 1防冲突循环防冲突循环CL1PICC #1b100001000 b8 UID1PICC #2b100010001 b8 UID2 93SELNVB 20UID0UID1UID2UID3BCCCTUID0UID1UID2BCC表表5.6First collision at bitpoint 4SELNVB 93 24 UID0UID1UID

20、2BCCb10001 b40001 PICC #2 coll4SELNVBCT UID0UID1UID2BCCCRC-ASEL命令命令 93 70b100010001 b8SAK CRC-Ab1 1 b8 b3=1, UID不完好不完好只需卡只需卡2呼应，故不冲突呼应，故不冲突PCD发防冲突命令发防冲突命令return 3Anticollision 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

21、 b3=0, UID 完好完好 95 70如今已完好，从如今已完好，从UID0UID6“7最大字节数，表最大字节数，表5.8 卡应对卡应对SAK，指出，指出UID完好，从完好，从Ready形状转换到形状转换到Active形状形状returnreturn本节将继续讨论本节将继续讨论Active形状和形状转换形状和形状转换从从Active形状转换到形状转换到HALT形状。形状。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； 假

22、设假设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应对应对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形状；形状； PCD检查到不支持该协议；检查到不支持该协议； 将运用将运用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完成一次买卖之后，将被置于完成一次买卖之后，将被置于HALT形状。形状。 从从PCD角度察看角度察看PICC Type A的激活的激活顺序。顺序。 见图见图 P。return自学自学return数据分组的帧构造；数据分组

23、的帧构造；数据传送控制；数据传送控制；公用接口控制。公用接口控制。return物理层交换字节遵照物理层交换字节遵照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；运用层处置命令，在任一方向至少运用层处置命令，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

24、识符卡标识符CIDCard Identifier可选；可选；结点地址字段结点地址字段NAD Nade Address可可选；选；returnreturnb8b7 00 I-blockb6 0 b5 更多数据位需传送更多数据位需传送b4 后面有后面有CIDb4=1b3 后面有后面有NADb3=1b2 1？0b1 分组号分组号1位，二进制表示位，二进制表示returnb8b7 10 R-blockb6b5 00无错误、无错误、11EDC，奇偶错，奇偶错b4 后面有后面有CIDb4=1b3 后面有后面有NADb3=1b2 1？0b1 分组号分组号returnb8b7 11 S-blockb6b5 0

25、0HALT、11WTXb4 后面有后面有CIDb4=1b3 后面有后面有NADb3=1b2 1？0b1 0 Srequest 1 S responsereturnreturnreturn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，为运用数据；对应，为运用数据； 与与S-block对应，为形状数据；对应，为形状数据；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PIC

26、C在发送一分组后，在发送一分组后，将处于接纳方式。将处于接纳方式。l当当PCD或或PICC接纳一分组或接纳一分组或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。如确认已接纳到。如确认已接纳到一个一个I-block或一个或一个R-block，分组号将改，分组号将改动。动。lPCD检查每一次接纳到的检查每一次接纳到的I-block或或R-block的号码，假设该的号码，假设该block的号码与期望的号码与期望号不相等，那么重发最后一个分组。号不相等，那么重发最后一个分组。lPICC不用

27、检查所接纳的分组号码，在发不用检查所接纳的分组号码，在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在激活形状可同时处置几张卡，可在激活形状可同时处置几张卡，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。 在封锁场之前，一切激活的卡都应处于在封锁场之前，一切激活的卡都应处于HALT形状。形状。return阐明：阐明：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