非接觸式IC卡國際標(biāo)準(zhǔn)

1、returnreturn非接觸式非接觸式IC卡的分類（讀寫器發(fā)射距離）：卡的分類（讀寫器發(fā)射距離）：CICC卡（卡（Close-Couple ICC）PICC卡（卡（Proximity ICC)VICC卡（卡（Vicinity ICC）IC卡卡讀寫器讀寫器國際標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)讀寫距離讀寫距離CICCCCDISO/IEC 10536緊靠緊靠PICCPCDISO/IEC 1444310cmVICCVCDISO/IEC 1569350cmreturnreturnreturn 讀寫器讀寫器PCD產(chǎn)生耦合到產(chǎn)生耦合到PICC的的RF電電磁場，用來傳送能量和通信（經(jīng)過調(diào)制磁場，用來傳送能量和通信（經(jīng)過調(diào)制和解

2、調(diào)）。和解調(diào)）。return PICC獲得能量后，將其轉(zhuǎn)換成直流獲得能量后，將其轉(zhuǎn)換成直流電壓。電壓。 在制造商指定的工作范圍內(nèi)讀寫器在制造商指定的工作范圍內(nèi)讀寫器PCD產(chǎn)生的磁場強度至少為產(chǎn)生的磁場強度至少為return PCD PICC ；PICCPCD；returnA: 每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。return編碼方式根據(jù)信源和信道區(qū)分。編碼方式根據(jù)信源和信道區(qū)分。信源編碼有很多，信源編碼有很多，Q：常見的信源編碼有哪些？：常見的信源編碼有哪些？returnl非歸零編碼（非歸零編碼（Nonreturn to Zero,NRZ） l歸零編碼（歸零編碼（Return Zero,RZ）

3、 l曼側(cè)斯特編碼（曼側(cè)斯特編碼（Manchester） l密勒編碼（密勒編碼（Miller） l變形密勒編碼（變形密勒編碼（Modified Miller） l差分編碼（差分編碼（Differential Coding）l脈沖脈沖-間隔編碼等。間隔編碼等。 PCDPICC的的Type A編碼采用變形密勒編碼編碼采用變形密勒編碼return調(diào)制方式根據(jù)基帶信號控制載波的方式調(diào)制方式根據(jù)基帶信號控制載波的方式分四種：分四種：幅移鍵控（幅移鍵控（Amplitude Shift Keying，ASK）；）；頻移鍵控（頻移鍵控（Frequency Shift Keying，F(xiàn)SK）；）；（絕對）相移鍵控

4、（絕對）相移鍵控（Phase Shift Keying，PSK）；）；相對相移鍵控（或稱差分相移鍵控）相對相移鍵控（或稱差分相移鍵控）（Differential PSK，DPSK）。）。returnreturn表示方式表示方式信息的編碼信息的編碼returnType A在在PCDPICC通信時為變形密勒通信時為變形密勒編碼，編碼，而而PICCPCD通信時為曼側(cè)斯特編碼方通信時為曼側(cè)斯特編碼方式。式。Type B采用非歸零編碼（采用非歸零編碼（NRZ）方）方式。式。return PICC通過電感耦合區(qū)與通過電感耦合區(qū)與PCD進(jìn)行通信，進(jìn)行通信，采用副載波的負(fù)載調(diào)制方式。采用副載波的負(fù)載調(diào)制方式。

5、 在在PICC中，利用中，利用PCD發(fā)射的載波生成發(fā)射的載波生成副載波（頻率為副載波（頻率為fs），副載波在卡中用開通），副載波在卡中用開通/斷開負(fù)載的方法實現(xiàn)的。斷開負(fù)載的方法實現(xiàn)的。調(diào)制方式與調(diào)制方式與PCDPICC通信大為不同，有通信大為不同，有另外兩種形式：另外兩種形式：負(fù)載調(diào)制；負(fù)載調(diào)制；使用副載波的負(fù)載調(diào)制。使用副載波的負(fù)載調(diào)制。 return表示方式表示方式return信息的編碼信息的編碼信息的編碼采用信息的編碼采用曼徹斯特曼徹斯特編碼。編碼。returnISO/IEC 14443 包括：包括：lPICC進(jìn)入進(jìn)入PCD場的轉(zhuǎn)換過程，即登記；場的轉(zhuǎn)換過程，即登記；l在在PCD與與P

6、ICC之間進(jìn)行通信的初始化階段用的之間進(jìn)行通信的初始化階段用的字節(jié)格式、幀和時序；字節(jié)格式、幀和時序；l初始化初始化REQ和和ATQ（命令和應(yīng)答）的內(nèi)容；（命令和應(yīng)答）的內(nèi)容；l多張卡中檢出多張卡中檢出1張卡并與之通信的方法；張卡并與之通信的方法；lPCD與與PICC進(jìn)行初始化通信的其他參數(shù)；進(jìn)行初始化通信的其他參數(shù)；l加速從多卡中選出加速從多卡中選出1張卡的可選方法。張卡的可選方法。return 為檢出進(jìn)入為檢出進(jìn)入PCD能量場的能量場的PICC，PCD重復(fù)發(fā)出請求命令重復(fù)發(fā)出請求命令REQA/REQB，并，并查尋應(yīng)答查尋應(yīng)答ATQA/ATQB，這一過程稱為，這一過程稱為“polling”。

7、return （1） PCD發(fā)送的最后一個間隙發(fā)送的最后一個間隙Pause結(jié)束結(jié)束和和PICC發(fā)送的起始位的第一個調(diào)制邊之發(fā)送的起始位的第一個調(diào)制邊之間的時間應(yīng)遵守規(guī)定，如圖間的時間應(yīng)遵守規(guī)定，如圖5.5。return該時序的應(yīng)用范圍：該時序的應(yīng)用范圍：lREQA命令應(yīng)答；命令應(yīng)答；lWake-up命令應(yīng)答；命令應(yīng)答；lAnticollision 命令應(yīng)答；命令應(yīng)答；lSelect 命令應(yīng)答。命令應(yīng)答。return 相反方向傳送的兩幀，其最后一位的上相反方向傳送的兩幀，其最后一位的上升邊與下一幀起始位下降邊間的最小時間。升邊與下一幀起始位下降邊間的最小時間。 REQA幀和幀和WAKE-UP幀幀

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位數(shù)據(jù)，低位先發(fā)送；位數(shù)據(jù)，低位先發(fā)送；l通信結(jié)束位通信結(jié)束位E；l無奇偶校驗位。無奇偶校驗位。return 標(biāo)準(zhǔn)幀標(biāo)準(zhǔn)幀 用于用于數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換，其組成：，其組成：l通信起始位通信起始位S；ln（8個數(shù)據(jù)位奇校驗位），個數(shù)據(jù)位奇校驗位），其中其中n1；l通信結(jié)束位通信結(jié)束位E。 當(dāng)至少有兩個當(dāng)至少有兩個PICC發(fā)出不同的比特樣發(fā)出不同的比特樣本（位串）到本（位串）到PCD時，就能檢測到?jīng)_突。時，就能檢測到?jīng)_突。return 滿足以下規(guī)則：滿足以下規(guī)則：return 比特防沖突幀的位組織和傳送比特防沖突幀的位組織和傳

9、送 數(shù)據(jù)位的兩部分可在任意位置分開，數(shù)據(jù)位的兩部分可在任意位置分開，分兩種情況：分兩種情況：returnS 110010011 000000100 010011000 000010000110101010101100110001000101ESEL93NVB40UID032UID110UID2ABUID3CDBCC44舉例：舉例：returnS 11001001 1 000000100 010011000 000010000 ESELNVBUID0UID1S 11010101 0 101100110 001000101 E標(biāo)準(zhǔn)幀，在第標(biāo)準(zhǔn)幀，在第4個完整數(shù)據(jù)字節(jié)后分開個完整數(shù)據(jù)字節(jié)后分開防沖突

10、幀，第防沖突幀，第1部分：部分：PCD到到PICC 發(fā)送的第發(fā)送的第2位位發(fā)送的第發(fā)送的第1位位防沖突幀，第防沖突幀，第2部分：部分：PICC到到PCD return其中：其中： SEL：選擇命令代碼；：選擇命令代碼； NVB：有效位數(shù)量；：有效位數(shù)量； UID0：標(biāo)識符；：標(biāo)識符； BCC：校驗位。：校驗位。低位在前，高位在后。低位在前，高位在后。returnS 11001001 1 000000100 01001 ESELNVBUID0UID1S1000000010000110101010101100110 001000101 E標(biāo)準(zhǔn)幀，在第標(biāo)準(zhǔn)幀，在第2個數(shù)據(jù)字節(jié)第個數(shù)據(jù)字節(jié)第5個數(shù)據(jù)位

11、分開個數(shù)據(jù)位分開防沖突幀，第防沖突幀，第1部分：部分：PCD到到PICC 發(fā)送的第發(fā)送的第2位位發(fā)送的第發(fā)送的第1位位防沖突幀，第防沖突幀，第2部分：部分：PICC到到PCD 不加校驗位不加校驗位return PICC由于缺少載波能量而處于斷電狀態(tài)，由于缺少載波能量而處于斷電狀態(tài)，也不發(fā)射副載波。也不發(fā)射副載波。 電磁場激活后延遲電磁場激活后延遲toRA時間，時間，PICC進(jìn)入進(jìn)入IDLE狀態(tài)。狀態(tài)。returnQ：何謂休眠狀態(tài)？：何謂休眠狀態(tài)？A：此時此時PICC加電，加電，同時對已被調(diào)制的信號解調(diào)，同時對已被調(diào)制的信號解調(diào)，并認(rèn)識來自并認(rèn)識來自PCD的的REQA和和WAKE-UP命令。命令

12、。returnl當(dāng)收到一個有效的當(dāng)收到一個有效的REQA或或WAKE-UP命令，命令，就進(jìn)入就進(jìn)入READY狀態(tài)。狀態(tài)。l當(dāng)當(dāng)PICC的的UID（唯一標(biāo)識符）被（唯一標(biāo)識符）被PCD發(fā)來的發(fā)來的Selection命令選中時，就退出本狀態(tài)。命令選中時，就退出本狀態(tài)。l 當(dāng)當(dāng)PICC的的UID被被PCD選中時就進(jìn)入本狀態(tài)。選中時就進(jìn)入本狀態(tài)。l 在激活狀態(tài)，完成本次應(yīng)用的全部操作。在激活狀態(tài)，完成本次應(yīng)用的全部操作。return POWER OFF IDLE 狀態(tài)狀態(tài) HALT 狀態(tài)狀態(tài)REQA命令命令 READY 狀態(tài)狀態(tài) ACTIVE 狀態(tài)狀態(tài)防沖突循環(huán)防沖突循環(huán)Select 命令命令HALT

13、 命令命令應(yīng)應(yīng) 用用Wake-up 命令命令returnreturn 這兩條命令都是使卡進(jìn)入這兩條命令都是使卡進(jìn)入Ready狀態(tài)，差別是狀態(tài)，差別是REQA命令從命令從IDLE進(jìn)入進(jìn)入Ready狀態(tài)，而狀態(tài)，而Wake-up從從Halt進(jìn)入進(jìn)入Ready狀態(tài)。狀態(tài)。 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能量場范圍內(nèi)的所有能量場范圍內(nèi)的所有PICC同步發(fā)同步發(fā)出出ATQA應(yīng)答，長度為應(yīng)答，長度為2字節(jié)。字節(jié)。b7b6b5b4b3b2b1說明說明“26”REAQ01001101010010“52”Wake-upreturnreturn b16 b9b8b

14、7b6b5b4b3b2b1RFU保留于將來保留于將來置置0UID大小比特幀大小比特幀RFU比特幀防沖突比特幀防沖突（只有（只有1位置位置1）UID大小是可變的，由大小是可變的，由b8b7決定。決定。b8b7=00，UID=1；b8b7=01，UID=2；b8b7=10，UID=3；return PCD接收接收ATQA應(yīng)答，應(yīng)答，PICC進(jìn)入進(jìn)入READY狀態(tài)，執(zhí)行防沖突循環(huán)操作。狀態(tài)，執(zhí)行防沖突循環(huán)操作。return PCD發(fā)出防沖突命令的目的是想從發(fā)出防沖突命令的目的是想從PICC得到卡的得到卡的UID CLn的一部分或全部，從而選出一張卡。的一部分或全部，從而選出一張卡。returnATQ

15、的的b8b7UID的大小的大小最大級聯(lián)最大級聯(lián)CLUID的字節(jié)的字節(jié)數(shù)數(shù)0001101231234710見教材見教材 P 124 returnb8b7b6b5b4b3b2b1說明說明 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”選擇選擇UID CL1“95”選擇選擇UID CL2“97”選擇選擇UID CL3 其中高其中高4位代表字節(jié)數(shù)，低位代表字節(jié)數(shù)，低4位表示位數(shù)。位表示位數(shù)。SEL和和NVB字節(jié)也包括在字節(jié)數(shù)內(nèi)。因此，最字節(jié)也包括在字節(jié)數(shù)內(nèi)。因此，最小字節(jié)數(shù)為小字節(jié)數(shù)為2；最大字節(jié)數(shù)為；最大字節(jié)數(shù)為7，此時，此時NVB后后面有面有

16、40個數(shù)據(jù)為（表示個數(shù)據(jù)為（表示UID CLn），表明是），表明是Select命令。命令。return 靠靠NVB來區(qū)分來區(qū)分SEL和和ANTICOLLISION 命令命令當(dāng)當(dāng)NVB40 為為 SEL命令；命令； NVB40 為為 ANTICOLLISION 命令命令returnreturn 開開 始始發(fā)送發(fā)送REQA接收接收ATQA選擇選擇UID CL1完成比特幀防沖突完成比特幀防沖突檢測檢測ATQA專用幀和專用幀和協(xié)議協(xié)議CL+1定義在定義在ISO/IEC 144434中命令中命令專用防沖突專用防沖突比特幀防沖突比特幀防沖突UID完整完整UID不完整不完整檢測檢測SAKPCD初始化和防沖突

17、初始化和防沖突returnSAK是一個標(biāo)準(zhǔn)幀，結(jié)構(gòu)如下：是一個標(biāo)準(zhǔn)幀，結(jié)構(gòu)如下：SAKCRC1字節(jié)字節(jié)2字節(jié)字節(jié)SAK的編碼：的編碼：b8b7b6b5b4b3b2b1RFU附加附加信息信息RFUB3=0, UID 完整完整B3=1, 還有部分還有部分 UID CLn需確認(rèn)需確認(rèn)RFUreturn要求：課堂看書，基本掌握流程。要求：課堂看書，基本掌握流程。請見例題：請見例題：return例題例題1：假設(shè)在：假設(shè)在PCD場中有場中有2張張PICC卡，卡， 試說明初始化和防沖突過程。試說明初始化和防沖突過程。已知已知： PICC1的的UID 大小：大?。?，UID0=“10” PICC2的的UID

18、大?。捍笮。?約定：約定：PCD to PICCPICC to PCD（ ）b發(fā)送的第發(fā)送的第1位（最低位）位（最低位）return 比特幀防沖突選擇時序如圖所示，操作比特幀防沖突選擇時序如圖所示，操作分三階段：分三階段：（1）Request（PCD發(fā)送請求命令）發(fā)送請求命令）REQAATQAPICC #1b1（10000000 00000000）b16卡卡1采用比特防沖突，采用比特防沖突，b8b7=00, UID1ATQAPICC #2b1（10000010 00000000）b16卡卡2采用比特防沖突，采用比特防沖突，b8b7=01, UID2 26所有卡所有卡PICC應(yīng)答應(yīng)答ATQAre

19、turn （2）Anticollision loop, cascade level 1（防沖突循環(huán)（防沖突循環(huán)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響應(yīng)，故不沖突響應(yīng)，故不沖突PCD發(fā)防沖突命令發(fā)防沖突命令return （3）Anticollision loop, cascade level 2（防沖突循環(huán)（防沖突循環(huán)CL2） 95SELNVB 20PICC #2UID3UID4UID5UID6BCCSELNVBCT UID0UID1UID2BCCCRC-ASEL命令命令SAK CRC-Ab1（ 0 ）b8 b3=0, UID 完整完整 95 70現(xiàn)在已完整，從現(xiàn)在已完整，從UID0UID6“7”最大字節(jié)數(shù)，表最大字節(jié)數(shù)，表5.8 卡應(yīng)

21、答卡應(yīng)答SAK，指出，指出UID完整，從完整，從Ready狀態(tài)轉(zhuǎn)換到狀態(tài)轉(zhuǎn)換到Active狀態(tài)狀態(tài)return return本節(jié)將繼續(xù)討論本節(jié)將繼續(xù)討論Active狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換（從（從Active狀態(tài)轉(zhuǎn)換到狀態(tài)轉(zhuǎn)換到HALT狀態(tài)）。狀態(tài)）。分分Type A 和和Type B兩種情況。兩種情況。遵照遵照ISO/IEC 14443 中為中為PICC Type A 和和Type B定義的格式。定義的格式。returnreturn PCD檢查檢查SAK字節(jié)；字節(jié)； 如果如果SAK已根據(jù)已根據(jù)UID選中了一張卡選中了一張卡PICC； PCD將發(fā)送將發(fā)送RATS； PICC發(fā)送發(fā)送ATS應(yīng)

22、答應(yīng)答RATS。 PCD檢查到不支持該檢查到不支持該PICC ； 將置將置PICC于于HALT狀態(tài)；狀態(tài)； PCD檢查到不支持該協(xié)議；檢查到不支持該協(xié)議； 將使用將使用PPS將將PICC轉(zhuǎn)到另一個協(xié)議。轉(zhuǎn)到另一個協(xié)議。情況情況1情況情況2return PICC完成一次交易之后，將被置于完成一次交易之后，將被置于HALT狀態(tài)。狀態(tài)。 從從PCD角度觀察角度觀察PICC Type A的激活的激活順序。順序。 見圖見圖 P138。return自學(xué)自學(xué)return數(shù)據(jù)分組的幀結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)分組的幀結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)傳送控制；數(shù)據(jù)傳送控制；專用接口控制。專用接口控制。return物理層交換字節(jié)遵循物理層交換字節(jié)遵循

23、14443-3；數(shù)據(jù)鏈路層交換分組；數(shù)據(jù)鏈路層交換分組；會話層結(jié)合數(shù)據(jù)鏈路層；會話層結(jié)合數(shù)據(jù)鏈路層；應(yīng)用層處理命令，在任一方向至少應(yīng)用層處理命令，在任一方向至少交換一個分組或分組鏈。交換一個分組或分組鏈。return 分組是幀的專有類型，是一個有效的分組是幀的專有類型，是一個有效的T=CL的數(shù)據(jù)格式。的數(shù)據(jù)格式。return該字段是必備的，最多由該字段是必備的，最多由3個字節(jié)構(gòu)成。個字節(jié)構(gòu)成。協(xié)議控制字節(jié)協(xié)議控制字節(jié)PCB （protocol control byte）（）（必備必備）；）；卡標(biāo)識符卡標(biāo)識符CID（Card Identifier）（）（可選可選）；）；結(jié)點地址字段結(jié)點地址字段N

24、AD （Nade Address）（）（可選可選）；）；return returnb8b7 00（ b5 更多數(shù)據(jù)位需傳送更多數(shù)據(jù)位需傳送b4 后面有后面有CID（b4=1）b3 后面有后面有NAD（b3=1）b2 1？0b1 分組號（分組號（1位，二進(jìn)制表示）位，二進(jìn)制表示）returnb8b7 10（ b5 00（無錯誤）、（無錯誤）、11（EDC，奇偶錯），奇偶錯）b4 后面有后面有CID（b4=1）b3 后面有后面有NAD（b3=1）b2 1？0b1 分組號分組號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信息字段是可選的。信息字段是可選的。如有如有INF，與，與I-block對應(yīng)，為應(yīng)用數(shù)據(jù)；對應(yīng)，為應(yīng)用數(shù)據(jù)； 與與S-block對應(yīng)，為狀態(tài)數(shù)據(jù)；對應(yīng)，為狀態(tài)數(shù)據(jù)；return其中其中WTXM為等待時間擴展倍增因子為等待時間擴展倍增因子returnPCD發(fā)送發(fā)送PICC發(fā)送發(fā)送PCD發(fā)送發(fā)送return參見教材參見教材 P 144l在激活之后，在激活之后，PCD獲得發(fā)送權(quán)。獲得發(fā)送權(quán)。l無論無論PCD或或PICC在發(fā)送一分組后，在發(fā)送一分組后，將處于接收方式。將處于接

26、收方式。l當(dāng)當(dāng)PCD或或PICC接收一分組或接收一分組或FWT超時，將獲得發(fā)送權(quán)。超時，將獲得發(fā)送權(quán)。returnlI-block包含一分組號（包含一分組號（1位），起始值對位），起始值對PCD為為0，對，對PICC為為1。如確認(rèn)已接收到。如確認(rèn)已接收到一個一個I-block或一個或一個R-block，分組號將改，分組號將改變。變。lPCD檢查每一次接收到的檢查每一次接收到的I-block或或R-block的號碼，假如該的號碼，假如該block的號碼與期望的號碼與期望號不相等，則重發(fā)最后一個分組。號不相等，則重發(fā)最后一個分組。lPICC不必檢查所接收的分組號碼，在發(fā)不必檢查所接收的分組號碼，在

27、發(fā)送后面的送后面的block，指出有錯的，指出有錯的R-block帶有帶有下一個期望的分組號。下一個期望的分組號。return PCD在激活狀態(tài)可同時處理幾張卡，可在激活狀態(tài)可同時處理幾張卡，可直接在幾張卡之間接通而不需為解除當(dāng)前已直接在幾張卡之間接通而不需為解除當(dāng)前已激活的卡和激活新卡多花時間。激活的卡和激活新卡多花時間。 在關(guān)閉場之前，所有激活的卡都應(yīng)處于在關(guān)閉場之前，所有激活的卡都應(yīng)處于HALT狀態(tài)。狀態(tài)。return說明：說明：1、鏈接、鏈接l鏈接功能允許鏈接功能允許PCD或或PICC發(fā)送的信息長發(fā)送的信息長度比度比FSD或或FSC規(guī)定的最大分組長度還要規(guī)定的最大分組長度還要長。長。l如如FCD或或FICC要發(fā)送的信息長度長于要發(fā)送的信息長度長于1個分組的最大值，將信息分成幾組。個分組的最大值，將信息分成幾組。l每組長度各自等于每組長度各自等于FSD或或FSC，并利用鏈，并利用鏈接功能。接功能。lI-block PCB中的中的M1時，將被時，將被R-block確認(rèn)。確認(rèn)。returnM=1 在以后分組中有鏈接數(shù)據(jù)。在以后分組中有鏈接數(shù)據(jù)。M0 鏈的最后一個分組。鏈的最后一個分組。I（M）x 分組號為分組號為x的的R-block表示確認(rèn)