非接触式IC卡的工作原理与技术
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➢ TypeB：以ST（意法半导体）、MOTOROLA、 ATMEL、韩国SAMSUNG和日本的NEC等公司为代 表。
ISO/IEC18000国际标准
❖ 18000-1：物理层 ❖ 18000-2：低于135KHz通信的空中接口的参数； ❖ 18000-3：在13.56MHz通信的空中接口的参数； ❖ 18000-4：在2.45GHz通信的空中接口的参数； ❖ 18000-5：5.8GHz通信的空中接口的参数； ❖ 18000-6：860-960MHz通信的空中接口的参数； ❖ 18000-7：433MHz通信的空中接口的参数；
（1）非接触卡如何取得工作电压。 （2）读写器与IC卡之间如何交换信息。 （3）防冲突问题：多张卡同时进入读写器发射
的能量区域（即发生冲突）时如何对卡逐一进 行处理。
非接触式IC卡与读写器接口电路
读
卡
写
内
器
嵌
天
天
线
线
读写器 PCD
卡 PICC
解调器
电 压 调 节
CLOCK 数据输入
VDD
GND
数据输出
非接触式IC卡系统构成
❖ 非接触式IC卡：数据载体，应答器
❖ 非接触式IC卡读写器：卡接口设备，阅读器， 寻呼器
数据
非接触式IC卡 读写器
时序 能量
非接触式IC卡
耦合元件 （线圈、微波天线）
非接触式IC卡的基本构成
❖ 非接触式IC 卡：芯片+天线+卡基
耦合元件
外壳 芯片
非接触式IC卡读写器的构成
❖ 操作快捷便利。 ❖ 动态处理。 ❖ 成本较高。
非接触式IC卡的分类
❖ 按片内IC：存储卡、逻辑加密卡、CPU卡 ❖ 按工作距离：密耦合卡、近耦合和疏耦合卡 ❖ 按工作频率的高低 ：125kHz的低频卡（30
kHz ~300 kHz），13.56MHz的高频或射频卡 （3MHz~30 MHz），915MHz、2.45GHz的超 高频卡（300MHz ~3GHz）、5.8GHz的微波 卡（>3GHz）。 ❖ 按卡内芯片供电方式：卡内带电池的有源卡和 卡内无电池、由读写器以无线感应方式供电的 无源卡 ❖ 按使用过程中的读写方式：只读卡（ID卡）和 读写卡 （带EEPROM）
（1）读写器发射激励信号（一组固定频率的电磁波），数字信 息调制在该射频信号上。
（2）IC卡进入读写器工作区内，被读写器信号激励。在电磁波 的激励下，卡内的LC串联谐振电路产生共振，从而使电容内有 了电荷，当所积累的电荷达到2V时，此电容可以作为电源为其 他电路提供工作电压，供卡内集成电路工作所需。（谐振、整 流、滤波、稳压）。
EM ID厚卡
EM ID薄卡
PHILIPS MIFARE 1卡
TI （德州仪器） Tag-it电子标签
手表卡与钥匙扣卡
不同频段射频卡的特点
非接触式IC卡的国际标准
IC 卡 CICC PICC VICC
读写器 CCD PCD VCD
国际标准 ISO /IE C 1 0 5 3 6 ISO /IE C 1 4 4 4 3 ISO /IE C 1 5 6 9 3
❖ I-CODE（电子标签）卡—— PHILIPS I-Code、上海贝岭 BL75R02
❖ SONY Felica卡——香港八达通、深圳通
❖ 中国二代身份证
目前125KHz的产品主要包括：
此外，还包括ATMEL的TEMIC卡系列、TI的低频标签、HITAG卡等。
非接触式IC卡工作原理
❖ 要解决的三大问题：
❖ 高频模块（发送器和接收器）、 ❖ 控制单元 ❖ 耦合元件（天线）
非接触式IC卡的特点
❖ 可靠性高、寿命长。
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。非接触式ID卡表面无裸露的芯 片，无须担心芯片脱落、静电击穿、弯曲、损坏等问题， 既便于卡片的印刷，又提高了卡片使用的可靠性。
读写距离 密 耦 合 （ 0~1cm） 近 耦 合 （ 7~10cm） 疏 耦 合 （ <1m）
工作频率 0~30MHz <135kHz,6.75MHz,13.56MHz, 27.125MHz
注释：ICC——集成电路卡 CICC——Close-Coupled ICC，紧密（密耦合）卡； PICC——Proximity ICC，称为接近（近耦合）卡； VICC——Vicinity ICC，称为邻近（疏耦合）卡。 CD ——Coupling Device，是读写器中发射电磁波的部分
场收费）、身份认证等场合，接触式IC卡越来越
明显的暴露出其弊端：
•容易磨损 •操作速度慢 •使用不方便
什么是非接触式IC卡？ Contactless ICC
❖ 非接触式IC卡是在卡中敷设天线，利用天线的接 收发射，与读写器的天线交换信号，实现一种无 线通讯，非接触式IC卡又被称为射频卡（RFC— —Radio Frequency Card），简称RF卡，非接触 式 IC 卡 系 统 被 称 为 射 频 识 别 系 统 （ RFID—— Radio Frequency Identification）。
目前13.56MHz的产品主要包括：
❖ ISO14443TypeA卡——Mifare 1 S50卡、Ultra Light卡 LEGIC Type A 卡、上海公交卡即华虹IC卡、复旦微电子 Type A 卡
❖ ISO14443TypeB卡——ATMEL RF020
❖ ISO15693（电子标签）卡——PHILIPS I-Code2、TI Tagit标签
ISO/IEC14443国际标准
现阶段ISO/IEC 14443（草案）主要有两个体系并存： ISO/IEC14443-Type A、ISO/IEC14443-TypeB。
➢ TypeA：以PHILIPS公司为代表，包括SIEMENS、 HITACHI、GEMPLUS、G&D和Schlumberger等公司
提纲
❖ 非接Hale Waihona Puke Baidu式IC卡概述
• 系统构成/分类/国际标准
❖ 非接触式IC卡工作原理
• 能量传递/信息传递/防冲突
❖ 非接触式IC卡芯片技术
• MIFARE 1
❖ 非接触式IC卡接口技术
• MIFARE 1
为什么要使用非接触式IC卡?
❖ 在频繁操作的场合，如门禁、考勤、小额电子钱
包（公交收费、食堂收费、高速公路收费、停车
ISO/IEC18000国际标准
❖ 18000-1：物理层 ❖ 18000-2：低于135KHz通信的空中接口的参数； ❖ 18000-3：在13.56MHz通信的空中接口的参数； ❖ 18000-4：在2.45GHz通信的空中接口的参数； ❖ 18000-5：5.8GHz通信的空中接口的参数； ❖ 18000-6：860-960MHz通信的空中接口的参数； ❖ 18000-7：433MHz通信的空中接口的参数；
（1）非接触卡如何取得工作电压。 （2）读写器与IC卡之间如何交换信息。 （3）防冲突问题：多张卡同时进入读写器发射
的能量区域（即发生冲突）时如何对卡逐一进 行处理。
非接触式IC卡与读写器接口电路
读
卡
写
内
器
嵌
天
天
线
线
读写器 PCD
卡 PICC
解调器
电 压 调 节
CLOCK 数据输入
VDD
GND
数据输出
非接触式IC卡系统构成
❖ 非接触式IC卡：数据载体，应答器
❖ 非接触式IC卡读写器：卡接口设备，阅读器， 寻呼器
数据
非接触式IC卡 读写器
时序 能量
非接触式IC卡
耦合元件 （线圈、微波天线）
非接触式IC卡的基本构成
❖ 非接触式IC 卡：芯片+天线+卡基
耦合元件
外壳 芯片
非接触式IC卡读写器的构成
❖ 操作快捷便利。 ❖ 动态处理。 ❖ 成本较高。
非接触式IC卡的分类
❖ 按片内IC：存储卡、逻辑加密卡、CPU卡 ❖ 按工作距离：密耦合卡、近耦合和疏耦合卡 ❖ 按工作频率的高低 ：125kHz的低频卡（30
kHz ~300 kHz），13.56MHz的高频或射频卡 （3MHz~30 MHz），915MHz、2.45GHz的超 高频卡（300MHz ~3GHz）、5.8GHz的微波 卡（>3GHz）。 ❖ 按卡内芯片供电方式：卡内带电池的有源卡和 卡内无电池、由读写器以无线感应方式供电的 无源卡 ❖ 按使用过程中的读写方式：只读卡（ID卡）和 读写卡 （带EEPROM）
（1）读写器发射激励信号（一组固定频率的电磁波），数字信 息调制在该射频信号上。
（2）IC卡进入读写器工作区内，被读写器信号激励。在电磁波 的激励下，卡内的LC串联谐振电路产生共振，从而使电容内有 了电荷，当所积累的电荷达到2V时，此电容可以作为电源为其 他电路提供工作电压，供卡内集成电路工作所需。（谐振、整 流、滤波、稳压）。
EM ID厚卡
EM ID薄卡
PHILIPS MIFARE 1卡
TI （德州仪器） Tag-it电子标签
手表卡与钥匙扣卡
不同频段射频卡的特点
非接触式IC卡的国际标准
IC 卡 CICC PICC VICC
读写器 CCD PCD VCD
国际标准 ISO /IE C 1 0 5 3 6 ISO /IE C 1 4 4 4 3 ISO /IE C 1 5 6 9 3
❖ I-CODE（电子标签）卡—— PHILIPS I-Code、上海贝岭 BL75R02
❖ SONY Felica卡——香港八达通、深圳通
❖ 中国二代身份证
目前125KHz的产品主要包括：
此外，还包括ATMEL的TEMIC卡系列、TI的低频标签、HITAG卡等。
非接触式IC卡工作原理
❖ 要解决的三大问题：
❖ 高频模块（发送器和接收器）、 ❖ 控制单元 ❖ 耦合元件（天线）
非接触式IC卡的特点
❖ 可靠性高、寿命长。
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。非接触式ID卡表面无裸露的芯 片，无须担心芯片脱落、静电击穿、弯曲、损坏等问题， 既便于卡片的印刷，又提高了卡片使用的可靠性。
读写距离 密 耦 合 （ 0~1cm） 近 耦 合 （ 7~10cm） 疏 耦 合 （ <1m）
工作频率 0~30MHz <135kHz,6.75MHz,13.56MHz, 27.125MHz
注释：ICC——集成电路卡 CICC——Close-Coupled ICC，紧密（密耦合）卡； PICC——Proximity ICC，称为接近（近耦合）卡； VICC——Vicinity ICC，称为邻近（疏耦合）卡。 CD ——Coupling Device，是读写器中发射电磁波的部分
场收费）、身份认证等场合，接触式IC卡越来越
明显的暴露出其弊端：
•容易磨损 •操作速度慢 •使用不方便
什么是非接触式IC卡？ Contactless ICC
❖ 非接触式IC卡是在卡中敷设天线，利用天线的接 收发射，与读写器的天线交换信号，实现一种无 线通讯，非接触式IC卡又被称为射频卡（RFC— —Radio Frequency Card），简称RF卡，非接触 式 IC 卡 系 统 被 称 为 射 频 识 别 系 统 （ RFID—— Radio Frequency Identification）。
目前13.56MHz的产品主要包括：
❖ ISO14443TypeA卡——Mifare 1 S50卡、Ultra Light卡 LEGIC Type A 卡、上海公交卡即华虹IC卡、复旦微电子 Type A 卡
❖ ISO14443TypeB卡——ATMEL RF020
❖ ISO15693（电子标签）卡——PHILIPS I-Code2、TI Tagit标签
ISO/IEC14443国际标准
现阶段ISO/IEC 14443（草案）主要有两个体系并存： ISO/IEC14443-Type A、ISO/IEC14443-TypeB。
➢ TypeA：以PHILIPS公司为代表，包括SIEMENS、 HITACHI、GEMPLUS、G&D和Schlumberger等公司
提纲
❖ 非接Hale Waihona Puke Baidu式IC卡概述
• 系统构成/分类/国际标准
❖ 非接触式IC卡工作原理
• 能量传递/信息传递/防冲突
❖ 非接触式IC卡芯片技术
• MIFARE 1
❖ 非接触式IC卡接口技术
• MIFARE 1
为什么要使用非接触式IC卡?
❖ 在频繁操作的场合，如门禁、考勤、小额电子钱
包（公交收费、食堂收费、高速公路收费、停车