无线射频卡的原理与应用
0 引言
IC卡在人们的日常活动里非常普遍，它的发展过程从最初的接触式存储介质，到后来的加密卡片，目前正逐步转向非接触式卡片以及具备中央处理单元的卡片。无线IC卡通过非接触手段运作，它借助射频技术达成射频卡同读写设备间的信息交互，相较于条码、磁卡等先期或同时期的识别方式，展现出作用距离远、无需接触、数据处理效率高等长处，因此此类尖端产品除可用于机密、金融产品外，还能普遍应用于家用电器、身份凭证管理、防盗窃警报、电子防伪标识、动物耳标识别等众多场合。本文以型号为BL75R06SM的无线射频识别芯片为例，该芯片的工作频率为13．56MHz，接下来将阐述无线射频卡的长处、核心构造、运行机制以及实际用途。
1 无线射频卡的优点
无线射频识别技术通称RFID，属于非接触式自动识别方法，其核心运作方式是借助射频信号与电磁场间的空间耦合及传播特点，达成对目标物体的自动辨识，这项技术融合了多个学科领域及多种技术手段。无线的集成电路卡，也称作便捷卡、感应式卡片、非接触式卡片、无线射频卡、智能卡，它将无线射频识别手段与集成电路技术紧密融合，攻克了无源式（卡片内部没有电源）且无需接触的技术难题，是电子设备领域的一项重大创新，其具备以下长处：
无线IC卡性能稳定可靠。它和读卡设备无需物理接触，因而排除了因接触读卡设备而引发的各类问题。比如，强行插卡，异物误入，尘埃或油渍造成读卡错误或接触不畅等情况。
IC卡上没有裸露的芯片，因此不必担忧芯片会掉落，也不需要担心静电导致击穿，更不会因为弯曲而损坏。
使用起来非常便捷。当设备在距离读卡器三十至二百毫米的范围内轻微摆动，持续时间不超过十毫秒时，便能实现与读卡器的双向交互，所以即便将公交卡置于钱袋之中，依然可以进行刷卡操作。
处理效率高，内置高效抗干扰系统，可避免卡体间信息混淆，其数据读取与写入过程仅需不足十毫秒，完成验证和交互的总时长也少于百分之一百毫秒。
它的加密效果很出色，芯片里面储存着64位的资料信息，其中包括一个9位的标识符、40位的实际内容以及14位的检验码，并且还带有一个终止符，它的序列码是独一无二的，生产厂商在芯片出厂时会将这个序列码固定下来开yunapp体育官网入口下载手机版，一旦固定就不能再更改了IC卡同读写器之间运用相互认证体系，就是读写器确认IC卡的合规性，不合规的卡不能进入系统执行业务，这种做法具备很高的安全程度、隐秘程度和实用性。
2 BL75R06的功能特点
BL75R06SM是一种8kbE2PROM的无线加密存储芯片，包含射频通信端口、数字逻辑控制单元（含安全管理模块）以及8kb的E2PROM存储部分，这些功能被整合在单一芯片封装内。图1展示了BL75R06的内部构造布局。该器件在实际使用中直接安装在由线圈构成的天线系统上，实现无线数据交互，其有效读写范围为10厘米。
射频通信接口包含天线引入的射频部分，以及整流、稳压、调制与解调功能，还包括上电复位和时钟系统；数字逻辑控制模块涵盖应答请求、冲突防范、功能选择、身份验证和访问权限管理，同时具备控制与运算单元，并配备RAM、ROM和密码处理单元；E2PROM存储器部分则由接口电路和8kb容量的存储芯片构成。
BL75R06的射频端口满足ISO／IEC14443TypeA的规范，该芯片无需配备电池，能够通过接收读卡器发出的能量来完成启动，并且可以无线传送芯片内部的识别码以及必要的信息资料；其工作距离能够达到十厘米，不过具体距离会受到天线几何构造和功效的影响；运作的频率设定为十三点五六兆赫兹；信息传递的速度为每秒一百零六千比特；运用十六位CRC校验、奇偶校验、位编码、位计数等手段来保障传输内容的完整与可靠；一般完成一次交易所需的时间，包含备份管理的时间总共不会超过一百毫秒。E2PROM被划分为16个区域，每个区域再细分为4个部分，每个部分包含16个字节；各个存储部分的访问权限允许客户自行设定；数据的保存期限至少能持续10年；可承受的擦除操作次数至少达到10万次。
BL75R06兼容ISO14443 TypeA无线连接方式，同时适配飞利浦规定的卡片感应单元。
3 IC卡的主要架构与安全体系
IC卡主要由铜质环状天线构成，该天线通过印刷电路板腐蚀成型，同时带有裸芯片，二者组合在一起，外部采用彩色塑料进行封装。
IC卡的天线形态和线圈数量与其工作频段紧密相连，既要求严谨的推算，又需深厚的实践认知，还要确保同芯片的适配性。在初步构建时，必须借助网络测试仪来检验并修正天线的构造形态以及网络适配状况。
为了确保高度安全，BL75R06运用了遵循ISO／IEC DIS9798—2标准的三重交叉验证机制，这种机制能够实现多方间的相互确认，增强了整体安全性。
(1)读卡器先确定要访问的扇区，然后选择密钥A或密钥B；
第一重步骤在于，从扇区的Trailer块中提取密钥和访问条件，同时向读卡器发送一个随机数。
第三重流程是读卡设备先运用密钥配合额外信息来推算卡片产生的反馈，随后向卡片发出一个反馈信号，并且再传输一个随机数值。
第三重验证卡读卡器的反馈，接着运算一个数据，然后传送给读卡设备。
(5)读卡器再验证卡的响应；
操作流程结束后，发出首个随机数值时，卡与读卡设备之间的交互便转为安全传输。
4 通信工作原理
射频识别是无线电频率识别的别称，运用无线电波实施识别操作。射频识别系统一般包含读卡器与应答器这两个主要构成部分，基础构成如图3所示。读卡器也可称作非接触式IC卡读写终端，通常由电源单元、微处理器单元、天线板单元等构成，并借助外围接口同计算机设备建立连接。应答器属于一种感应式卡片，卡片内部装有感应线圈，也就是天线，同时配备了用于记录应用相关数据的存储单元，这种卡片本身不含有源动力，一旦它进入读卡器的电磁作用区域，就能够借助耦合的无线电波获取能量，通过整流和稳压处理，从而获得运行所需的电力。
无线射频卡的工作过程为：
读卡设备持续向外辐射特定频率为13．56兆赫的电磁信号，该频率固定不变。
配备BL75R06元件的无线射频卡，其天线串联谐振频率，同读卡器发射信号的频率一致，一旦该卡进入读卡器的作用范围，在电磁感应影响下，谐振回路便会引发共振现象。
卡内电容承受共振影响产生负荷，电容的另一端连接着单向导通的电子泵，该泵负责将电容内的电荷传输至另一个电容进行储存，当积累的电荷量达到2伏特时，这个电容便具备供电能力，能够为集成电路供应运行所需的电压。
BL75R06芯片借助天线与读卡器建立联系，读卡器发出指令，芯片内部数字逻辑控制单元依据目标扇区的访问权限设定，判定指令能否执行，随后传送对应信息或数据。
读卡设备向作业区域射频场内全部卡片发出查询应答的指令，非接触式智能卡在通电之后，依据ISO／IEC14443A规范的ATQA，能够应答查询指令。读卡器在防冲突流程中检测卡的识别码，当读卡器作用范围内存在多张卡时，依据每张卡的唯一识别码进行区分，从中确定一张卡作为后续指令的执行目标，其余未选中的卡则切换至预备状态，等待后续的指令信号。
读卡设备发出选择指令后，确定一张卡片完成验证并对关联的存储单元实施处理，卡片会反馈ATS编码开元ky888棋牌官网版，此编码标示所选卡片的规格。卡片选定之后，读卡设备依据需要访问的存储区域，运用相应的密钥开展三方交互确认开yun体育官网入口登录app，验证成功之后，对存储单元的所有操作均会进行加密。验证成功即刻执行读取数据块、写入数据块、增加、减少、复原、迁移、终止等操作。增加操作将区块里的数值加上某个数，然后把计算后的结果存入一个暂时的存储单元里；减少操作会从区块里的数值中扣除某个数，再把运算结果放到一个暂时的存储单元里；取出操作会把区块里的数值搬运到暂时的存储单元中；传送操作会把暂时的存储单元里的内容写入到某个指定的区块里。无线通信保障数据传输可靠性，其方法包括运用16位CRC校验信息块，并为每个字节附加奇偶校验位。读卡器与智能卡间的通信过程，依照图4所示流程执行交易。
图4读卡器和智能卡通信工作交易流程
5 无线射频卡的广泛应用
无线射频卡在近距离内运行，借助智能卡天线与读卡器天线的电磁感应（一种类似变压器的方式）从发射天线获取能量和下行指令，通过负载调制技术向读卡器反馈信息，而且工作频率越高，读卡器与卡片的通信效率就越高，系统运行时间则越短。
近些年，13．56MHz的RFID无线射频卡，在智能卡、消费卡、题材卡领域，越来越受到青睐。各种购物凭证、校园证件、网络场所卡、通讯号码卡、能源补充卡、停车场凭证、公共交通卡、出入管理系统卡等，已深度融入大众日常活动，广泛用于各类身份证明、电子支付载体、自动扣费装置以及公共交通自动购票与验证环节，是现代生活中不可或缺的电子支付工具和身份验证关键标识物。该设备兼容ISO14443 TypeA无线通信协议，适配飞利浦品牌读卡芯片。非接触式卡片的普及推动了金卡市场从传统接触式向现代近距离非接触式转变，据预测，基于13．56MHz频率的RFID近距离非接触卡领域将迎来迅猛的发展。
