TYPE B非接触式IC卡防冲突原理的研究与实现

前　言

　　非接触IC卡又称射频卡,是近几年发展起来的一项新技术,同时也是射频识别技术和IC卡技术有机结合的产物。非接触IC卡与条码卡、磁卡、接触式IC卡比较,具有高安全性、高可靠性、使用方便快捷等特点。卡与读写器在相对运动的情况下也可完成操作,在读写器天线的可识别范围之内,可能会同时出现多张卡片。如何完成每张可工作卡片的识别,并且进行正确的通信,这正是非接触智能卡的防冲突技术要解决的问题。

　　2　TYPE B非接触IC卡工作原理

　　非接触式IC卡由包括电感线圈或小型高频收发天线组成的射频电路、能量转换模块与微处理器系统组成。射频电路主要用来完成卡与读写设备的通信;能量转换模块用来从接收的射频信号中产生卡片工作所需的时钟信号和电源能量,其基本的工作原理是基于射频识别技术RF ID, RF场的工作频率为13. 56 MHz,读写器与卡之间采用异步半双工方式进行通信,采用的是调幅的调制方式。在ISO1443 - 2国际标准中定义的TYPE B 通信协议规定,从读写器到卡的信号调制方式采用ASK 10%,编码采用NRZ方式。从卡到读写器的信号调制方式采用BPSK,编码采用BPSK曼彻斯特方式。TYPE B 采用的ASK 10%的调制方式信号无载波休止,因此更加稳定,并且可以满足将来高速通信的要求。

　　3　多张卡片同时出现在终端操作范围内时防碰撞的实现方法

　　3. 1　防冲突过程的指令

　　TYPE B的防冲突是读卡器对进入其读写范围内的有效卡片按一定的顺序进行有条不紊的操作。在这个过程中,读卡器始终处于主动状态,通过一个命令集来管理与多张卡片的通信。卡片内部的操作系统,能够对读卡器发出的这组命令集进行处理。当读写器在检测到冲突发生时,读写器必须执行相应的防冲突(Anticollision)过程,以识别出每一张工作卡片,并准备进入传输协议的更高层, 以进行后续的通信过程。ISO /IEC14443 - 3协议中TYPE B用于防冲突过程的指令如下:

　　REQB /WUPB:用于查询天线工作区中的卡片,在指令中包含了AFI应用类标识符和时隙个数N 的信息,WUPB也可用于唤醒处于挂起状态的卡片。

　　SLOTMARKER:用于对处于指令中所包含的时隙N 的卡片发出查询命令。

　　ATQB:用于对卡片接收到的REQB /WUPB和SLOTMARKER指令进行响应。它除了给出应用数据和卡上支持的协议信息以外,还给出了在防冲突过程中用于区分卡片的4个字节的卡片唯一标识号PUP I。

　　ATTR IB:用于选择指令中的PUP I所指定的卡片。同时也给出了读写器端的协议信息和用于多卡片通信环境下的唯一信道标识CID。ATB:卡片发出的对于ATTR IB指令的响应。

　　HLTB:用于将卡片置于HALT挂起状态,处于挂起状态的卡片只对WUPB响应。

　　ATH:卡片发出的对于HLTB指令的响应。