刷卡模块

一 、射频识别卡

射频识别卡（简称射频卡、RFID 卡），也被称作非接触式 IC 卡（Contactless SmartCard，CSS）或非接触 IC 卡、非接触卡、感应卡，诞生于 20 世纪 90 年代初。由于成功地结合射频识别技术和 IC 卡技术，解决了无源（卡内无电池）和免接触的难题，RFID 卡拥有磁卡和接触式 IC 卡不可比拟的优点。其一问世便立即引起广泛关注，并以惊人的速度得到推广应用。RFID 卡由 IC 芯片、感应天线组成，完全密封在一个标准 PVC 卡片中，无外露部分 。

二、优点

与接触式 IC 卡相比，RFID 卡具有以下优点：
(1) 高可靠性：由于无触点，避免了由接触读写而产生的各种故障。提高了抗静
电和环境污染(如油烟、灰尘、水汽等)的能力，因此提高了使用的可靠性、读写设备和卡片的使用寿命。
(2) 易用性：操作方便、快捷，无需插拔卡，完成—次操作只需 0.1～0.3 秒。
使用时，卡片可以任意方向掠过读写设备表面。
(3) 高安全性：序列号是全球唯一的．出厂后不可更改。卡与读写设备之间采用
双向互认验证机制：即读写器验证卡的合法性，同时卡验证读写器的合法性。通讯过 程中所有的数据都加密。卡片上不同分区的数据可用不同的密码和访问条件进行保护。
(4) 高抗干扰性：对有防冲突电路的 RFID 卡，在多卡同时进入读写范围内时，
读写设备可一一对卡进行处理，抗干扰性高。
(5) 一卡多用：卡片上的数据分区管理，可以很方便的实现一卡多用、一卡通。
(6) 多种工作距离：作用距离从几厘米到几米，适应不同的应用场合。

三、应用场合

RFID 卡以其方便交易、速度快、应用领域广而增长迅速，从长远角度看，RFID卡将会替换目前广泛使用的接触式 IC 卡。在国内，RFID 卡主要应用在公共交通、身份识别、门禁控制等领域。
(1) 公共交通 RFID 卡应用潜力最大的领域之一就是公共交通领域例如公交、
地铁，乘客将 RFID 卡做的电子车票放在钱包或者包里就可以检票，方便快捷。公交经营者也宜于管理、减少支出。
(2) 身份识别 使用 RFID 卡做为身份识别方式，比一般的证件卡片具有更高的防伪性，存储更多信息，便于管理。我国第二代公民身份证即采用 RFID 卡，卡中输入生物特征信息及身份信息，以进一步加强防伪，同时便于全国实时管理。
(3) 门禁控制 采用基于 RFID 卡的控制系统，可以自动检查每个人进入大楼、管理区的准入权限，并记录出入时间。
另外，还有高速公路收费，停车场收费，加油站收费，智能卡水表、电表、煤气表等应用，使用非接式 IC 卡都是首选。RFID 卡的应用前景日益广泛，其应用关键需要大量的读写设备。

四、工作原理

RFID 卡读写设备（或称阅读设备、读写器）是连接 RFID 卡与应用系统间的桥梁，是 RFID 卡应用中至关重要的一个环节。RFID 卡读写设备的基本任务就是启动 RFID卡，与 RFID 卡建立通信，在应用系统和卡片间传递数据。RFID 卡读写器将要发送的信息编码后加载到一固定频率的载波上，当 RFID 卡（卡片内有一个谐振电路，其频率与读写器发送的载波频率相同）进入读写器的工作区域后，谐振电路产生共振并产生电荷积累，当电荷积累到一定数值时，就能为 RFID 卡内的电路提供工作电压，使 IC 卡内的芯片开始正常工作，处理读写器发送的数据信息。

五、完整的RFID卡读写设备组成部分

(1)MCU：MCU 是读写设备的数据处理控制核心。它不仅要控制射频处理模块完成对 RFID 卡的读写，还要负责通过通信接口与主机或应用系统进行通信以及对键盘、显示设备等其他外部设备的控制。
(2) 射频处理模块：射频处理模块负责射频信号的处理和数据的传输，完成对
RFID 卡的读写。射频处理模块可以采用厂商提供的专用模块或射频基站芯片。射频基站芯片即 RFID 卡读写芯片，也称射频读写芯片。
(3) 天线：天线的作用就是产生磁通量，为卡片提供电源，在读写设备和卡片之
间传送信息。天线的有效电磁场范围就是系统的工作区域。
(4) MCU 与主机的通信接口以及键盘、LED/LCD 显示等其它外部设备。

六、RFID 卡的国际标准

七、Type-A与Type-B区别

阅读器（PCD）和近耦合 IC 卡（PICC）之间的数据传输有两种完全不同的方法，ISO/IEC 14443 分别将其定义为 A 型（TypeA）和 B 型(TypeB)。一张 PICC 只需两种通信方法之一来支持，PCD 可以在两种通信方法间周期的转换来支持所有的卡。但在PCD 和 PICC 间通信的过程中不允许在两种方法间转换。
Type A 和 Type B 的主要区别在于载波的调制深度及二进制数的编码方式。A 型卡在阅读器向卡传送信号时，是通过 13.56MHz 的射频载波传送信号，采用改进的Miller 编码方式，通过 100%ASK 传送；当卡向阅读器传送信号时，使用振幅键控（ASK）调制 847kHz 的副载波传送，编码采用曼彻斯特编码。而 B 型卡在从阅读器向卡传送信号时，也是通过 13.56MHz 的射频载波信号，但采用的是 NRZ 编码方式，通过 10％ASK 传送；在卡向阅读器传送信号时，是通过对 NRZ 编码的数据流的 847kHz 副载波采用相位键控调制（BPSK）。Type A技术的主要厂商代表是 Philips公司，Type B 技术的主要代表是 Freescale 公司（原 Motorola 半导体）。

八、RFID卡―Mifare

Philips 是世界上最早研制 RFID 卡的公司，其 Mifare 技术已经被制定为 IS0／IEC14443 TYPE A国际标准。使用 Mifare 芯片的 RFID 卡占世界范围同类智能卡销量的 60%以上，在我国市场也占据着绝对优势。
Mifare 1卡片除了微型芯片 IC 及一个高效率天线外，无任何其它元件。卡片电路不用任何电池供电，工作时的能量由读写器天线发送频率为 13.56MHz 无线电载波信号，以非接触方式耦合到卡片天线上而产生电能，通常可达 2V 以上。标准操作距离高达 10cm，卡与读写器之间的通信速率高达 106Kbit/s。芯片设计有增／减值的专项数学运算电路，非常适合公共交通、地铁车站等行业的检票／收费系统，或充值钱包等多项应用，其典型交易时间最长不超过 100ms。
芯片内建 8K Bits=1kByte的 E2PROM 存储器。其空间被划分为可由用户单独使用的 16 个扇区。数据的擦写能力超过 10 万次以上，数据保存期大于 10 年，抗静电保护能力达2KV。
Mifare 1 卡的芯片在制造时具有全球唯一的序列号。具有先进的数据通信加密和双向密码验证功能。具有防冲突功能，可以在同一时间处理重叠在读写器天线有效工作距离内的多张卡片。
MF1存储区的示意图如下：

64个块按物理排序命名，序号从0块一直到63块。其中0块保存的是射频卡的序列号，出厂时由厂家直接写入，不能更改。另外，每个扇区的第4块是该扇区的密码存储块，其中包括两套密码以及密码读取控制字节。其余3块是数据块，可以存储数据并进行相应数据操作。

Mifare是NXP公司生产的一系列遵守ISO14443A标准的射频卡，包括Mifare S50、Mifare S70、Mifare UltraLight、Mifare Pro、Mifare Desfire等，由于Mifare的巨大影响力，业内有时把其它公司生产的遵守ISO14443A标准的射频卡也称为“Mifare”,尤其是Mifare S50卡片，几乎就是ISO14443A标准的代言人。Mifare系列卡片有时也根据卡内使用芯片的不同，Mifare UltraLight称为MF0，Mifare S50和S70称为MF1，Mifare Pro称为MF2，Mifare Desfire称为MF3。
Mifare S50的容量为1K字节，常被称为Mifare Standard，又被叫做Mifare 1，是遵守ISO14443A标准的卡片中应用最为广泛、影响力最大的的一员。S50的卡类型(ATQA)是0004H。Mifare S70的容量为4K字节。常被称为Mifare Classic，S70的卡类型(ATQA)是0002H。

九、MF1工作流程

	MF1的射频通信处理流程。首先，读写模块发Request询卡命令给天线工作范围内的所有卡片。卡片在上 电 复 位 （ Power OnReset,POR）后会响应这个询卡命令。在通过防冲突循环后，读写模块得到一张卡的序列号，于是根据该序列号选中一张卡。接下来，需要对准备访问的卡片的存储区 的密码进行鉴别。在通过了密码验证后，读写模块可以对该存储区的数据进行读、写、增值、减值以及挂起等操作。