NXP

【IoT】NFC 之 M1 非接触式 IC 卡性能浅析(S50)

2019-07-12 12:55发布

1、主要性能指标 容量为 8K BIT EEPROM(1K Byte) 分为 16 个扇区,每个扇区为 4 块,每块 16 个字节,以块为存取单位 每个扇区有独立的一组密码及访问控制 每张卡有唯一序列号,为 32 位 具有防冲突机制,支持多卡操作 无电源,自带天线,内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路 数据保存期为 10 年,可改写 10 万次,读无限次 工作温度:-20℃~50℃(湿度为 90%) 工作频率:13.56MHZ 通信速率:106 KBPS 读写距离:10 cm 以内(与读写器有关) 2、存储结构 M1 卡分为 16 个扇区,每个扇区由 4 块(块0、块1、块2、块3)组成,将 16 个扇区的 64 个块按绝对地址编号为 0~63,存储结构如下图所示: 第 0 扇区的块 0(即绝对地址 0 块),它用于存放厂商代码,已经固化,不可更改。 每个扇区的块 0、块 1、块 2 为数据块,可用于存贮数据。 数据块可作两种应用: 1) 用作一般的数据保存,可以进行读、写操作。 2) 用作数据值,可以进行初始化值、加值、减值、读值操作。 每个扇区的块 3 为控制块,包括了密码 A、存取控制、密码 B。具体结构如下:
每个扇区的密码和存取控制都是独立的,可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制。 存取控制为 4 个字节,共 32 位,扇区中的每个块(包括数据块和控制块)的存取条件是由密码和存取控制共同决定的,在存取控制中每个块都有相应的三个控制位,定义如下:
 
三个控制位以正和反两种形式存在于存取控制字节中,决定了该块的访问权限(如进行减值操作必须验证 KEY A,进行加值操作必须验证 KEY B 等)。 三个控制位在存取控制字节中的位置,以块 0 为例:
  数据块:
例如: 当块 0 的存取控制位 C10 C20 C30=1 0 0 时,验证密码 A 或密码 B 正确后可读; 验证密码 B 正确后可写,不能进行加值、减值操作。 控制块块3的存取控制与数据块(块0、1、2)不同,它的存取控制如下: 控制块: 例如: 当块 3 的存取控制位 C13 C23 C33=1 0 0 时,表示: 密码A:不可读,验证KEYA或KEYB正确后,可写(更改)。 存取控制:验证KEYA或KEYB正确后,可读、可写。 密码B:验证KEYA或KEYB正确后,可读、可写。 3、工作原理 卡片的电气部分只由一个天线和 ASIC 组成。 天线:卡片的天线是只有几组绕线的线圈,很适于封装到 IS0 卡片中。 ASIC:卡片的 ASIC 由一个高速(106KB 波特率)的 RF 接口,一个控制单元和一个 8K 位 EEPROM 组成。 工作原理: 读写器向 M1 卡发一组固定频率的电磁波,卡片内有一个 LC 串联谐振电路,其频率与读写器发射的频率相同,在电磁波的激励下,LC 谐振电路产生共振,从而使电容内有了电荷,在这个电容的另一端,接有一个单向导通的电子泵,将电容内的电荷送到另一个电容内储存,当所积累的电荷达到2V时,此电容可做为电源为其它电路提供工作电压,将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。 4、M1 射频卡与读写器的通讯                                                复位应答(Answer to request) M1射频卡的通讯协议和通讯波特率是定义好的,当有卡片进入读写器的操作范围时,读写器以特定的协议与它通讯,从而确定该卡是否为M1射频卡,即验证卡片的卡型。 防冲突机制 (Anticollision Loop) 当有多张卡进入读写器操作范围时,防冲突机制会从其中选择一张进行操作,未选中的则处于空闲模式等待下一次选卡,该过程会返回被选卡的序列号。 选择卡片(Select Tag) 选择被选中的卡的序列号,并同时返回卡的容量代码。 三次互相确认(3 Pass Authentication) 选定要处理的卡片之后,读写器就确定要访问的扇区号,并对该扇区密码进行密码校验,在三次相互认证之后就可以通过加密流进行通讯。 在选择另一扇区时,则必须进行另一扇区密码校验。 对数据块的操作: 读 (Read):读一个块; 写 (Write):写一个块; 加(Increment):对数值块进行加值; 减(Decrement):对数值块进行减值; 存储(Restore):将块中的内容存到数据寄存器中; 传输(Transfer):将数据寄存器中的内容写入块中; 中止(Halt):将卡置于暂停工作状态;