BL75R06近距離非接觸射頻識別IC卡芯片
文章出處：http://hz-huyue.com 作者：語馨 收編 人氣： 發表時間：2011年09月23日
近距離非接觸卡的廣泛應用使得金卡市場由接觸式向近距離的非接觸式過渡，預計13.56MHz的RFID近距離非接觸卡市場在今冬和明年將有飛快的增長。
13.56MHz非接觸卡工作在近場距離內，通過智能卡天線和讀卡器天線的電感耦合(一種類似變壓器的耦合)方式，從發射天線上獲取能量和下行指令，用負載調制(LoadModulation)的方法向讀卡器返回數據。
BL75R06的功能特點
BL75R06SM是一款8kbE2PROM的非接觸加密存儲IC卡芯片，由射頻通信接口、數字邏輯控制模塊(包括安全控制單元)和8kb的E2PROM存儲器三部分組成，圖1是BL75R06的內部拓樸結構。該芯片在應用時直接連接由線圈組成的天線，用來進行無線傳輸，讀寫距離為10cm。
圖1BL75R06的內部拓撲結構
射頻通信接口部分由與天線導入的射頻通信接口、整流、穩壓、調制/解調器、上電復位和時鐘等部分組成;數字邏輯控制模塊由要求應答、防沖突、應用選擇、認證和訪問控制、控制和算術單元、RAM、ROM、密碼單元等部分組成;E2PROM存儲器部分由接口和8kb的E2PROM存儲器組成。
BL75R06的RF接口符合ISO/IEC14443TypeA要求，芯片無需電池，接收讀卡器發射的能量即能激活，無線回傳芯片內的ID號碼和所需信息數據;操作距離可達10cm，當然，其距離與天線的幾何形狀和效率有關;工作頻率為13.56MHz;數據傳輸率為106kbps;16位CRC校驗、奇偶校驗、位編碼、位計數等確保傳輸數據的完整性和可靠性;典型交易時間，包括備份管理時間小于100ms。
E2PROM分成16個扇區，每個扇區分成4塊，每塊16字節;每個存儲塊的訪問條件可由客戶自己定義;數據保持時間最少10年;擦寫次數最少10萬個周期。
BL75R06支持ISO14443TypeA射頻接口和標準讀卡器芯片。
IC卡的主要架構
IC卡主要采用類似印刷電路板腐蝕成型的銅簿環狀天線和綁定在其上的裸芯片(見圖2)構成，外加卡的兩面彩塑封裝。
圖2卡內的天線與芯片
IC卡的天線形狀和匝數與工作頻率有關，既要有精確的計算，也需要豐富的實踐經驗積累，以及與芯片的匹配。在原始設計時需要用網絡分析儀來驗證和調整天線的幾何圖形及網絡匹配。
IC卡芯片的安全體系
為了提供高安全等級，BL75R06采用了符合ISO/IECDIS9798-2協議的三重相互認證體制：
1)讀卡器先確定要訪問的扇區，然后選擇密鑰A或密鑰B;
2)第一重是卡從扇區的Trailer塊讀出密鑰和訪問條件，發送一個隨機數給讀卡器;
3)第二重是讀卡器用密鑰和附加的輸入計算卡的響應，然后向卡發送一個響應和另一個隨機數;
4)第三重是卡驗證讀卡器的響應，然后計算一個響應，發給讀卡器;
5)讀卡器再驗證卡的響應;
執行完以上步驟，再發送第一個隨機數后，卡和讀卡器的通信就都是加密的了。
通信工作原理
BL75R06芯片通過天線與讀卡器進行交互，由讀卡器發送命令，通過BL75R06內部的數字邏輯控制模塊，根據要訪問的相應扇區的訪問控制條件來決定命令的可操作性，并發送相應的信息或數據。讀卡器向工作區射頻場內所有的卡發送請求響應的命令，智能卡在上電后，根據ISO/IEC14443A協議的ATQA，可以響應請求命令。在防沖突循環過程中，讀卡器讀出卡的ID序列號，如讀卡器在其工作范圍內有幾張卡時，可通過唯一的卡ID序列號來識別，并選中其中一張卡作為下一步操作的對象，沒被選中的卡返回到待命模式，等待下一個請求命令。讀卡器發出選卡命令后，選中一張卡來認證并對相關存儲器進行操作，卡返回ATS代碼，該代碼表示被選中卡的類型。卡選中后，讀卡器根據要訪問的存儲器位置，采用響應的密匙來進行三重相互認證過程，認證通過后，對存儲器的操作都是加密的。在認證通過后即進行讀塊、寫塊、加、減、恢復、轉移、終止的操作。加是將塊中的內容加上一個值，并把結果保存到一個臨時的數據寄存器中;減是將塊中的內容減去一個值，并把結果保存到一個臨時的數據寄存器中;恢復是將塊中內容移到臨時的數據寄存器中;轉移是將臨時寄存器中的內容寫到指定的塊中。讀卡器和智能卡的無線通信是采用信息塊的16位CRC，以及對每個字節帶一個奇偶校驗位來保證數據傳輸的可靠性的。讀卡器和智能卡通信工作交易流程如圖3所示。
圖3讀卡器和智能卡通信工作交易流程圖
存儲器結構
1024×8bit的E2PROM存儲器由16個扇區構成，每個扇區有4個塊，每塊包含16字節。在擦狀態，E2PROM單元讀出邏輯“0”;在寫狀態，讀出邏輯“1”。第一扇區的第一個數據塊，包含IC制造商的數據，出于安全和系統的需要，當IC制造商在生產過程中編程后，即給予寫保護。其余扇區的16字節塊均用于存儲數據，數據塊可以通過存取途經位進行配置，讀/寫塊用于非接觸通行控制，數值塊可用于電子錢包金額存取，如給予存錢或取錢的附加命令。任何存儲器操作之前，認證命令必定先行，以確保安全。1024×8bit的E2PROM存儲器具有靈活的按區讀寫和數據鎖定功能。
