射頻接觸式/非接觸式芯片卡知識

文章出處：http://hz-huyue.com 作者： 人氣： 發表時間：2012年02月26日

    第一節 射頻卡

    射頻卡，學名叫“非接觸式卡”。雖然有的人把射頻卡叫IC卡，但因為接觸式IC卡也叫IC卡，同時射頻IC卡一般指指高頻卡，而ID卡習慣叫低頻卡，所以還是把非接觸式的芯片卡叫為射頻卡或非接觸式卡來得直接一些。

    射頻卡按載波頻率分為低頻射頻卡、高頻射頻卡、超高頻射頻卡和微波射頻卡。低頻射頻卡的頻率為125~134KHz〔單位：千赫〕 ，也稱低頻率(LF)，如EM4100型號的ID卡、T5557卡； 高頻射頻卡的頻率為13.56MHz〔單位：兆赫〕，也稱高頻率(HF)，如MF1卡、I-CODE-Ⅱ卡； 超高頻射頻卡的頻率為433~869~915MHz〔單位：兆赫〕，也稱超高頻的頻率(超高頻)，如UCODE卡；微波卡的頻率為2.45~5.8GHz 〔單位：吉赫或千兆赫茲〕，也稱微波(uW)，如EM4122中的一種微波卡。

    現在市面上最常見的射頻卡主要是MF1卡與ID卡，很多人把這兩類卡俗稱為高頻卡與低頻卡。我們主要針對這兩類卡做一些講解。

    一、MF1卡

    MF1卡主要是兩種，一種是S50，10萬次的擦寫次數，數據可保存10年，16個扇區，1K byte（字節）的存儲容量，即8Kbit（位）的存儲容量；另一種是S70， 10萬次的擦寫次數，數據可保存10年，40個扇區，4K byte（字節）的存儲容量，即32Kbit（位）的存儲容量。但主要以S50卡居多，主要用做一卡通方面（因為扇區多，每個扇區均可至少開發出一種功能），比如一張卡同時可用考勤、消費、門禁、停車等功能。

    S70卡和S50卡在協議和命令上是完全兼容的，唯一不同的就是兩種卡的容量，S70卡一共有40個扇區，前面32個扇區（0～31）和S50卡一模一樣。后面8個扇區（32～39）， 每個扇區都是16個塊，同樣每個塊16個字節，并且同樣是最后一塊是該扇區的密碼控制塊。

    MF1卡：因為以荷蘭飛利浦公司生產的MIFARE ONE PHILIPS IC S50已經成為一種類似行業性的標準，所以市面上常把MF1 PHILIPS IC S50卡片稱為MF1原裝卡片，而把兼容MF1 S50這款芯片的卡片叫做MF1 兼容卡，如利用上海復旦公司的FM11RF08芯片生產的卡片，還有利用上海華虹公司、上海貝嶺公司、杭州士蘭微、德國西門子（現改名為英飛凌）、美國ISSI公司等的兼容S50芯片生產的卡片。以上兼容芯片有的是“完全”兼容S50的，有的是部分兼容的（比如說機具匹配電容等要做部分修改）。

    二、ID卡

    對于市面上的ID卡，許多人稱為EM卡。由于瑞士EM公司的卡用芯片以低頻為主，并且其低頻ID芯片性能非常有優勢，也已經成為一種類似行業性的標準，這樣大家造成了那種“EM卡就是ID卡、ID卡就是EM卡”的錯誤觀念。

    實際上，大陸流行的ID卡用芯片主要是臺灣生產的兼容EM4100的ID芯片，比如4001、8803、8805等，占90％以上的市場。一個主要原因是，它們便宜，而EM4100芯片相對貴多了，而一般使用場合的性能懸殊并不大。

    還有一種常見錯誤觀點：ID卡只是一種內含物理序列號的只讀卡。實際上，ID卡也有可讀可寫的有一定存儲空間的卡，如EM4150。只是可讀寫的ID卡用量不大，所以大家就習慣了這種叫法。
ID卡因相對價格便宜，一般做為單一功能使用居多，如作為停車或門禁或考勤或消費等。

    三、Type類型的卡

    目前生產RFID產品的很多公司都采用自己的標準，國際上還沒有統一的標準。目前，可供射頻卡使用的幾種標準有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18OOO。應用最多的是ISO14443和ISO15693，這兩個標準都由物理特性、射頻功率和信號接口、初始化和反碰撞以及傳輸協議四部分組成，都有相應的標準內容。I-CODE-Ⅱ卡就是采用ISO15693協議的，不過現在市面上使用最廣泛的還是采用ISO14443協議的卡片。

    采用ISO14443協議的射頻卡，常分為Type A卡、Type B卡、Type C卡、Type D卡、Type E卡、Type F卡、Type G卡。

    Type A卡：代表Type A非接觸智能卡芯片主要有：Mifare Light、MIFARE1、Mifare2 (即：Mifare Pro)等。在亞洲等地區，Type A技術和產品占據了很大的市場份額。Type A技術設計簡單扼要，應用項目的開發周期可以很短，同時又能起到足夠的保密作用，可以適用于非常多的應用場合。

    Type B卡：二代居民身份證就是Type B卡。法國英賽德公司（INSIDE公司）的micropass D8-CEPAS、美國意法半導體公司（ST公司）的SR176、美國愛特梅爾公司（ATMEL公司）的AT88RF020 也是Type B卡。Type B是一個開放式的非接觸式智能卡標準，所有的讀寫操作可以由具體的應用系統開發者定義，每個廠家在具體設計、生產其本身的智能卡產品時，將會把其本身的一些保密特性融入其產品中，例如加密的算法、認證的方式等等。

    Type C卡：Type C由日本索尼公司研制。其Feilica八達通卡及深圳通卡成功地應用于香港的地鐵運營系統與深圳公交地鐵運營系統。該非接觸智能卡有一個非常重要的特性，即數據寫操作挫敗時的數據優恢復功能。

    Type F卡：以前國內流行的LEGIC卡（瑞士LEGIC公司）是Type F卡。其最大的特點是保密性非常強大。

    Type D卡、Type E卡、Type G卡：因在國內運用較少，就不多做講述。

    采用ISO15693協議的射頻卡有美國德州儀器公司（TI公司）的Tag-it、德國英飛凌公司(infineon公司)的My-D、瑞士EM公司的EM4135、荷蘭飛利浦公司(Philips公司)的I-CODE 2等。

    四、對芯片廠家的誤解

    有些人對芯片廠家也有些誤解，這里不舉例了，只做些澄清。

    一家芯片公司并不一定只生產一種頻率的射頻卡用芯片。比如，瑞士EM公司除了EM4100/EM4102等低頻卡用芯片以外，也生產EM4034/EM4035/EM4135等高頻卡用芯片。美國TI公司（德州儀器）也是一樣，有低頻芯片R4FF（也稱只讀型芯片0034）與W4FF（也稱讀寫型0036），也有高頻芯片R1-112B（ISO15693協議）。

    同樣，一家芯片公司并不一定只生產射頻卡芯片，也生產接觸式卡芯片。比如，復旦公司既生產FM4442、FM4428等接觸式芯片，也生產FM11RF08射頻卡用芯片。美國ISSI公司既生產IS23SC4442、IS24C01等接觸式芯片，也生產IS23SC4439等射頻卡用芯片。

    當然，很多芯片公司除了開發生產卡用芯片，還開發其它芯片如手機用芯片等。

    五、對芯片種類太多感到茫然不解

    有許多卡業同行對射頻芯片怎么這么多的種類感到茫然，為什么不能一兩種射頻芯片就解決呢？

    這涉及到許多方面的因素，現簡單羅列幾條理由：

    1、性價比。如果只要求達到一定的性能，價格相對便宜，這種芯片市場推廣就強，如ID卡?；蛘?，芯片廠家放開某些標準，有許多兼容芯片涌現，這種芯片推廣力度也強，如MF1卡。針對這類芯片，相應的機具開發商與軟件開發商做出的“二次”開發就多，又相應地擴大了這類芯片的市場。而有些性能較好的芯片，但價格較高，或者開放不夠，相應的二次開發也不夠，市場容量就相對小多了，國家強制推行的另當別論。

    2、每種芯片都有自己獨特的技術優勢（暫不論兼容芯片），但芯片公司許多技術機密是不完全開放的，這樣許多芯片除了開發相應的卡用芯片外，還開發相應的讀寫機具用芯片以與卡用芯片配套。這就造成了每款卡用芯片必須配合相應的讀寫機具，或者每款讀寫機具芯片必須配合相應的卡用芯片才能發揮作用。

    3、每種頻率的卡用芯片必須與相應頻率的讀寫機具配合。低頻卡用芯片配合相應的低頻讀寫芯片，微波卡用芯片配合相應的微波讀寫機具，讀寫芯片、讀寫線圈、電容及電子元件也得相應的變動。

    六、射頻卡注意事項

    1、首先要知道該射頻卡用的大概芯片種類。是MF1卡，還是ID卡；是T5557卡，還是TI卡；等等。因為每一類芯片的使用完全不一樣

    2、其次要了解該射頻卡用的芯片具體型號。MF1卡還分S50卡與S70卡；ID卡還分只讀卡與讀寫卡；TI卡低頻卡還分只讀低頻卡與讀寫低頻卡[舉例]；等等。同樣每一款具體芯片的價格差別也很大。

    3、另外，要知道該款芯片卡是原裝卡還是兼容卡。比如MF1卡用芯片有原裝飛利浦生產的S50芯片，也有華虹、復旦等公司生產的兼容芯片。原裝芯片卡與兼容芯片卡差別還是比較大的

    4、印刷或生產中的特殊情況：射頻卡打孔或燙金。因為射頻卡中含有芯片或線圈，打孔可能會打到芯片或線圈或者影響磁場，燙金也會造成類似的效果。萬一遇到這種情況，要注意芯片位與線圈位。射頻卡打凸的情況很少見，原因與射頻卡打孔或燙金的情況類似。與此相反，接觸式IC卡打凸燙金的現象較普遍，只要不在芯片位上就相對影響較小，不過芯片位要與北面文字（尤其是箭頭）或插卡方式對應。

    5、遇到打內碼的情況。ID卡經常會遇到打內碼（ID的物理內碼，即ID的物理序列號），常見的是ABA（8H）格式、ABA（6H）格式、WG26格式。其中，要注意一點：目前，8803、8805芯片以大號碼為主，ABA（8H）格式與ABA（6H）格式（8位，如果要10位前面加兩個“0”）不同；4001芯片以小號碼為主，ABA（8H）格式與ABA（6H）格式（8位，如果要10位前面加兩個“0”）相同，但也有大號碼。大小號碼的界限是ABA（8H）格式為“0016777215”，即ABA（8H）格式小于“0016777215”的為小號碼[此時ABA（8H）格式的數據與ABA（6H）格式的數據一樣]，即ABA（8H）格式大于“0016777215”的為大號碼[此時ABA（8H）格式的數據與ABA（6H）格式的數據完全不一樣]。
    MF1卡也會遇到打內碼的情況，尤其是公交卡。MF1卡打內碼一般是打ABA的反碼，有時也會遇到WG26的情況。
    MF1卡與ID卡的特殊內碼（即自己定義的內碼格式），就要編寫特殊軟件來進行。
    針對ID卡來說，還會遇到ID卡物理內碼要求連號的特殊情況。ID卡物理內碼連號，指這一段連碼的ID物理號全部買斷，當然允許其中斷號。因為ID卡層壓，廢品率較高，可以有些ID芯片壓壞了，其中的一引起ID物理號就斷號。

    6、如果是ID卡，還涉及到厚度及相應價格。通常來說，MF1卡厚度在0.80mm，但實際上人像也許厚度一般在0.85～0.90mm，這與人像工藝有關。但對于ID厚度來說，按厚度來說一般分為厚卡（1.80mm）、中厚卡（也稱為厚薄卡，1.05mm）與薄卡（0.80mm），厚度不同，價格不同，通常價格是按薄卡↘中厚卡↘厚卡而遞減，因為這涉及到電容、芯片等相關的技術與成本問題。
一般自動發卡機（這里僅指拿卡取卡的那種機具）能過的射頻卡厚度在0.78-0.95mm，尤其是停車場使用較多。當然自動發卡機可以調厚度，但客戶不一定愿意調整自動發卡機。

    7、復合卡與高溫卡：對于射頻卡與接觸式卡的簡單組合或低頻卡與高頻卡的簡單組合及射頻卡與磁條卡的簡單組合，有人稱為雙界面卡。但對于我們來說，只能說是復合卡，因為不共用芯片組或COS等，只是簡單地組合在一起。比如說：MF1卡（或ID卡）與SLE4442卡的組合，即為射頻卡與接觸式卡的組合；ID卡與MF1卡的組合，即為低頻卡與高頻卡的組合；MF1卡（ID卡）與磁條卡（低抗磁條或高抗磁條）的組合，即為射頻卡與磁條卡的組合。這些組合，各自的芯片或線圈或磁條基本上各自為政，只能算是復合卡，但價格比兩種卡片價格之和都還要高，是一個利潤點。
市面上所說的高溫射頻卡有兩種，一種是利用耐高溫ABS層壓（印刷層）而成的所謂“高溫卡”，中料依然是PVC料，成本稍微增加一點，但不多，這種最常見；另一種就是利用PET料（印刷層）層壓而成的“高溫卡”，中料也是PVC料，但PET料相對較貴，成本也增加很多，工藝也復雜不少，但純粹的全是用PET料制成的射頻卡很少見（技術與成本因素限制較大）。高溫射頻卡主要用在停車場及高速公路系統。

    另外，還有些人提出什么“防水卡”，只能說是額外加了一層層壓膜的射頻卡，僅此而已，這只是相對于壓光卡而言（很多制卡廠家為了降低成本，印刷層與中料層合時均不加層壓膜，時間長了，或水浸時間久了，印刷面會有一些磨損）。

    8、印刷工藝方面，與普通卡懸殊不大。卡片的表面內容一般以“4+1”情況最多，“4+1”指正面彩色背面單一顏色。

    9、表面是否加層壓膜。加層壓膜后的智能卡保存時間長，不會輕易磨壞印刷表層。不加層壓膜（俗稱“壓光”）的智能卡，過個幾年印刷表面會慢慢磨得有點模糊。接觸式卡片表面一般加層壓膜，射頻人像卡表面一般加層壓膜。其它情況，客戶不特殊說明，射頻卡表面一般不加層壓膜。但工廠有特殊規定的按相應規則辦理。保護膜不同于層壓膜，保護膜只是為了保證客戶投入使用前保持卡片表面光潔度或生產時保持卡片表面光潔度。層壓膜是取不下來的，而保護膜是隨時可以取下來的。

    10、是有芯片的白卡還是有印刷面的成品卡：白卡是白卡價。印刷成品卡一般是在白卡的價格上加上印刷費。

    11、數量多少：因為每一次印刷是有一定色差的。如果有樣卡，會以樣卡為主，印刷會盡量接近樣卡的顏色。如果沒有樣卡，就是常規印刷。有些客戶對顏色特別注意，有時有些印刷必須用特種印刷才能解決。

    12、貨期多少天：白卡一般交貨期不超過兩天。但印刷卡，一般規定是10天左右交貨。如果印刷卡要4-5天交貨，就會收相應的加急費。特殊情況，如工廠貨多，貨期又會有相應變化。

    13、中途是否會改變印刷版面：印刷版面已經定好，下單印刷好后，中途因客戶需求發生變化，要求改單，會收相應的改單成本。改單成本就是到改單時已發生的一切費用。若已做成成品卡，基本上成品卡的價錢就是改單的成本了。

    14、稅與費哪方出：稅是指稅收，發票費用基本上都是客戶承擔，這也是法律上的規定，雙方協商的另外再說。
快遞費用，一般來說是客戶出快遞費，雙方也可協商。快遞方式有“到付”與“預付”兩種情況：如果快遞公司找客戶收款再交貨給客戶，稱為“到付”，但有的快遞公司不接受“到付”的情況；如果智能卡公司先交款給快遞公司（如智能卡公司自己應付或墊付這樣的情況），快遞公司不再找客戶收款，就稱為“預付”。
　
    第二節 接觸式卡

    因為大家對接觸式卡了解較多，這里不詳細講述，只是簡單講述五個方面日常生活上遇到的與接觸式卡相關的問題。

    一、首先判別是什么接觸式芯片

    利用專用接觸式讀寫機具自動檢查這張接觸式卡是用的什么芯片。是SLE4442卡還是SLE4428卡，是AT88SC16還是AT88SC32卡，等等。

    因為純憑外觀有時很難判別是什么芯片，如AT88SC32與AT88SC64的外觀就基本上一樣。

    二、分清非加密卡與可加密卡

    非加密卡一般不用授權加密，除非系統商使用軟件來判別數據修改后的卡片為授權卡（先修改某扇區某塊段的哪塊數據，再以密碼與該數據來判別是否為授權卡）。

    如何接單數據卡與可加密卡，請參考“第一節 射頻卡”----“七、射頻卡交貨后的一些注意事項”---“3、這款卡片是否授權（或者叫加密）”中的內容。

    非加密卡，有些人也稱之為數據卡，如：AT24C01A、AT24C04、AT24C08、AT24C16、AT24C32、AT24C64、AT93C46、AT45D041等。其中，AT45D041為大容量存儲卡，存儲容量為4M位。

    可加密卡，可以修改芯片相應密碼來取得新的密碼，如AT88SSC102、AT88SC1608、SLE4404、SLE4406、SLE4442、SLE4428等。其中，SLE4442密碼錯誤連續輸錯3次，卡會死鎖，只能讀數據不能寫數據；SLE4428密碼錯誤連續輸錯8次，卡會死鎖，只能讀數據不能寫數據；SLE4404密碼錯誤連續輸錯4次，卡會死鎖，只能讀數據不能寫數據。

    三、原裝卡與兼容卡

    現在很難區分原裝卡與兼容卡。不過，一般來說，SLE4442卡原裝芯片模塊表面電路分布很美觀，四周伸出8個角；ATMEL卡原裝芯片模塊表面有ATMEL標志。但是，實際上有的兼容芯片做的外觀與原裝芯片差不多。

    四、兼容芯片的種類

    SLE4442、SLE4428的兼容芯片主要有復旦公司生產的FM4442、FM4428，貝嶺公司生產的BL7442、BL7428，ISSI公司生產的IS23SC4442、IS23SC4428。ATMEL系列的兼容芯片主要是ISSI公司生產的相關對應芯片，如IS23SC1604兼容AT88SC1604，IS24C04兼容AT24C04等。目前，市面上既生產兼容西門子接觸式芯片又生產兼容愛特梅爾接觸式芯片的芯片廠家主要是美國ISSI公司。

    五、加密卡破解

    4442卡、4428卡的密碼已經可以被破解，但我們這里不評價。