我們?cè)谏钪谐３Ｓ龅剿⒖ㄟ@件事，比如上公交刷公交卡、上地鐵刷地鐵卡,、出門在外住酒店時(shí),，也有一張小小的房卡用于刷卡開門。那么這個(gè)刷卡的原理到底是怎樣的呢,？這就要提到射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)了。

　　一、什么是射頻識(shí)別技術(shù)

　　射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification,，RFID）技術(shù)，是一種利用射頻通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù),。相對(duì)于傳統(tǒng)的條形碼,、磁卡等接觸式識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)可實(shí)現(xiàn)非可視,、多目標(biāo)識(shí)別,，具有防水、防磁,、壽命長(zhǎng),、容量大、無(wú)機(jī)械損耗,、信息可加密,、內(nèi)容可更改等優(yōu)點(diǎn)。如今RFID 技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們的日常生活,，最常見的如公共交通,、門禁管理、二代身份證,、公共食品藥品衛(wèi)生管理等,。如圖1所示都是我們平常經(jīng)常看到的一些非接觸式卡,，這些都是RFID技術(shù)的運(yùn)用,。

　　圖1  生活中常見的非接觸式卡

　　二,、RFID讀寫卡原理

　　RFID讀寫卡工作頻率范圍為10~15MHz，通常工作選用的頻率為13.56MHz,。讀寫器和電子標(biāo)簽的工作次序通常有兩種時(shí)序：一種是讀寫器先發(fā)言（RTF,Reader Talk First）：另一種是標(biāo)簽先發(fā)言（TTF,，Tag Talk First）。RTF方式：電子標(biāo)簽只有接收到讀寫器特殊命令才發(fā)送數(shù)據(jù),。TTF方式：電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的能量場(chǎng)主動(dòng)發(fā)送自身系列號(hào),。TTF方式的射頻標(biāo)簽具有識(shí)別速度快等特點(diǎn)，適用于需要高速應(yīng)用的場(chǎng)合,。另外,，TTF方式在噪聲環(huán)境中更穩(wěn)健，在處理標(biāo)簽數(shù)量動(dòng)態(tài)變化的場(chǎng)合也更為實(shí)用,，因此,，更適于工業(yè)環(huán)境的跟蹤和追蹤應(yīng)用。

　　RFID天線系統(tǒng)包括讀寫器天線和標(biāo)簽天線,，即一個(gè)讀寫卡系統(tǒng)包含兩個(gè)部分：非接觸式射頻卡（PICC）和閱讀器（PCD）,，其中PICC也叫射頻存儲(chǔ)應(yīng)答器。他們之間交換數(shù)據(jù)是通過(guò)ISO/IEC 14443 TYPE A和TYPE B接口來(lái)進(jìn)行的,。下面分別簡(jiǎn)述二者的工作原理,。

　　三、非接觸式射頻卡工作原理

　　非接觸式射頻卡由時(shí)鐘提取,、分頻鏈,、序列電路、密勒碼產(chǎn)生器,、整流器,、調(diào)制器、電源管理,、存儲(chǔ)器幾個(gè)部分組成,，如圖2所示。

　　圖2  非接觸式射頻卡內(nèi)部電路框圖

　　電子標(biāo)簽與讀寫器采用電感耦合方式進(jìn)行能量傳遞與通信,。讀寫器的天線線圈產(chǎn)生高頻強(qiáng)電磁場(chǎng),，磁場(chǎng)穿過(guò)線圈的橫截面和線圈周圍空間，使得靠近讀寫器天線線圈的標(biāo)簽天線在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電壓,。整流電路將耦合的射頻（13.56MHz）信號(hào)進(jìn)行整流并經(jīng)濾波電容C2平滑后,，電源管理電路將在電源電壓達(dá)到內(nèi)部電路工作電壓時(shí)激活卡內(nèi)電路， 13.56MHz信號(hào)被分頻鏈電路分頻,，可產(chǎn)生通訊所需的時(shí)鐘,，此時(shí)鐘即是數(shù)據(jù)傳送的波特率。如果希望將分頻系數(shù)定為 128,、256,、1024,、2048、4096或8192,，則需預(yù)先選定,。存儲(chǔ)在ROM中的信息（64位）經(jīng)讀出后，可通過(guò)Miller碼產(chǎn)生器產(chǎn)生Miller碼,，同時(shí)可用該Miller碼進(jìn)行負(fù)載調(diào)制，并將存儲(chǔ)信息送出,。

　　三,、讀卡器工作原理

　　讀卡器由發(fā)送和接收兩個(gè)部分組成，下面分別簡(jiǎn)述這兩個(gè)部分的工作原理,。

　　l發(fā)送：射頻RF信號(hào)從PCD基站芯片的引腳TX1和TX2輸出,，可以直接驅(qū)動(dòng)天線線圈。調(diào)制信號(hào)及TX1,TX2輸出的射頻信號(hào)類型（已調(diào)或無(wú)調(diào)制載波）相位關(guān)系均可由PCD基站芯片相應(yīng)的寄存器控制,。

　　l接收：通過(guò)天線接收來(lái)自非接觸式卡的調(diào)制載波信號(hào),，載波解調(diào)采用正交解調(diào)電路，正交解調(diào)所需的I和Q時(shí)鐘（兩者相差為90°）可在PCD基站芯片內(nèi)產(chǎn)生,。解調(diào)后由所得副載波調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)放大,，濾波等相關(guān)電路，判決電路進(jìn)行副載波解調(diào),，其中放大電路的增益可由PCD基站芯片的相應(yīng)寄存器的設(shè)置來(lái)控制,。

　　四、讀卡器與非接觸式卡之間的交互過(guò)程

　　PCD發(fā)送REQUEST命令給所有在天線場(chǎng)范圍內(nèi)的非接觸式卡,，通過(guò)防碰撞循環(huán),，得到一個(gè)卡的序列號(hào)，選擇此卡進(jìn)行鑒別認(rèn)證,，通過(guò)后對(duì)存儲(chǔ)卡進(jìn)行操作,，如 圖3所示。

　　圖3 PCD和PICC之間交互過(guò)程

　　PCD用隨機(jī)數(shù),、卡的序列號(hào)和密鑰進(jìn)行加密,，采用三次認(rèn)證過(guò)程，如圖4所示,。

　　圖4  PCD和PICC認(rèn)證過(guò)程

　　A.B發(fā)送隨機(jī)數(shù)RB.,；

　　B.A發(fā)送TokenAB到B；

　　C.B接收到報(bào)文TokenAB后,，對(duì)加密部分進(jìn)行解密,，并驗(yàn)證標(biāo)識(shí)符B和隨機(jī)數(shù)RB的正確性，驗(yàn)證在A發(fā)送到B的RB與包含在TokenAB中的隨機(jī)數(shù)是否一致,；

　　D.B發(fā)送TokenBA到A,；

　　E.A接收到報(bào)文TokenBA后,，對(duì)加密部分進(jìn)行解密，并檢查隨機(jī)數(shù)的一致性,。