我們在生活中常常遇到刷卡這件事，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？這就要提到射頻識別（RFID）技術(shù)了,。

　　一,、什么是射頻識別技術(shù)

　　射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù),，是一種利用射頻通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù),。相對于傳統(tǒng)的條形碼、磁卡等接觸式識別技術(shù),，射頻識別技術(shù)可實(shí)現(xiàn)非可視,、多目標(biāo)識別，具有防水,、防磁,、壽命長、容量大,、無機(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)?？吹降囊恍┓墙佑|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)入讀寫器的能量場主動發(fā)送自身系列號,。TTF方式的射頻標(biāo)簽具有識別速度快等特點(diǎn),，適用于需要高速應(yīng)用的場合。另外,，TTF方式在噪聲環(huán)境中更穩(wěn)健,，在處理標(biāo)簽數(shù)量動態(tài)變化的場合也更為實(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也叫射頻存儲應(yīng)答器,。他們之間交換數(shù)據(jù)是通過ISO/IEC 14443 TYPE A和TYPE B接口來進(jìn)行的,。下面分別簡述二者的工作原理。

　　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，磁場穿過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)簽天線在交變磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電壓,。整流電路將耦合的射頻（13.56MHz）信號進(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,。存儲在ROM中的信息（64位）經(jīng)讀出后,，可通過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,，下面分別簡述這兩個(gè)部分的工作原理,。

　　l發(fā)送：射頻RF信號從PCD基站芯片的引腳TX1和TX2輸出，可以直接驅(qū)動天線線圈,。調(diào)制信號及TX1,TX2輸出的射頻信號類型（已調(diào)或無調(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：通過天線接收來自非接觸式卡的調(diào)制載波信號，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)制信號經(jīng)過放大，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)置來控制。

　　四,、讀卡器與非接觸式卡之間的交互過程

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

　　圖3 PCD和PICC之間交互過程

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

　　圖4  PCD和PICC認(rèn)證過程

　　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,，對加密部分進(jìn)行解密，并驗(yàn)證標(biāo)識符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,，對加密部分進(jìn)行解密,，并檢查隨機(jī)數(shù)的一致性。