iso14443协议学习总结

1、ISO/IEC14443-4协议 学习总结,主讲内容 非接触式IC的工作原理 信号能量及信号接口 初始化和抗冲突特性 数据传输协议,非接触式IC的工作原理 主讲内容,工作原理简介 IC卡技术指标及物理特性,非接触式IC的工作原理,交变的磁场 RF， 频率为13.56M LC谐振回路，共振，产生电荷，累积到2V以上，作为内部工作电压 PICC内的数据发射出去或接受读写器的数据 PCD对接收到的信号进行解调、解码后送至后台计算机,非接触式IC卡技术指标,主讲内容 非接触式IC的工作原理 信号能量及信号接口 初始化和抗冲突特性 数据传输协议,信号能量及信号接口 主讲内容,信号能量 RFID常用编码、调制与解调技术 PICC及PCD内部运作的过程,信号能量,耦合IC卡的能量是通过发送频率为13.56MHz的阅读器的交变磁场来提供。 阅读器产生的磁场必须在1.5A/m-7.5A/m之间。 两种阅读器和近耦合IC卡之间的数据传输方式：A型和B型。一张IC卡只需选择两种方法之一。 符合标准的阅读器必须同时支持这两种传输方式，以便支持所有的IC卡。 阅读器在“闲置“的状态时能在两种通信方法之间周期的转

2、换。,RFID常用编码,反向不归零(NRZ)编码、曼彻斯特(Manchester)编码、米勒(Miller)编码、改进Miller编码等。,RFID常用调制与解调技术,ASK调制波形（幅移键控）,ASK解调波形,BPSK调制与解调（双相移键控）,PICC及PCD内部编解码与调制解调过程,PCD - PICC,PCD -PICC（Type A）,PICC及PCD内部编解码与调制解调过程,PCD - PICC,PCD -PICC（Type B）,信号接口小结,主讲内容 非接触式IC的工作原理 信号能量及信号接口 初始化和抗冲突特性 数据传输协议,初始化和抗冲突特性,这一部分规定了邻近卡（PICCs）进入邻近耦合设备（PCDs)时的轮寻。 通信初始化阶段的字符格式、帧结构、时序信息、REQ和ATQ命令内容。 从多卡中选取其中的一张的方法，即如何抗冲突的。 初始化阶段的其它必须的参数。,以type a为代表，介绍PICC的几种状态 以type a为代表，引入一个抗冲突的实例，说明相关流程。 分type a和 type b两类，总体介绍抗冲突流程。,主讲内容：,协议内容：,以A类为代表的PICC

3、状态图,REQA命令,防冲突循环,Select 命令,HALT 命令,应 用,Wake-up 命令,TYPE A防碰撞环流程,比特帧防冲突选择时序如图所示，操作分三阶段：,（1）Request（PCD发送请求命令）,ATQA,PICC #1,b1（10000000 00000000）b16,卡1采用比特防冲突，b8b7=00, UID1,ATQA,PICC #2,b1（10000010 00000000）b16,卡2采用比特防冲突，b8b7=01, UID2,26,所有卡PICC应答ATQA,例：假设在PCD场中有2张PICC卡，说明初始化和防冲突过程。 已知： PICC1的UID 大小：1，UID0=“10” PICC2的UID 大小：2,约定：,PCD to PICC,PICC to PCD,（ ）b,发送的第1位（最低位）,REQA,（2）Anticollision loop, cascade level 1（防冲突循环CL1）,PICC #1,b1（00001000 ）b8 （此处为UID0编码：10H）UID0:b8-b1即10H,UID1,PICC #2,b1（000100

4、01 ）b8（此处为CT编码：88H）, UID2,93,20,First collision at bitpoint 4,93,24,b1（0001 ）b4,0001,PICC #2, coll4,SEL命令,93,70,b1（00010001 ）b8,b1（ 1 ）b8 b3=1, UID不完整,只有卡2响应，故不冲突,PCD发防冲突命令,冲突发生之前被接收到的UID CLn的一部分再加上(0)b或(1)b,从b1开始，到b4，前面b1b2b3都是0,b4出现冲突，即第一次出现冲突的位置为4.,其中000是接收到的UID CLn发生碰撞之前的部分，后面有PCD决定再加一位1，变成0001.,只有卡2响应，是因为根据步骤，只有PICC2发送的UID CLn中前4位为0001，和前面红色的0001相同.,（3）Anticollision loop, cascade level 2（防冲突循环CL2）,95,20,PICC #2,SEL命令,b1（ 0 ）b8 b3=0, UID 完整,95,70,现在已完整，从UID0UID7,“7”最大字节数,卡应答SAK，指出UID完整，从Read

5、y状态转换到Active状态,REQA和WAKE-UP帧：请求和唤醒帧用来初始化通信,通信开始 7个数据位发送，LSB首先发送。（标准REQA的数据内容是26，WAKE-UP请求的数据内容是52） 通信结束,ATQA：在PCD发送请求命令（REQA）之后，所有PICC以其在两个数据字节中编码了可用防冲突类型的请求应答（ATQA）表示同步地进行响应,规则1：位b7和b8编码了UID长度（单个、两个或三个） 规则2：b1、b2、b3、b4或b5中的一个应置为(1)b以指出比特帧防冲突。,SELECT 和ANTICOLLISION命令：用于防冲突循环，组成如下：,选择代码SEL（1字节） 有效位数量NVB（1字节）：规定了PCD所发送的CLn的有效位的数目 由NVB指定的UID CLn（040位）,校验位仅当UID的数据位为4字节时（完整）才有。,CT为级联标志 ，编码为88H BBC是检验字节，以上4个字节的异或。,较高4位称为字节计数， 较低4位称为比特计数，,NVB的编码（有效比特的数）,SAK的编码,如果UID不完整，PICC应保持READY状态并且PCD应以递增的串联级别来初始化新

6、的防冲突环。 如果UID完整，PICC应发送带有清空的串联比特的SAK并从READY状态转换到ACTIVE状态。当提供了附加信息时，PICC应设置SAK的第6位b6。,TYPEB防碰撞环流程,TYPE B防碰撞环流程,初始化和抗冲突小结,不同的防碰撞算法，对碰撞检测的要求会有不同，如TYPE A 防碰撞是必须辨别碰撞在哪一位发生的，而对于TPYE B的时隙 ALOHA算法，可以不必追究哪一位发生了碰撞，只要判别在该时隙里是否发生碰撞即可。 无论什么协议都需要判断是否发生了碰撞才能进行下一步的操作，因此碰撞检测 是实现防碰撞算法和协议不可少的重要环节。,主讲内容 非接触式IC的工作原理 信号能量及信号接口 初始化和抗冲突特性 数据传输协议,数据传输协议,PICC的激活过程和解除激活的流程。 在流程图上分别介绍RATS、ATS、PPS(协议和参数选择)等命令结构和编码 。 介绍数据传输过程中的分组（块）结构编码及操作。 介绍一个分组链传输的例子。,主讲内容：,TYPE A,RATRS(请求ATS)命令：,第一字节：命令开始，编码为E0H。 第二字节：高4位为FSDI，用于编码 PCD可接收

7、的FSD(最大帧长). 低4位为CID(卡标识符),PICC寻址的逻辑号编码 值为0-14，15为备用。 第三、四字节：校验码。,参数字节 编码FSDI和CID,开始的字节,FSD到FSDI的转换表,ATS(answer to select)命令：,长度字节TL：给出ATS响应的长度，包括TL字节，但不包含两个CRC字节，且ATS不能超出FSD的大小，因此TL的最大值应不超过 FSD-2。,FSCI 若该位置为1,TA(1)被传输 若该位置为1,TB(1)被传输 若该位置为1,TC(1)被传输 应置为0,1为RFU,格式字节T0：可选，只要出现，长度字节TL就会1。FSCI用于编码FSC，即PICC可接收的最大帧长，缺省值为2，即32字节。FSC的编码等于FSD（之前）的编码。,ATS(answer to select)命令：,接口字节TA(1)：决定参数因子D、编码 DS(发送因子)和DR（接收因子）。,最高有效位b8编码了为每个方向处理不同除数的可能性。当该位被置为1时，PICC不能为每个方向处理不同除数。 位b7到b5为PICC到PCD方向编码了PICC的位速率能力，称为DS。其

8、缺省值应为(000)b。 位b4被置为(0)b，其他值为RFU。 位b3到b1为PCD到PICC方向编码了PICC的位速率能力，称为DR。其缺省值应为(000)b。,ATS(answer to select)命令：,SFGT=（25616/fc）2SFGI,FWT=（25616/fc）2FWI,其中：因FWI、SFGI的范围为0-14,所以 302us= FWT、SFGT =4949ms, FWT默认为4.8ms,SFGT为302us 。,FWT：PICC在PCD帧结束后，开始其响应帧的最大时间（可扩展） SFGT：在发送了ATS之后，准备接收下一个帧之前，PICC所需的特定保护时间。,接口字节TB(1)：编码FWT(帧等待时间)和SFGT(启动帧保护时间)。,ATS(answer to select)命令：,接口字节TC(1)：编码协议选项。,历史字节：是可选项，包含了通用信息。ATS的最大长度（TL）给出了历史字节的最大可能数目。,CID为卡标识符 NAD为结点地址,b2b1位：定义了在PICC支持的开端字段中的可选字段。允许PCD跳过已被指出被PICC支持的字段，但PICC不支持

9、的字段应不被PCD传输。,PPS(协议和参数选择)命令：,起始字节(PPSS)。高4位编码为(1101)b，其他值时RFU，低4位定义CID，即对PISS寻址的逻辑号。,PPS0 用于表明可选字节PPS1是否出现。该字节b8b7b6设置为(000)b，b4b3b2b1设置为(0001)b，b5=1时表示后面出现了PPS1字节。,PPS(协议和参数选择)命令：,PPS1 b8b7b6b5为(0000)b，b4b3为DSI(发送因子的值),b2b1为DRI(接收因子的值)。其中DSI和DRI的两位编码00,01,10,11时，对应的D（参数因子）值为1,2,4,8。,PPS响应： 它为PICC接收PPS请求后的应答，由3个字节组成，第一字节为PPSS(同上)，后两字节为CRC字节,TYPEB防碰撞环流程,TYPE B,半双工块传输协议,协议按ISO参考模型，定义了四层：物理层、数据链路层、会话层和应用层，其中物理层交换字节，数据链路层定义用于交换的分组（块），会话层结合数据链路层以实现系统的最小开销，应用层处理命令。,一个数据块分为三个域，即报告头域（强制），信息域（可选）和结束域（强制）。,块格式,报告头域：分为控制字节（强制），CID（可选），NAD（可选）。其中控制字节表明3种不同块格式，即I块，R块，S块：I块为数据传输块，包含数据域；R块为应答块，分为正确接收应答和错误接收应答，不带数据域；S块分为两种，一种为等待延迟请求，带一个byte数据域，另一种是DES命令，不带数据域 信息域：是可选的。如有INF，则在信息分组(I-block)中为应用数据，在管理分组(S-block)中是状态信息而不是应用数据 结束域：结束域中包括2bytesCRC值。,PCB域(控制字节)：,I-块 ：为应用层提供使用的信息。,用于传送控制数据传输所需要的信息。定义了三种分组的基本类型,R-块 ：用于传送

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