【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。按照數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方式，IC 卡又可分為接觸式 IC 卡和非接觸式 IC 卡兩類：（1）接觸式 IC 卡：在這種卡片上，IC 芯片有 8 個(gè)觸點(diǎn)可與外界讀寫(xiě)設(shè)備相接觸，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。（2）非接觸式 IC 卡：顧名思義，也就是卡片與讀寫(xiě)設(shè)備無(wú)電路接觸，由非接觸式的讀寫(xiě)技術(shù)進(jìn)行讀寫(xiě)（例如，光或無(wú)線電射頻技術(shù)）。其內(nèi)嵌芯片除了存儲(chǔ)單元、控制邏輯外，還增加了射頻收發(fā)電路。這類卡一般用在存取頻繁，可靠性要求特別高的場(chǎng)合。近些年，飛利浦和三星公司又推出了將射頻卡和接觸卡合二為一的雙介面卡，以增強(qiáng) IC 卡的相容性和應(yīng)用靈活性。目前這種已得到成功應(yīng)用。即采用雙卡介面方案，即可以實(shí)現(xiàn)門(mén)禁管理、停車場(chǎng)管理等，也可以實(shí)現(xiàn)同一個(gè)卡在銀行金融系統(tǒng)的應(yīng)用。目前，市場(chǎng)上又出現(xiàn)了一種光卡，工作原理和光碟很相似，光卡與 IC 卡相比，光卡具有 IC 卡無(wú)法比擬的存儲(chǔ)空間，盡管光卡缺乏可以運(yùn)行的微處理器，但隨著技術(shù)的發(fā)展，光卡的應(yīng)用前景難以估量！IC 卡在全球的發(fā)展極不平衡。幾乎被發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)家壟斷。各國(guó)的發(fā)展模式也不同，如法國(guó)是政府主導(dǎo)型，日本是官民結(jié)合型，美國(guó)是民間主導(dǎo)型。在這些國(guó)家中，法國(guó)是最早推出 IC 卡的國(guó)家，更是 IC 卡使用最多最好的國(guó)家之一，同時(shí)法國(guó)又是 IC 卡生產(chǎn)廠商最多、技術(shù)水平領(lǐng)先的國(guó)家之一，她擁有像 Gem plus 這樣國(guó)際著名的制卡公司。美國(guó)在 IC 卡的研制方面滯后以歐洲，在 IC 卡的應(yīng)用方面也趕不上法國(guó)和日本。但美國(guó)在磁卡研制及應(yīng)用方面居世界之首，所以美國(guó)市場(chǎng)主要以磁卡為主，而歐洲則以晶體卡為重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 地下停車庫(kù)門(mén)禁系統(tǒng)的裝置設(shè)計(jì)14主。日本在 IC 卡的研制和應(yīng)用方面和法國(guó)旗鼓相當(dāng)。她也有強(qiáng)大的制卡商隊(duì)伍，如 NEC、Fujitsu、Toshiba、ST 等。中國(guó)的 IC 卡產(chǎn)業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅速。自 1993 年國(guó)家金卡工程啟動(dòng)后，IC 卡的發(fā)展如虎添翼，在金融、電信、交通、公共安全等得到了廣泛的應(yīng)用。但讓人遺憾的是，中國(guó)基本上只是處于應(yīng)用層面，IC 卡的研制還得依賴國(guó)外的核心技術(shù)。本土只是進(jìn)行簡(jiǎn)單的封裝。雖然中國(guó)的技術(shù)不是那么成熟，各國(guó) IC 卡的發(fā)展也各具特色，不同的類型的卡也各具優(yōu)厲。但中國(guó)現(xiàn)在用于門(mén)禁管理、智慧大廈、智慧小區(qū)、校園管理等局部封閉系統(tǒng)中，采用那種卡已不再是什么重要的難題，因?yàn)橐粋€(gè)封閉系統(tǒng)中都有一個(gè)固定的資料中心，所有的信息都可以在數(shù)據(jù)庫(kù)中保存，卡的授權(quán)、掛失、告警、撤消掛失等行為都可在數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)現(xiàn)，卡片只要記載這些數(shù)據(jù)。采用何種類型的卡來(lái)實(shí)現(xiàn)門(mén)禁管理，可以根據(jù)各種卡的特點(diǎn)結(jié)合自己的需求自由選擇。需要考慮的因素如：讀卡距離，卡的厚薄，性價(jià)比，存儲(chǔ)空間的大小等。而在開(kāi)放系統(tǒng)中，如公交、地鐵等系統(tǒng)，因?yàn)樯婕胺秶?，且都是移?dòng)物體，很難實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)控制。這樣的系統(tǒng)所選的 IC 卡的登記不記名，遺失后也無(wú)法掛失。拾到者就可以直接用儲(chǔ)存在里面的資金，這樣的系統(tǒng)就可以選像Mifare 這樣的儲(chǔ)存式 IC 卡。 MIFARE S50（1）概述 非接觸式IC卡又稱射頻卡，是世界上最近幾年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，它成功地將射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來(lái)，解決了無(wú)源（卡中無(wú)電源）和免接觸這一難題，是電子器件領(lǐng)域的一大突破。與接觸式IC卡相比較，非接觸式卡具有以下優(yōu)點(diǎn)： a．可靠性高非接觸式IC卡與讀寫(xiě)器之間無(wú)機(jī)械接觸，避免了由于接觸讀寫(xiě)而產(chǎn)生的各種故障。例如：由于粗暴插卡、非卡外物插入、灰塵或油污導(dǎo)致接觸不良等原因造成的故障。此外，非接觸式IC卡表面無(wú)裸露的芯片，無(wú)須擔(dān)心芯片脫落、靜電擊穿、彎曲損壞等問(wèn)題，既便于卡片的印刷，又提高了卡片的使用可靠性。重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 地下停車庫(kù)門(mén)禁系統(tǒng)的裝置設(shè)計(jì)15b．操作方便，快捷由于非接觸通訊，讀寫(xiě)器在10cm范圍內(nèi)就可以對(duì)卡片操作，所以不必插拔卡， 非常方便用戶使用。 非接觸式卡使用時(shí)沒(méi)有方向性，卡片可以任意方向掠過(guò)讀寫(xiě)器表面，即可完成 操作，這大大提高了每次使用的速度。 c．防沖突非接觸式卡中有快速防沖突機(jī)制，能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，因此，讀寫(xiě)器可以“同時(shí)”處理多張非接觸IC卡。這提高了應(yīng)用的并行性，無(wú)形中提高了系統(tǒng)工作速度。d．可以適合于多種應(yīng)用非接觸式卡的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使它一卡多用，能應(yīng)用于不同的系統(tǒng)，用戶可根據(jù)不同的應(yīng)用設(shè)定不同的密碼和訪問(wèn)條件。e．加密性能好非接觸式卡的序列號(hào)是唯一的，制造廠家在產(chǎn)品出廠前已將此序列號(hào)固化，不可再更改。非接觸式卡與讀寫(xiě)器之間采用雙向驗(yàn)證機(jī)制，即讀寫(xiě)器驗(yàn)證IC卡的合法性， 同時(shí)IC卡也驗(yàn)證讀寫(xiě)器的合法性。非接觸式卡在處理前要與讀寫(xiě)器進(jìn)行三次相互認(rèn)證，而且在通訊過(guò)程中所有的數(shù)據(jù)都加密。此外，卡中各個(gè)扇區(qū)都有自己的操作密碼和訪問(wèn)條件。由于非接觸式IC卡具有以上無(wú)可擬比的優(yōu)點(diǎn)，所以它很適宜應(yīng)用于電子錢包,公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)和公共汽車自動(dòng)售票系統(tǒng)等。（2）S50系統(tǒng)參數(shù)S50非接觸式卡符合MIFARE I的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，容量為8K位，數(shù)據(jù)保存期為10年，可改寫(xiě)10萬(wàn)次，讀無(wú)限次。S50卡不帶電源，自帶天線，內(nèi)含加密控制邏輯電路和通訊邏輯電路，卡與讀寫(xiě)器之間的通訊采用國(guó)際通用的DES和RES保密交叉算法，具有極高的保密性能。： ： 106KB波特率： 同一時(shí)間可處理多張卡 ： 在100mm內(nèi)（與天線形狀有關(guān)）能方便、快速地傳遞數(shù)據(jù)重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 地下停車庫(kù)門(mén)禁系統(tǒng)的裝置設(shè)計(jì)16■ 防沖突機(jī)制■ 每塊有16位CRC糾錯(cuò)■ 每字節(jié)有奇偶校驗(yàn)位■ 檢查位數(shù)■ 用編碼方式來(lái)區(qū)分“1”、“0”或無(wú)信息■ 信道監(jiān)測(cè)（通過(guò)協(xié)議順序和位流分析） ■防沖突機(jī)制■同一時(shí)間內(nèi)可處理多張卡，并且在處理卡片時(shí)，可防止突發(fā)的讀或?qū)懟蜃x寫(xiě)中斷現(xiàn)象 ■動(dòng)態(tài)讀寫(xiě)當(dāng)對(duì)某張卡片進(jìn)行處理時(shí)，其它卡可進(jìn)入或離開(kāi)射頻區(qū)域 ■ 快速防沖突協(xié)議每增加一張卡對(duì)整個(gè)處理過(guò)程來(lái)說(shuō)僅增加1ms ：PVC ：符合ISO10536標(biāo)準(zhǔn)：20℃至50℃（濕度為90%） ：無(wú)線方式傳遞數(shù)據(jù)和能量：采用高速的CMOS EEPROM工藝：一個(gè)芯片和一個(gè)簡(jiǎn)單的線圈： （ISO／IEC DIS 97982） ，有32位■ 8K位EEPROM，無(wú)電池重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 地下停車庫(kù)門(mén)禁系統(tǒng)的裝置設(shè)計(jì)17■ 分為16個(gè)扇區(qū)支持多種應(yīng)用■ 每個(gè)扇區(qū)包括4塊■ 塊是最小的讀寫(xiě)單位，每塊包含16個(gè)字節(jié)■ 每個(gè)扇區(qū)有自己的一組密碼■ 用戶可靈活地定義每一扇區(qū)的訪問(wèn)條件■ 運(yùn)算能力：加和減■ 數(shù)據(jù)保持10年■ 識(shí)別一張卡 3ms （包括復(fù)位應(yīng)答和防沖突） ■ 讀一個(gè)塊 （不包括認(rèn)證過(guò)程） （包括認(rèn)證過(guò)程） ■ 寫(xiě)一個(gè)塊＋讀控制12ms （不包括認(rèn)證過(guò)程） 14ms （包括認(rèn)證過(guò)程） 100ms （3）工作原理 卡片的電氣部分只由一個(gè)天線和ASIC（專用集成電路）組成，沒(méi)有其它外部器件。 天線：卡片的天線是只有幾組繞線的線圈，很適于封裝到ISO卡片中。 ASIC：卡片的ASIC由一個(gè)高速（106KB波特率）的RF接口，一個(gè)控制單元和一個(gè)8K位EEPROM組成。S50射頻卡的工作原理是：讀寫(xiě)器向S50卡發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡片內(nèi)有一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫(xiě)器發(fā)射的頻率相同，在電磁波的激勵(lì)下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)儲(chǔ)存，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時(shí)，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)。六、保密性 S50射頻卡的保密性能很好是由于：讀寫(xiě)前的三次確認(rèn)、獨(dú)一無(wú)二的卡片序列號(hào)、傳遞數(shù)據(jù)加密、傳輸密碼和訪問(wèn)密碼的保護(hù)。 卡片中的密碼是受保護(hù)、不重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 地下停車庫(kù)門(mén)禁系統(tǒng)的裝置設(shè)計(jì)18可讀的，只有知道密碼的用戶才能修改它。卡中EEPROM 存儲(chǔ)區(qū)分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)都有自己的訪問(wèn)密碼，用戶可根據(jù)扇區(qū)的不同應(yīng)用設(shè)定不同的密碼（一卡多用）。扇區(qū)的訪問(wèn)密碼分為KEY A和KEY B兩組不同密碼，根據(jù)訪問(wèn)條件，在校驗(yàn)KEY A和KEY B之后才可以對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問(wèn)。例如：KEY A用于保護(hù)減操作，KEY B用于保護(hù)加操作。七、存儲(chǔ)區(qū) S50射頻卡的8K位EEPROM分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)由4塊組成，每塊有16個(gè)字節(jié)。存儲(chǔ)區(qū)的分區(qū)如圖 34 所示：圖 34 存儲(chǔ)分區(qū)每個(gè)扇區(qū)的塊3（即第四塊）包含了該扇區(qū)的密碼A（6個(gè)字節(jié)）、存取控制（4字節(jié)） 和密碼B（6字節(jié)），是一個(gè)特殊的塊，其余三塊是一般的數(shù)據(jù)塊。但是，扇區(qū)0的塊0是特殊的，它用于存放廠商的代碼，已經(jīng)固化，不可更改，被稱為＂塊0＂。 IC卡內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)本讀寫(xiě)器支持 ISO14443 TYPE A 標(biāo)準(zhǔn)的 Mifare One 系列卡。Mifare One 卡的內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)分為 16 個(gè)扇區(qū)，從第 0 區(qū)到第 15 區(qū)，每個(gè)扇區(qū)有獨(dú)立的密碼和權(quán)限控制字，可作為獨(dú)立的電子錢包，每個(gè)扇區(qū)有 4 個(gè)塊，序號(hào)為第 0 塊、第 1 塊、第 2 塊、第 3 塊，每塊 16 個(gè)字節(jié)，第 3 塊是卡的密碼和權(quán)限控制字專用塊，禁止在此存放數(shù)據(jù)。第 0 塊、第 1 塊、第 2 塊可隨意存放數(shù)據(jù)。但第 0區(qū)的第 0 塊已被固化了 IC 卡出廠信息，此塊只能讀出信息，不可更改。每張卡重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 地下停車庫(kù)門(mén)禁系統(tǒng)的裝置設(shè)計(jì)19都有一個(gè)全球統(tǒng)一的 4 個(gè)字節(jié)的序列號(hào)。許多公司銷售的讀卡模塊只有讀取卡序列號(hào)的功能，也能用于一般的考勤系統(tǒng)。但這類讀卡模塊該讀寫(xiě)器有著本質(zhì)的不同，該讀寫(xiě)器不僅能讀序列號(hào)，而且還有服務(wù)于 IC 卡所有用途的功能，比如選中卡、認(rèn)證、讀卡、寫(xiě)卡、改密碼、休眠卡能功能。（1）單片機(jī)串/UART/232 接口控制協(xié)議硬件接口提示圖 35 接口波特率參數(shù)為：19200，N，8，1讀 IC 卡號(hào)表 31 讀 IC 卡號(hào)功能 僅讀取 IC 卡序列號(hào)，不需要發(fā)送(幀內(nèi)容)0xF0(命令字)例如：發(fā)送：尋不到卡時(shí)返回：尋到卡時(shí)返回：重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 地下停車庫(kù)門(mén)禁系統(tǒng)的裝置設(shè)計(jì)200x08 尋不到卡0x09 有兩張以上卡片同時(shí)在感應(yīng)區(qū)，發(fā)生沖突0x0a 無(wú)法選擇激活卡片返回(幀內(nèi)容，不包括幀長(zhǎng)度和幀校檢碼)0x00b,卡號(hào)[0~3]卡片序列號(hào)已讀取集成讀卡表 32 集成讀卡功能 集成讀卡，可以一次性讀整個(gè)區(qū)的第 0 塊、第 1 塊、第 2 塊共 3 塊的信息，并且返回卡序列號(hào)。發(fā)送(幀內(nèi)容)0x78(命令字)，控制字,卡號(hào)序列號(hào)[0~3](4 個(gè)字節(jié))，區(qū)號(hào)，A/B 密碼,卡密碼[0~5](5 個(gè)字節(jié))。例如：發(fā)送：尋不到卡時(shí)返回：尋到卡時(shí)返回：重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 地下停車庫(kù)門(mén)禁系統(tǒng)的裝置設(shè)計(jì)21控制字:推薦使用方法如下：//先定義以下常量define BLOCK0_EN 0x01define BLOCK1_EN 0x02define BLOCK2_EN 0x04define NEEDSERIAL 0x08define EXTERNKEY 0x10舉例：//以下控制字含義：讀塊 0、塊 塊 2，僅讀指定序列號(hào)的卡，需要每次指定密碼控制字= BLOCK0_EN + BLOCK1_EN + BLOCK2_EN + NEEDSERIAL+ EXTERNKEY //以下控制字含義：讀塊 0、塊 2，可讀任意卡，需要每次指定密碼控制字= BLOCK0_EN + BLOCK2_EN + EXTERNKEY //以下控制字含義：讀塊 0、塊 2，可讀任意卡，啟用芯片內(nèi)部密碼控制字= BLOCK0_EN + BLOCK2_EN 卡號(hào)序列號(hào)：如果在控制字的 bit5 為 0 ，則 Serial 數(shù)組的內(nèi)容無(wú)需賦值，否則需要賦值以便使其尋找指定的卡號(hào)。區(qū)號(hào)指需要讀出的區(qū)號(hào)，則 015 中的某個(gè)數(shù)，一張卡有 16 個(gè)區(qū)，各重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 地下停車庫(kù)門(mén)禁系統(tǒng)的裝置設(shè)計(jì)22個(gè)區(qū)有單獨(dú)密碼，可獨(dú)立使用 A/B 密碼為 0 時(shí)以 B 密碼來(lái)認(rèn)證，為非 0 時(shí)以 A 密碼來(lái)認(rèn)證。剛出廠的卡以 A 密碼來(lái)認(rèn)證?？艽a出廠時(shí)為 6 個(gè) 0xFF0x08 尋不到卡0x09 有兩張以上卡片同時(shí)在感應(yīng)區(qū)，發(fā)生沖突0x0a 無(wú)法選擇激活卡片0x0b,卡號(hào)[0~3]密碼裝載失敗，卡片序列號(hào)已知0x0c,卡號(hào)[0~3]密碼認(rèn)證失敗，卡片序列號(hào)已知0x01,卡號(hào)[0