ISO 14443 非接触式射频卡标准学习

一、射频功率和信号接口

1.1、PCD和PICC的初始对话通过下列操作连续进行：

—— PCD的RF工作场激活PICC

—— PICC静待来自PCD的命令

—— PCD传输命令

—— PICC传输响应

PCD应能产生给予能量的RF场，为传送功率该场与PICC进行耦合，为了通信该RF场应被调制。

1.2、信号接口

两种通信接口A类和B类：在检测到A类或B类的PICC存在之前，PCD应该轮流切换不同的调制方式来探测这两种卡。

1.3、A类通信信号接口

1.3.1 PCD到PICC的数据波特率 fc/128=106K bps

1.3.2 PICC到PCD的数据波特率 fc/128=106kbps,PICC 能经由电感耦合区域与PCD通信，所加载的载波频率能产生频率为fs的副载波。该副载波能通过切换PICC的负载来产生。

副载波载波频率fs为fc/16=847KHz,因此在初始化和防冲突期间，一个位持续时间等于8个副载波周期。

1.4、B累通信接口

1.4.1 PCD到PICC的数据波特率 fc/128=106k

1.4.2 PICC到PCD的数据波特率 fc/128=106kbps,PICC 能经由电感耦合区域与PCD通信，所加载的载波频率能产生频率为fs的副载波。该副载波能通过切换PICC的负载来产生。

副载波载波频率fs为fc/16=847KHz,因此在初始化和防冲突期间，一个位持续时间等于8个副载波周期。只有在PICC有数据发送时才产生副载波。

二、初始化和防冲突

2.1 轮询

当PICC暴露于为调制的工作场内，它能在5ms接收一个请求例如：

当A类PICC接收到任何类型B命令时，它能在5ms内接收一个REQA

当B类PICC接收到任何类型的A命令时，它能在5ms内接收一个REQB。(请求信号)。

为了检测进入其激励场的PICC，PCD重复发送请求命令并寻找ATQ，请求命令应轮流发送REQA、REQB这个过程称为轮询。

2.2 A类卡的初始化和防冲突

2.2.1 REQA和WAKE_UP帧

2.2.2、面向比特的防冲突帧

当至少两个PICC发送不同比特模式到PCD时可以检测到冲突，这种情况下，至少一个比特的整个位持续时间内，载波以副载波进行调制。面向比特的防冲突帧仅在比特帧防冲突期间使用，并且该帧带有7个字节的标准帧，它被分离成两部分：第1部分用于从PCD到PICC的传输，第2部分用于从PICC到PCD的传输。

2.3、CRC_A校验

校验多项式x16+x12+x5+1 初始值为“6363”，校验通过标准帧发送。

2.4 PICC状态(A型卡)

POWER_OFF状态：PICC卡没有耦合到PCD的磁场。

IDLE状态：耦合到了PCD的磁场，在这个状态下只能解调和识别REQA和WAKE-UPA命令，其他的数据都认为是错误的。

READY状态：IDLE状态下，一旦收到REQA或者WAKE-UP命令则进入该状态。如果PCD用其UID选择了 PICC则退出该状态，进入ACTIVE状态。所有的串联级别都在这一状态内处理以取得所有的UID CLn，比如NTAG21x 的ready1 CL1(4个UID字节) 、Ready2 CL2(3个UID字节)。

ACTIVE状态：READY状态下收到PCD发送的完整的UID，则进入ACTIVE.

HALT状态：在HALT状态下，PICC仅响应WAKE-UP命令进入READY状态。HALT状态下不参与任何进一步的通信，除非使用WAKE-UP命令退出该状态。

2.5、命令集

PCD管理PICC的几个命令：

REQA 由PCD发出

WAKE-UP 由PCD发出

ANTICOLLISION 防冲突

SELECT 选卡命令

HALT

2.5.1 WAKE-UP命令

2.5.2 、ANTICOLLISION命令和SELECT命令

这两个命令在防冲突期间使用，由下列内容组成：

选择代码SEL(1个字节)

有效位的数目NVB(1个字节)

根据NVB的值，UID CLn的0到40个数据位。

SEL 规定了串联级别CLn , NTAG21X芯片有两个SELECT，NVB规定了PCD发送的CLn的有效位的数目。

只要NVB没有规定40个数据位，若PICC保持在READY状态，该命令就成为ANTICOLLISION命令。如果 NVB规定了UID CLn 的40个数据位(NVB =70),则应添加CRC_A，该命令成为SELECT命令。如果PICC已经发送了完成的UID，则它从READY状态转换到ACTIVE状态并在其响应中指出UID，否则PICC保持在READY状态并且该PCD递增串联级别启动一个新的防冲突环。

2.5.3 HALT命令

2.6、选择序列

选择序列的目的是获得来自PICC的UID，以及选择该PICC以便进一步通信。

2.7、选择流程

2.7.1、ATQ-A请求的应答

PCD发出请求命令(REQA)后，所有处于IDLE状态的PICC发出两个字节的ATQ-A应答。

2.8 防冲突和选择

每个串联级别范围内的防冲突环算法步骤：

①PCD为选择防冲突类型和串联级别分配了带有编码的SEL。

②PCD分配了带有值为‘20’的NVB，改命令迫使工作场内的所有PICC以其完成的UID CLn表示响应。

③PCD发送SEL和NVB。

④工作场内的所有PICC应使用他们完整的UID作为响应

⑤假设场内PICC拥有唯一的序列号，如果一个以上的PICC响应则冲突发生，若无冲突发生步骤6到10可跳过

⑥PCD应识别出第一个冲突的位置

⑦PCD分配带有值的NVB，该值规定了UID CLn的有效比特数，这些有效位应是PCD决定的冲突之前被接收到的UID Cln的一部分加上(0)b或(1)b,典型的是增加(1)b.

⑧PCD 发送SEL和NVB,后随有效位本身。

⑨只有PICC的UID Cln中的一部分等于PCD发送的有效位时，PICC才应发送其UID CLn的其余部分。

⑩如果出现进一步的冲突，则重复6-9，最大环数目是32。

⑪如果不出现进一步的冲突，则PCD分配带有值为‘70’的NVB。该值定义了PCD将发送完整的UID。

⑫PCD发送SLE和NVB，后随UID CLn的素有40个位，后面又紧跟CRC_A校验和。

⑬PICC的UID 与40 个比特匹配，则该PICC以其SAK表示响应。

⑭如果UID完整，则PICC应发送带有清空的串联级别位SAK(选择响应)，并从READY状态转为ACTIVE状态。

⑮PCD校验SAK的串联比特是否被设置，以决定带有递增串联级别的进一步防冲突环是否应继续进行。

如果PICC的UID是已知的，则PCD跳过步骤2-10来选择PICC，无需执行防冲突环。

2.9、SAK编码

当NVB规定40个有效位并且当所有这些数据位与UID Cln相配时，SAK由PICC发送。

PCD应校验b3以判定UID是否完整，位b3和b6编码如下图

如果UID不完整，PICC保持READY状态并且PCD递增串联级别来初始化新的防冲突环，如果UID完整 PICC进入ACTIVE状态。

2.10、UID内容和串联级别

UID由4、7或10个字节组成，因此PICC最多应处理三个串联级别，以得到所有的UID字节。在每个串联级别内，由5个数据字节组成的UID的一部分被发送到PCD，3个或4个UID字节被发送到PCD。UID定义了三个长度类型：

例如：NXP 的NTAG21X系列新品的UID是7个字节，则UID的长度是两个需要两个串联级别得到完整的UID。

三、B类卡的初始化和防冲突

3.1、防冲突序列

PCD通过发出REQB命令来启动卡的通信活动，提示PICC进行相应。如果有多个PICC响应则出现冲突，完成防冲突后，PICC通信在PCD控制之下。

防冲突方案以时间槽的定义为基础，要求PICC在时间槽内用最小标识数据进行应答。时间槽从1到某一整数，在时间槽内PICC的响应概率是可控的。在防冲突序列中，PICC仅被允许应答一次。从而，在PCD的场内有多个PICC每个时间槽也只有一个卡响应，PCD在这个时间槽内捕获标识数据，根据标识数据PCD和PICC建立通信。

防冲突序列允许选择一个或多个PICC进一步的通信。

POWER-OFF:没有RF射频磁场。

IDLE状态：收到有效的REQB命令帧，如果有ATQB，PICC就定义了一个唯一的时间槽用来发送他的 ATQB.PICC的ATQB发送后，PICC进入READY-DECLARED.

4、传输协议

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