RFID卡的突出优点,RFID卡读写器工作原理

来源：电子发烧友

RFID卡技术成功地融合RFID技术和IC卡技术，解决了无源（卡中无电源）和免接触的难题，是电子信息技术领域的一大突破。由于RFID卡方便、耐用，且可高速通信、多卡操作，在门禁安防、身份识别、公共交通等众多领域正逐渐取代传统的接触式IC卡，在市场上所占的份额越来越大，应用日益广泛。高速公路、停车场、加油站收费，智能卡水表、电表、煤气表等应用，也可使用RFID卡。从长远角度看，RFID卡将会替换目前广泛使用的接触式IC卡。

RFID卡的突出优点

与接触式IC卡相比，RFID卡具有以下优点。

（1）高可靠性：由于无触点，可最大限度地避免由接触读写而产生的各种故障，提高了抗静电和抗环境污染能力，因此提高了使用的可靠性，延长了读写设备和卡片的使用寿命。

（2）易用性：操作方便、快捷，无需插拔卡，完成一次操作只需0.1～0.3s。使用时，卡片可以任意方向掠过读写设备表面。

（3）高安全性：序列号是全球唯一的，出厂后不可更改。卡与读写设备之间采用双向互认验证机制，即读写器验证卡的合法性，同时卡验证读写器的合法性。通信过程中所有的数据都加密，卡片上不同分区的数据可用不同的密码和访问条件进行保护。

（4）高抗干扰性：对有防冲突电路的RFID卡，在多卡同时进入读写范围内时，读写设备可一一对卡进行处理，抗干扰性高。

（5）一卡多用：卡片上的数据分区管理，可以很方便地实现一卡多用。

（6）多种工作距离：作用距离从几厘米到几米，适应不同的应用场合。

RFID卡读写器工作原理

RFID卡的结构如图15.1所示。

图15.1RFID卡的结构

RFID卡读写器是连接RFID卡与应用系统间的桥梁，RFID卡读写器的基本任务就是启动RFID卡，与RFID卡建立通信，在应用系统和卡片间传递数据。

RFID卡读写器将要发送的信息编码后加载到一固定频率的载波上，当RFID卡（卡片内有一个谐振电路，其频率与读写器发送的载波频率相同）进入读写器的工作区域后，谐振电路发生谐振并产生电荷积累，当电荷积累到一定数值时，就能为RFID卡内的电路提供工作电压，使卡内的芯片开始正常工作，处理读写器发送的数据信息。RFID卡系统的模型如图15.2所示。

一个完整的RFID卡读写器应包括以下几个部分（见图15.3）：单片机、射频处理模块、天线、与PC的通信接口以及键盘、显示等部件。

图15.2RFID卡系统模型图

图15.3系统设计框图

单片机是读写设备的数据处理控制核心。它不仅要控制射频处理模块完成对RFID卡的读写，还要负责通过通信接口与PC进行通信，并对键盘、显示设备等其他外部设备进行控制。

射频处理模块负责射频信号的处理和数据的传输，完成对RFID卡的读写。

天线的作用有两个：一是产生电磁能量，为卡片提供电源;二是在读写设备和卡片之间传送信息。天线的有效电磁场范围就是系统的工作区域。

与PC的通信接口以及键盘、显示等部件主要实现与PC的通信，以及操作时的人机界面。

根据RFID卡与读写器之间能可靠交换数据的距离，RFID卡天线和读写器之间的耦合可以分为3类：密耦合系统、遥耦合系统和远距离系统。

密耦合系统的典型作用距离范围是0～1cm。在实际应用中，必须把卡插入阅读器中或者放置到阅读器的天线表面。密耦合系统的卡与阅读器之间是电感耦合，其工作频率一般在30MHz以下。密耦合系统适合于安全要求较高，但不要求作用距离的应用系统，如电子门锁等。

遥耦合系统的典型作用距离可以达到1m。遥耦合系统又可以细分为近耦合系统和疏耦合系统，前者的典型作用距离为15cm，后者为1m。所有遥耦合系统在卡和阅读器之间都是电感耦合，典型工作频率为13.56MHz，也有其他频率，如6.75MHz、27.125MHz或者135kHz以下。

远距离系统的典型作用距离是1～10m，个别系统也有更远的作用距离。所有的远距离系统的卡和阅读器之间都是电磁反向散射耦合，在微波范围内用电磁波工作，发送频率通常为2.45GHz，也有系统使用5.8GHz和24.125GHz的频率。
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