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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。
责任编辑人:CC

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