【IoT】NFC 之 M1 非接触式 IC 卡性能浅析(S50)

1、主要性能指标

容量为 8K BIT EEPROM（1K Byte）

分为 16 个扇区，每个扇区为 4 块，每块 16 个字节，以块为存取单位

每个扇区有独立的一组密码及访问控制

每张卡有唯一序列号，为 32 位

具有防冲突机制，支持多卡操作

无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路

数据保存期为 10 年，可改写 10 万次，读无限次

工作温度：-20℃~50℃(湿度为 90%)

工作频率：13.56MHZ

通信速率：106 KBPS

读写距离：10 cm 以内（与读写器有关）

2、存储结构

M1 卡分为 16 个扇区，每个扇区由 4 块（块0、块1、块2、块3）组成，将 16 个扇区的 64 个块按绝对地址编号为 0~63，存储结构如下图所示：

第 0 扇区的块 0（即绝对地址 0 块），它用于存放厂商代码，已经固化，不可更改。

每个扇区的块 0、块 1、块 2 为数据块，可用于存贮数据。

数据块可作两种应用：

1) 用作一般的数据保存，可以进行读、写操作。

2) 用作数据值，可以进行初始化值、加值、减值、读值操作。

每个扇区的块 3 为控制块，包括了密码 A、存取控制、密码 B。具体结构如下：

每个扇区的密码和存取控制都是独立的，可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制。

存取控制为 4 个字节，共 32 位，扇区中的每个块（包括数据块和控制块）的存取条件是由密码和存取控制共同决定的，在存取控制中每个块都有相应的三个控制位,定义如下：
 
三个控制位以正和反两种形式存在于存取控制字节中，决定了该块的访问权限（如进行减值操作必须验证 KEY A，进行加值操作必须验证 KEY B 等）。

三个控制位在存取控制字节中的位置，以块 0 为例：
 

数据块：

例如：

当块 0 的存取控制位 C10 C20 C30=1 0 0 时，验证密码 A 或密码 B 正确后可读；

验证密码 B 正确后可写，不能进行加值、减值操作。

控制块块3的存取控制与数据块（块0、1、2）不同，它的存取控制如下：

控制块：

例如：

当块 3 的存取控制位 C13 C23 C33=1 0 0 时，表示：

密码A：不可读，验证KEYA或KEYB正确后，可写（更改）。

存取控制：验证KEYA或KEYB正确后，可读、可写。

密码B：验证KEYA或KEYB正确后，可读、可写。

3、工作原理

卡片的电气部分只由一个天线和 ASIC 组成。

天线：卡片的天线是只有几组绕线的线圈，很适于封装到 IS0 卡片中。

ASIC：卡片的 ASIC 由一个高速（106KB 波特率）的 RF 接口，一个控制单元和一个 8K 位 EEPROM 组成。

工作原理：

读写器向 M1 卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个 LC 串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，在电磁波的激励下，LC 谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当所积累的电荷达到2V时，此电容可做为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。

4、M1 射频卡与读写器的通讯                                               

复位应答（Answer to request）

M1射频卡的通讯协议和通讯波特率是定义好的，当有卡片进入读写器的操作范围时，读写器以特定的协议与它通讯，从而确定该卡是否为M1射频卡，即验证卡片的卡型。

防冲突机制 (Anticollision Loop)

当有多张卡进入读写器操作范围时，防冲突机制会从其中选择一张进行操作，未选中的则处于空闲模式等待下一次选卡，该过程会返回被选卡的序列号。

选择卡片(Select Tag)

选择被选中的卡的序列号，并同时返回卡的容量代码。

三次互相确认(3 Pass Authentication)

选定要处理的卡片之后，读写器就确定要访问的扇区号，并对该扇区密码进行密码校验，在三次相互认证之后就可以通过加密流进行通讯。

在选择另一扇区时，则必须进行另一扇区密码校验。

对数据块的操作：

读 (Read)：读一个块；

写 (Write）：写一个块；

加（Increment）：对数值块进行加值；

减（Decrement）：对数值块进行减值；

存储（Restore）：将块中的内容存到数据寄存器中；

传输（Transfer）：将数据寄存器中的内容写入块中；

中止（Halt）：将卡置于暂停工作状态；

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