ISO/IEC 14443A 协议学习笔记（三层）

ISO/IEC 14443A （3）

一层描述了物理特性
二层描述了能量场和接口规定
三层描述了卡的初始化帧格式和防冲突
四层描述了通信交互流程和数据传输

叠甲：有错之处，还望各位大佬海涵指点

1. Polling（PCD对PICC的轮询检测）

PICC卡有A、B两种，但是对应协议的PCD需要同时支持两种卡；在PCD工作的闲时，需要轮续检测A、B卡，周期性的发送REQ(REQuest command, Type A)和REQB(REQuest command, Type B)；
为了确保A、B卡接收到REQ指令，REQ的指令长度至少要大于5ms（实际卡的相应可能更快），意味着，轮询应当以大于5ms(5.1ms)为间隔切换REQA/REQB ；

实际应用中，PCD可以兼容多种技术，轮询需要对所支持的所有技术发送询卡指令。在其中一种被检测到后，PCD应该继续轮询其他技术，完成完整的轮询周期。

2 通信帧格式：

  1. PCD->PICC:【SOF】+n*【DATA+P】+【CRC_A+P】+【EOF】
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    1.1 SOF为起字节、EOF为结束字节、
    1.2 P为奇偶校验码，出了SOF和EOF，每8比特数据后紧跟1bit奇偶校验位
    1.3 CRC_A为两字节校验码（无纠错能力），每个CRC字节后面同样跟随就校验位P
    1.4 上述格式为标准帧格式，PCD发送的指令还有短帧格式，为【SOF】+【7bit】+【EOF】
    1.5 短帧只用于唤醒指令REQA和WUPA
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  2. PICC->PCD:【SOF】+n*【DATA+P】+【CRC_A+P】
    2.1 PICC帧格式中没有结束字节
    2.2 PICC没有短帧应答格式

  3. DFT(PCD to PICC)

    延迟时间根据上一个通信帧末是0/1有关，具体计算如下：（来自中金IC卡规范第十一部分）
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    其中n的值与指令有关，除却WUPA、ANTICOLLISION、SELECT这三个指令限定n=9之外，其他指令为n≥9；实际设计中，还如bit_rate有关，上面这个是Type_A, bit_rate=128/fc的情况。（看了也记不住，不写了，用的时候再查表）。

    FDT的误差范围是从-0到t4，t4是PICC应检测到PCD传送的最后一个低电平结束的时间周期，取值范围是0-0.44us（即，最后一个低电平上拉到高需要一定的延迟时间）。相应的，PCD应该在(FDT+1/fc)到(FDT+1/fc+0.44)

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  4. DFT(PICC to PCD)
    在PICC返回信息后，状态机保持在active状态等待PCD的返回。这个过程中FDT没有明显的要求，只对最小值做了要求为1172/fc。

标签状态转移与指令关系

3 防冲突帧格式

  • 防冲突过程

防冲突选卡过程，主要涉及SEL和NVB两个指令，依据卡片级联多少不同指令内容不同。SEL为级联选择，93h=CL1,95h=CL2,97h=CL3。标签卡UID级联最高三级，每多一级意味着UID多4个字节。如果是二级级联或者三级级联，除开最后一级级联，其一级（与二级）级联UID的首个字节固定为CT=88h。如下图所示：

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完成标签唤醒后，标签变回进入选卡防冲突选卡流程。PCD先对场内的所有标签发送UID防冲突指令(SEL+NVB)。先从一级级联开始，PCD先发送SEL=93h,NVB=20h。【NVB字节用于指示PCD在防冲突选卡过程中发送的有效信息数量，高四位指示有效字节数，第四位为比特数。最开始选卡时为20h，意味着只有SEL和NVB两个有效字节】

如果场内存在多个标签卡（PICC），则会同时调制射频载波进行信号返回。如果UID不同，则会在某个UID位置出现射频场载波受到的调制不一，也就是PCD接受的信息出现了冲突。以下为例，假定冲突位在CL1的第四个字节，此时PCD会终止接受后面的信息，然后进入防冲突选卡阶段。

选卡，即选择冲突位置UID=1/0的卡继续通信（一般在PCD设计的时候约定好，多数为1）。根据设定，选择冲突位为1的卡继续通信，那么PCD会发送的所有内容为 SEL=93h，NVB=24h +【0001】（防冲突有特定的帧格式，在后面讲）。此时NVB意有效数据有2个完整字节SEL+NVB和4个比特0001(被选择的UID)。PICC接收到防冲突选卡指令后，比对此时选择的UID与自己前面的几个是否一致，一致则继续发送剩余（将设为00010101，则只返回0101）的UID，如果不一致则进入沉寂状态。

循环以上过程，知道CL1冲突位。此时PCD会发送SEL=93h，NVB=70h，标识此次通信所选卡的一级级联UID的所有。NVB=70h,7个字节分别为SEL、NVB、UID0、UID1、UID2、UID3和BCC。如果存在多级级联UID，则继续发送，只是把SEL换成95h和97h,其他流程一致。

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  • 防冲突帧格式
    分为无冲突的Full Byte:
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冲突在字节内Spilt Byte:
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注意这里，PICC应答的时，8bit后的P依旧要输出。显示为X是因为，它是凑数的，PCD会自动忽略撕裂字节中PICC应答的第一个奇偶校验位。

4. CRC校验

16x+12x+5x+1，seed=6363h，得到的CRC结果不翻转，兼容ISO 13239协议。标签的ATQA和ANTICOLLSION应答没有CRC。

5. STATE

协议设定的指令有：

  1. WUPA——短帧，用于从HALT中唤醒卡；PICC应答ATQA；
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  2. REQA——短帧，用于从IDLE中唤醒卡；PICC应答ATQA；
  3. 防冲突选卡实则分为防冲突ANTICOLLISON（NVB为非70h）,选卡SELECT（NVB=70h）。针对ANTI指令，PICC应答相应CLn的UID数值。对于SELECT，PICC应答SAK。
  4. HLTA指令，直接转入HLAT状态，不应答
  5. READ就输出数据；WRITE成功应答ACK，不成功应答NAK
    状态转移图如下（这里看中金协议清晰些）：
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    需要注意：
    1.IDLE状态下，接收到TYPB的指令，继续保持IDLE，等待下一个WUPA指令并返回ATQA
    2.PROTOCOL状态不是每个TYPEA应答器都有的
posted @ 2024-08-29 20:46  wellew  阅读(299)  评论(0)    收藏  举报