SHC1102无线电子标签技术

　电子标签，又名智能标签，它是使用小型天线的非接触式IC卡，其核心是采用了RFID射频识别技术、存储容量较小的芯片，具有智能读写及加密通信的能力。
　　上海华虹集成电路有限责任公司继成功开发出具有自主知识产权的8k bit非接触式IC卡芯片（成功应用于上海公共交通卡项目），64k bit接触式CPU卡（成功应用于上海社会保障卡项目）等一系列智能卡产品后，又推出SHC1102无线电子标签产品。该产品出自对实用性，可靠性和经济性等方面的考虑，面向低成本运用，并具有易于回收的特点。其技术和测试标准都符合ISO14443 Type A国际标准。华虹SHC1102无线电子标签产品适用于轨道交通AFC收费系统中的IC卡单程票、供应链管理、专业防伪、巡更、航空包裹管理、电子门锁等经济型领域。

　　1 电子标签的特性
　　数据存储：数据可随时更新。
　　读写速度：与条形码相比，无须直线对准扫描，读写速度更快，可多目标识别和运动识别。
　　使用方便：体积小，容易封装，可以嵌入产品内。
　　安全：序列号惟一，采用认证来防止数据的非法读写，难以伪造。
　　耐用：避免了机械故障、寿命长（一般可达十年以上）、可抵抗恶劣环境。

　　2 技术原理
　　无线电子标签(SHC1102)由射频电路、控制逻辑、EEPROM接口和小容量EEPROM组成。对 SHC1102 的操作可通过读写机具中承担着数据编解码、相互认证、加解密等功能的专用集成电路 SHC1501 进行。华虹SHC1101和SHC1102产品可以使用同一台读写器进行操作。

　　2.1系统架构
　　SHC1102 的系统由读写器和无线电子标签两部分组成。如图1所示。


　　2.2功能模块描述
　　SHC1102是上海华虹集成电路有限公司的非接触式IC卡芯片系列产品之一，其内部结构主要由射频接口电路、电源电路、逻辑控制电路、EEPROM存贮单元电路四个部分组成，如图2所示。

　　射频接口电路主要有四个功能：<1>SHC1102芯片内部各部分电路工作时所需要的能量,通过电源产生电路完成；<2>从载波中提取电路正常工作时需要的时钟，由时钟恢复电路完成；<3>对进出SHC1102芯片的数据进行调制解调，由数据调制解调电路完成；<4>上电复位，由复位电路完成。
数字部分由主控制模块、通讯模块和信息安全模块等部分组成。各模块在主控制模块的控制下，对读卡器的指令进行响应。
　　EEPROM存贮单元电路用来存储关键数据，它通过EEPROM接口电路与数字部分进行通讯。为数字部分提供必要的数据或数据读写指令执行的结果。由于EEPROM存贮单元在写操作时需要高压，因此EEPROM存贮单元电路内含高压产生和控制电路。

　　2.3 主要技术参数
　　●工作频率：13.56 MHz
　　●通信速率：106 kps
　　●调制方式：ISO/IEC 14443　Type A
　　●工作温度：-20℃至80℃
　　●存贮容量：512 bits
　　●无电池：　无线方式传递数据和能量
　　●读写距离：在距读卡器天线0-100 mm区域内能正确进行数据交换和完成各项操作
　　●采用半双工通讯协议
　　●在无线通讯过程中通过以下机制来保证数据完整
　　---每帧有16位CRC检验
　　---每字节有奇偶校验位
　　●数据安全性
　　---相互认证
　　---每张卡的序列号惟一
　　---传输密钥保护
　　●灵活的的存储结构
　　---512 位EEPROM （16 Blocks × 4 Bytes × 8 Bits ）
　　---分为2个不同访问条件的数据区 （ DATA 1、DATA 2 ）
　　---每个块为最小访问单位，由4个字节组成
　　---每个芯片可定义自己独立的密钥 （4 Bytes ）
　　●数据保持时间大于10年
　　●擦写次数大于10万次

　　2.4 交易流程
　　当 SHC1102 芯片接收到读写器的指令后，经过指令译码，通过控制逻辑进行数据处理，并返回相应的处理结果。
　　当华虹 SHC1102 位于读写器的有效工作范围之外时，芯片处于无电状态，不能进行任何操作；当其进入读写器的有效工作范围，芯片上电复位，进入等待状态，在此状态下可正确接收和响应读写器发送的询卡/应答指令，并进行相互认证和读写等操作。

　　●询卡(Answer to Request)　　

　　读写器通过发出指令来确认是否有华虹非接触式IC卡产品（SHC1101、SHC1102）进入其操作范围，并通过应答确认产品的类型。并由产品类型确定相互之间的通讯协议和通讯速率。

　　●选卡（Select）

　　选择要进入下一步操作的卡序列号（UID），卡应在确认被选中后返回卡的用户码（CID）。

　　●认证( Authentication)

　　SHC1102进入读写器的有效工作范围并正确响应之后，读写器与SHC1102电子标签之间要进行相互认证。只有都通过了认证，读写器才能开始对卡进行权限操作（非权限读操作无需认证即可进行）。

　　●读写(Read/Write)

　　在完成必要的认证后,读写器就可以开始对SHC1102进行读写操作了。
　 读——读一个块，直接读或经认证后读。
　 写——写一个块，必须先通过认证。

　　●停止（Halt）

　　将 SHC1102设置为停止等待状态。

　　2.5存储结构及其读写权限

　　SHC1102中的EEPROM存储区容量为512 Bits，分成16个块，每个块由4个字节组成，每个字节有8位。块是存储区的最小访问单位。
SHC1102芯片中EEPROM存储区的结构如表1所示。


　　●制造商块
　　块0、块1是特殊的数据块，用于存放制造商代码（MID）、客户代码（CID）、唯一序列号（UID），称制造商块。制造商块中的数据由芯片制造商在生产过程中写入，数据只读，不可改写。
　　●密钥块
　　块8专用于存放认证的密钥，称密钥块，此块存放的数据须通过认证后才可读或可改写。
　　●应用数据区 1 （ DATA 1 ）
　　应用数据区1 ： 块2 ～ 块7 （DATA 1）
　　访问控制条件： 读 ―― 无条件； 写 ―― 认证 Key
　　●应用数据区 2 （ DATA 2 ）
　　应用数据区2 ： 块9 ～ 块15 （DATA 2）
　　访问控制条件： 读 ―― 认证 Key； 写 ―― 认证 Key

　　3 综述
　　SHC1102电子标签作为数据载体，能起到标识识别、物品跟踪和信息采集的作用。其应用主要是满足了以下的几个要求：
　　●对物品信息的跟踪性和可追溯性的要求。
　　●对高准确度与高安全性的要求。
　　●对唯一识别与无法伪造的要求。
　　●对处理大量物品的快捷性的需求。
　　●对物品实时监控的需求。
　　在1992～1999年间射频识别产品在全世界销售额的年平均增长率达25.3%。由此可见，射频识别技术具有广阔的市场前景。
　　我国政府在1993年制定的金卡工程实施计划及全国范围的金融卡网络系统的10年规划，是旨在加速推动我国国民经济信息化进程的重大国家级工程。由此各种自动识别技术的发展及应用十分迅猛。现在，射频识别技术做为一种新兴的自动识别技术，也在中国迅速地普及。可以说，射频识别产品的市场是十分巨大的。