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一種經(jīng)典的Mifare S50電子標簽

一種經(jīng)典的Mifare S50電子標簽

發(fā)布日期:2021-02-20 09:15:44 作者:Ling 點擊:22685

   飛利浦是世界上最早研制非接觸式IC卡的公司,其產(chǎn)品系統(tǒng)包括Mifare Standard(邏輯加密卡,EEPROM容量為8 KB)、Mifare Light(邏輯加密卡,EEPROM容量為384 KB)、Mifare PLUS(第一代雙界面卡)、Mifare PRO(第二代雙界面卡)等。
   Mifare Standard卡型號為Mifare S50,簡稱S50卡)與讀寫器之間的工作距離小于100 mm,數(shù)據(jù)傳輸率為106 kb/s,完完成一次讀卡時間可小于0.1 s,工作頻率為13.56 MHz,具有可靠性高、防碰撞能力強、一卡多用、安全性能好等特點。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作過程
Mifare S50整個電路(除線圈外)都集成在一個芯片內(nèi),其內(nèi)部邏輯框圖如圖所示,芯片電路可以分為射頻接口電路和數(shù)字模塊。

射頻接口模塊由整流器、電壓調(diào)節(jié)器、上電復位(Power On Reset,POR)模塊、時鐘產(chǎn)生器、調(diào)制器以及解調(diào)器等部分組成,主要有以下功能。

1、為芯片內(nèi)部各部分電路提供工作時所需能量;
2、提供POR信號,使各部分電路同步啟動工作;
3、從載波中提取電路正常工作所需要的時鐘信號;
4、將載波上的指令數(shù)據(jù)解調(diào)出來供數(shù)字電路模塊處理以及對待發(fā)送的數(shù)據(jù)進行調(diào)制。
   數(shù)字電路模塊主要由如下部分組成:
1、ATR(Answer to Request)模塊:當接收到讀寫器的Request命令后,芯片啟動該模塊建立與讀寫器的通信。
2、Anti-Collision模塊:當多個電子標簽同時位于讀寫器天線工作范圍內(nèi)時,此模塊根據(jù)電子標簽的序列號選擇其中一個電子標簽。
3、Authentication & Access Control模塊:確認電子標簽被選中后,此模塊進行讀寫器與電子標簽之間的相互認證,只有通過相互認證,才能進行進一步操作。
4、Control & Arithmetic Unit模塊:此模塊是芯片的控制中心,是中央處理器單元。
5、RAM:配合Control & Arithmetic Unit將運算結(jié)果進行暫時存儲;動態(tài)存取EEPROM中的數(shù)據(jù)供Control & Arithmetic Unit操作使用。
6、ROM:固化電子標簽所需要的程序指令。
7、EEPROM Memory:EEPROM存儲器,用于存放用戶數(shù)據(jù),可讀可寫。
8、EEPROM Interface:訪問EEPROM存儲器的控制接口。
     Mifare S50的工作過程如圖所示,讀寫器發(fā)送Request命令給所有在天線場范圍內(nèi)的電子標簽,通過防碰撞循環(huán),得到一張卡的序列號后,選擇此卡進行認證,通過認證后對存儲器進行操作。Mifare S50對存儲器的操作包括:

1、Read:讀存儲器的一個分組。
2、Write:寫存儲器的一個分組

3、Decrement:減少分組內(nèi)容,并將結(jié)果存入數(shù)據(jù)寄存器。
4、Increment:增加分組內(nèi)容,并將結(jié)果存入數(shù)據(jù)寄存器。
5、Transfer:將數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容寫入EEPROM的一個分組。
6、Restore:將分組內(nèi)容存入數(shù)據(jù)寄存器。
存儲器組織與訪問控制
    Mifare S50卡有8 KB的EEPROM,分成16個區(qū),每個區(qū)又分成4個分組(Block0~Block3),一個分組有16 B,其存儲結(jié)構(gòu)組織如圖

(1)每個扇區(qū)由4塊(塊0、塊1、塊2、塊3)組成(也有的將16個區(qū)的64個塊按絕對地址編號為0~63)。
(2)第0扇區(qū)的塊0(即絕對地址0塊)都是一個特殊的塊,該塊存儲了制造商代碼,已經(jīng)固化,不可更改。

(3)每個扇區(qū)的塊0、塊1、塊2為數(shù)據(jù)塊,用于存儲數(shù)據(jù),可以進行讀寫操作。
(4)每個區(qū)的塊3為控制塊,包括了密鑰A、訪問控制條件、密鑰B。具體結(jié)構(gòu)如下:密鑰A有6字節(jié),訪問控制條件有4字節(jié),密鑰B有6字節(jié),其結(jié)果如圖5-17所示。由于每個區(qū)都有各自的密鑰和訪問條件,各區(qū)之間互不干擾,因此Mifare S50可作為多功能卡使用。


圖區(qū)尾部(塊3)的組成

      每個區(qū)的密鑰和訪問控制條件相互獨立,可以根據(jù)實際需要設(shè)定各自的密鑰及訪問控制條件。每個塊(包括數(shù)據(jù)塊和控制塊)的存取條件是由密鑰和訪問控制條件共同決定的,訪問控制條件四個字節(jié)所表示的含義如表5-4所示(注:_b表示取反)
表訪問控制條件的定義


其中,在存取控制中每個塊都有相應(yīng)的三個控制位,定義如下。
塊0: C10 C20 C30
塊1: C11 C21 C31

塊2: C12 C22 C32
塊3: C13 C23 C33
三個控制位以正、反兩種形式存在于表5-4所示訪問條件字節(jié)中,決定了該塊的訪問權(quán)限。三個控制位在存取控制字節(jié)中的位置如下(Byte 9為備用字節(jié),默認值為0x69)。
例如,上述存取控制字節(jié)為FF 07 80 69時,對應(yīng)的每一位為表所示。


表存取控制位為FF 07 80 69對應(yīng)的二進制碼
那么對應(yīng)每個塊的存取控制位

如下。
塊0:000
塊1:000
塊2:000
塊3:001
查詢訪問控制碼的結(jié)構(gòu)表,可得到相應(yīng)塊所對應(yīng)的訪問條件。例如,當塊3的存取控制位C13 C23 C33=001時,驗證密鑰A或密鑰B正確后可讀、不可寫、不可加值;驗證密鑰A或密鑰B正確后可進行Decrement、Transfer、Restore操作。其中,KeyA|B表示密鑰A或密鑰B,Never表示任何條件下均不能實現(xiàn)。

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