前言

我們提到NFC的一些標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)主要是讀卡器和標(biāo)簽卡之間的通信協(xié)議。所以我們要對標(biāo)簽卡進行讀寫就需要了解相關(guān)協(xié)議。我們先從ISO14443A開始了解，因為目前市面上使用該標(biāo)準(zhǔn)的卡最多。

ISO14443簡介

ISO14443分為4個部分協(xié)議，這4個部分對應(yīng)不同的分層。

ISO14443-1: 定義物理特性，可以理解為物理層。

ISO14443-2:?射頻電源和信號接口。

ISO14443-3:?初始化和防碰撞。

ISO14443-4:?傳輸協(xié)議。

注意：ISO14443A和ISO14443B都是分成這4個部分，大多數(shù)是共用的，只是里面有部分是描述A的，部分是描述B的。

名詞解析 PCD: Proximity Coupling Device, 近耦合設(shè)備, 簡單理解就是讀寫卡設(shè)備。 PICC: Proximity Card, 感應(yīng)卡，簡單理解就是標(biāo)簽卡。 SAK: Select Acknowledge

UID: Unique Identifier, 唯一標(biāo)識符

命令介紹

對于軟件開發(fā)者而言，我們主要是研究ISO14443-3和ISO14443-4協(xié)議。初始化和防碰撞相關(guān)內(nèi)容在ISO14443-3上。

ISO14443-3協(xié)議中定義了相關(guān)的時序和命令，我們先不探討時序，本文主要來了解命令(Command)定義。

REQA/WUPA

讀卡器發(fā)送REQA或WUPA命令來檢查是否有卡存在。命令碼如下:

*注意:?只有7個bit

那這兩條命令有什么區(qū)別呢？

WUPA命令是處于IDLE或HALT狀態(tài)的卡都會應(yīng)答，而REQA命令只有處于IDLE狀態(tài)的卡會應(yīng)答。標(biāo)簽卡剛上電就處于IDLE狀態(tài)，當(dāng)讀卡器發(fā)送HALT命令之后，標(biāo)簽卡就進入HALT狀態(tài)(就是休眠狀態(tài))。

ANTICOLISION和SELECT

這兩條命令是用來進行防碰撞的，所謂的防碰撞就是當(dāng)有多張卡被檢查到時，要如何選擇卡。命令格式如下:

(1)?SEL：選擇碼，選擇代碼分成三個層次，級別一選擇代碼為0x93，級別二為0x95，級別三為0x97。為什么會有三級呢? 因為一張卡的UID有可能是4Byte，7Byte或10Byte。可能有些人又會有疑問，上面UID字段不是才5Byte嗎，如何讀出7個和10個字節(jié)呢？下面內(nèi)容會解釋。

(2)?NVB：有效比特數(shù)，指PCD傳輸了的字節(jié)數(shù)和比特位數(shù)。NVB的高4位表示已經(jīng)傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，低4位表示已經(jīng)傳輸?shù)腷it。比如:00100001, 就是2byte+1bit，總共傳輸了17bit。當(dāng)NVB為0x70時，則表示的是SELECT命令。

(3)UID: 唯一ID, ?傳輸?shù)拈L度根據(jù)具體的碰撞情況而定，傳輸范圍在0~40個比特位之間，它會由NVB指出。

防碰撞是用來確定要選擇的卡的一個過程，它會循環(huán)輪詢UID的每個bit，最終確定卡的UID。

HALT

HALT命令用來讓卡進入休眠狀態(tài)。命令格式如下：

CRC_A為兩個字節(jié), 這條指令是沒有應(yīng)答的！

ATQA

ATQA命令是REQA或WUPA命令的應(yīng)答。命令格式如下：

(1)Proprietary coding：這幾位留給廠家自定義

(2)UID size bit frame:?指示UID的長度

(3)Bit frame anticollision：防撞比特位，不為0時表示有多張卡響應(yīng)REQA或WUPA命令。

SAK

SAK是SELECT命令的應(yīng)答，命令格式如下：

SAK字段定義如下:

通過bit3和bit6來確定UID是否完整，以及PICC是否支持ISO14443-4。

PCD檢測PICC流程

PCD檢測PICC的主要包含PICC檢測、防碰撞和確定PICC類型三個部分。

(1)PCD發(fā)出REQA命令，如果有PICC響應(yīng)ATQA，則表示找到ISO14443A類型的PICC。

(2)進行防碰撞, 防碰撞的過程分成三個級別，第一個級別必須要有，第二和第三級別根據(jù)UID的長度而定。

(3)確定PICC類型，該部分主要由PICC發(fā)送SAK，然后PCD解析SAK，從而確定PICC是否支持ISO14443-4。

防碰撞流程

(1)上圖中的流程1~3設(shè)置了SEL和NVB, 然后PCD發(fā)送ANTICOLLISION命令。上面解釋過NVB的含義，所以0x20表示兩個字節(jié)，也就對應(yīng)SEL和NVB這兩個字節(jié)。

(2)流程4~5會根據(jù)收到的數(shù)據(jù)判斷是否有bit沖突。有沖突則要選擇該位是0，還是1，然后繼續(xù)發(fā)送ANTICOLLISION命令，直到?jīng)]有沖突。

(3)沒有bit沖突之后，PCD發(fā)送SELECT命令，最后收到PICC的SAK。

防碰撞級別

上面說過防碰撞級別，通過下圖來更直觀地理解。

如果UID為4個字節(jié)，則只需發(fā)送第一級ANTICOLISION(0x93)；如果UID長度為7個字節(jié)，則發(fā)完第一級ANTICOLISION(0x93)，? 還要繼續(xù)發(fā)第二級ANTICOLISION(0x95)；如果UID長度為10個字節(jié)，除了發(fā)送第一，二級，還要發(fā)送第三級ANTICOLISION(0x97)。

通過多級ANTICOLISION之后才能獲取到標(biāo)簽卡(PICC)的完整UID。

總結(jié)

單純看協(xié)議可能會比較枯燥，所以建議可以找一份代碼，邊看代碼邊閱讀協(xié)議，比如RC522的參考代碼。

審核編輯：劉清