RFID與射頻卡電器特性

電氣特性：

容量爲8K位EEPrOM；

● 分爲16個扇區，每一個扇區爲4塊，每塊16個字節，以塊爲存取單位；

● 每一個扇區有獨立的一組密碼及訪問控制；

● 每張卡有惟一序列號，爲32位；

● 具備防衝突機制，支持多卡操做；

● 無電源，自帶天線，內含加密控制邏輯和通信邏輯電路；

● 工做溫度：-20℃～50℃；

● 工做頻率：13.56MHZ；

● 通訊速率：106KBPS；

● 讀寫距離：可達10mm(與讀寫器以及卡天線尺寸有關)；

● 數據保存期爲10年，可改寫10萬次，讀不限次。

工做原理：

卡片由一個卷繞天線和特定用途集成電路模塊組成。其中，模塊由一個高速(106KB波特率)的RF接口。一個控制單元和一個8K位E2PROM組成。讀寫器向MF1卡發出一組固定頻率(13.56MHZ)的電磁波，卡片內有一個LC串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發射的頻率相同，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產生共振，從而使諧振電容內有了電荷，在這個電容的另外一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到模塊存儲電容內儲存，當所積累的電荷達到2V以上時，此電容可做爲電源向模塊電路提供工做電壓，將卡內數據發射出去或接收讀寫器的數據。

存儲結構：

MF1卡分爲16個扇區，每區有4塊(塊0～塊3)，共64塊，按塊號編址爲0～63。第0扇區的塊0(即絕對地址塊0)用於存放芯片商，卡商相關代碼，已經固化不可更改。其餘各扇區的塊0，塊1，塊2爲數據塊，用於存貯用戶數據；塊3爲各扇區控制塊，用於存放密碼A，存取控制條件設置，密碼B。各區控制塊結構相同，以下所示：

各區控制塊3 結構	字節號	0 1 2 3 4 5	6 7 8 9	10 11 12 13 14 15
	控制值	FF FF FF FF FF FF FF	07 80 69	FF FF FF FF FF FF
	說明	密碼A(0～5字節)	存取控制(6～9字節)	密碼B(10～15字節)

控制屬性：

每一個扇區的用戶密碼和存取控制條件都是獨立設置的，能夠根據實際須要設定各自的密碼及存取控制。在存取控制中，每一個塊都有三個控制位相對應，用以決定某數據塊或控制塊的讀寫條件，定義爲："CXxy"，見表1所示。

其中CX表明每塊控制位號(C1～C3)，x表明某塊所屬扇區號(0～15)， y表明該扇區內某塊號。例如C1x2 即爲x扇區內塊2的第1控制位，餘此類推。

注：控制位的設置存放在存取控制字節中，見表2所示。
表1：控制位定義"CXxy"

塊0	C1x0	C2x0	C3x0	用戶數據塊，(0區0塊除外)
塊1	C1x1	C2x1	C3x1	用戶數據塊
塊2	C1x2	C2x2	C3x2	用戶數據塊
塊3	C1x3	C2x3	C3x3	密匙存取控制塊

 

表2：三個控制位在存取控制字節中的位置(注：" _b" 表示取反)

位號 字節號	bit 7	6	5	4	3	2	1	0
字節6	C2x3_b	C2x2_b	C2x1_b	C2x0_b	C1x3_b	C1x2_b	C1x1_b	C1x0_b
字節7	C1x3	C1x2	C1x1	C1x0	C3x3_b	C3x2_b	C3x1_b	C3x0_b
字節8	C3x3	C3x2	C3x1	C3x0	C2x3	C2x2	C2x1	C2x0
字節9	BX7	BX6	BX5	BX4	BX3	BX2	BX1	BX0
所屬塊	塊3控制位	塊2控制位	塊1控制位	塊0控制位	塊3控制位	塊2控制位	塊1控制位	塊0控制位

 

各扇區數據塊0～塊2的三個控制位以正反兩種形式存在於塊3的存取控制字節中，它決定了該塊的訪問權限(例如進行減值及初始化值操做必須驗證KEY A，進行加值操做必須驗證KEY B，等等)。三個控制位在存取控制字節(6～9字節)中的權限以下(陰影區的存取控制爲廠商初始值；字節9爲備用字節，默認值爲69)：

註釋：表3中，KeyA|B表示密碼A或密碼B，Never表示沒有條件實現。

表3：數據塊的存取控制權限(x=0～15扇區； y=塊0，塊1，塊2)

C1xy C2xy C3xy	讀	寫	加值	減值，初始化
0 0 0	KeyA|B	KeyA|B	KeyA|B	KeyA|B
0 1 0	KeyA|B	Never	Never	Never
1 0 0	KeyA|B	KeyB	Never	Never
1 0 0	KeyA|B	KeyB	KeyB	KeyA|B
0 0 1	KeyA|B	Never	Never	KeyA|B
0 1 1	KeyB	KeyB	Never	Never
1 0 1	KeyB	Never	Never	Never
1 1 1	Never	Never	Never	Never

  

 例如，某區塊的3個存取控制位C1xy，C2xy，C3xy=000時(廠商預設的初始值，見陰影區)，驗證密碼A或密碼B正確後可讀出/可寫入/可加值/減值及初始化操做。該初始值主要供製卡和髮卡商檢測心片功能使用，確認全部讀寫/加密功能均正常(存取控制初始值"ff078069"，請參考"步驟舉例"自行驗算)後，再依據使用須要和參照表4表5設置新的存取控制權限值，進行用戶數據操做和修改新的用戶密碼。

再如當某區塊0的存取控制位C10，C20，C30的設置均=100時，驗證密碼A或密碼B正確後可讀出其數據；只有驗證密碼B正確後纔可容許改寫數據；不能進行加值，減值等操做。

以廠商初始值"FF 07 80 69"爲例，說明存取控制條件對數據塊的影響。初始存取控制默認值(C1x0，C2x0，C3x0=000；C1x1，C2x1，C3x1=000；C1x2，C2x2，C3x2=000；C1x3，C2x3，C3x3=001)和KeyA，KeyB默認值(由廠商提供，一般爲：ffffffffffff)。那麼塊3中，廠商初始的存取控制值以下表所示：

表4：塊3中廠商初始存取控制值(-號表示須要取反)

Bit#	7	6	5	4	3	2	1	0
字節6	1-	1-	1-	1-	1-	1-	1-	1-
字節7	0	0	0	0	0-	1-	1-	1-
字節8	1	0	0	0	0	0	0	0
	CXx3	CXx2	CXx1	CXx0	CXx3	CXx2	CXx1	CXx0

 

若是用戶要讀到塊1的內容，對照表4和查對錶3可知，當存取控制C1x1，C2x1，C3x1=000時，必需正確校驗KEY A或KEY B後纔可容許讀取塊1的內容，不然，MF1讀寫器會因校驗某區密碼出錯而沒法讀取和傳送數據!以此類推，用戶要進行其它操做時，可根據存取條件，對照表2～4來決定其操做權限。 
   表5列出了飛利浦公司對MF1卡的8種控制位設置值所對應的存取控制權限表，供發卡商及用戶設置MF1卡使用權限時參考，其釋義以下： 
表5：塊3的存取控制權限(供發卡商及用戶設置權限時參考)

控制位設置值			密碼A權限		存取控制權限		密碼B權限
C1x3	C2x3	C3x3	讀	寫	讀	寫	讀	寫
0	0	0	Never	KeyA	KeyA	Never	KeyA	KeyA
0	1	0	Never	Never	KeyA	Never	KeyA	Never
1	0	0	Never	KeyB	KeyA|B	Never	Never	KeyB
1	1	0	Never	Never	KeyA|B	Never	Never	Never
0	0	1	Never	KeyA	KeyA	KeyA	KeyA	KeyA
0	1	1	Never	KeyB	KeyA|B	KeyB	Never	KeyB
1	0	1	Never	Never	KeyA|B	KeyB	Never	Never
1	1	1	Never	Never	KeyA|B	Never	Never	Never

例如：當塊3的存取控制位C13C23 C33 = 100時，表示：密碼A：不可讀(隱藏)，驗證KEYB正確後，可寫(或更改)；存取控制：驗證KEYA或KEYB正確後，可讀不可寫(寫保護)；密碼B：不可讀，驗證KEYB正確後可寫。

又如：當塊3的存取控制位C13C23 C33 = 110或者111時，除存取控制值須要在驗證KEYA或KEYB正確後僅僅可讀外，其它如存取控制值的改寫，密碼A，密碼B的讀寫權限均被鎖死而沒法訪問!

 

 

MF1卡修改各區塊控制位值和數據——舉例

(一)，以經常使用設置"08 77 8F 69"控制條件爲例，先搞清楚它――具備的訪問權限。 
一、對"08 77 8F 69"值進行計算，該值定位於各區塊3的6，7，8，9四個字節內，字節6=08，字節7=77， 
字節8=8F，字節9=69(默認值，不予計算)。 
二、例如：字節6=08，對應其二進制值=00001000，則對6，7，8這三個字節進行二進制轉換結果見下表：

字節6 = 0 0 0 0 1 0 0 0

字節7 = 0 1 1 1 0 1 1 1

字節8 = 1 0 0 0 1 1 1 1

三、參照表2及表4算法,字節6的所有二進制值取反,字節7的低四位二進制值取反,字節8不變,獲得：

字節號	對應二進制值	位置	高4位	位置	低4位
字節6  字節7  字節8	0 0 0 0 1 0 0 0  0 1 1 1 0 1 1 1  1 0 0 0 1 1 1 1	C2Y  C1Y  C3Y	1 1 1 1  0 1 1 1  1 0 0 0	C1Y  C3Y  C2Y	0 1 1 1  1 0 0 0  1 1 1 1
所屬塊位			塊3 塊2 塊1 塊0		塊3 塊2 塊1 塊0

 

四、對以上6，7，8字節的存取/控制二進制已取反值，依照表2，表4塊位轉換爲各塊控制值，以下表：

塊3位	字節7，字節6，字節8 = C13，C23，C33 = C1Y，C2Y，C3Y = 0 1 1
塊2位  塊1位  塊0位	字節7，字節6，字節8 = C12，C22，C32 = C1Y，C2Y，C3Y = 1 1 0 字節7，字節6，字節8 = C11，C21，C31 = C1Y，C2Y，C3Y = 1 1 0 字節7，字節6，字節8 = C10，C20，C30 = C1Y，C2Y，C3Y = 1 1 0

注意：高4位的各塊值=低4位的各塊值時，其值可用。高4位值≠低4位值時，其值不可用! 
五、查對訪問權限(數據存取控制依照表3，塊3存取控制依照表5)，該例"08 77 8F 69"的訪問權限爲： 
◆ 塊3 = 011：權限爲：KeyA，KeyB均不可讀，驗證KeyB正確後可改寫KeyA和KeyB，驗證KeyA或KeyB正確後可讀"控制位"。在此可見密鑰KeyB的重要性，KeyB不正確是沒法看到塊3控制值，更沒法修改密鑰。

◆ 塊2 = 塊1 = 塊0 =110：權限爲：驗證KeyA或KeyB後可讀該塊數據，減值以及初始化值，只有驗證KeyB 正確後纔可改寫該塊數據，在此能夠看到密鑰KeyB對改寫數據塊也起着關鍵性做用。 
(二)、"08 77 8F 69" 控制條件設置步驟：
由(一)可知：KeyB設置後爲不可讀，而且改寫數據和改寫控制位都須要正確驗證它，故KeyB設置後程序
操做員必須妥善保管KeyB值，不然之後改寫數據和控制位時，不正確的KeyB值將沒法實現卡的任何操做!!! 
一、修改塊3控制位的值：最初的各區塊3內的KeyA，KeyB都是廠商12個"F"默認值(KeyA在任何條件下均爲不可讀，大部分讀寫機程序表現KeyA爲未知的12個"0" )，在修改控制值時，先不要修改默認密碼KeyA和KeyB，在控制位修改爲功後，再去更改新密碼值。即先對塊3的控制位進行修改(默認值FF 07 80 69改成新值08 77 8F 69)並執行寫操做。控制位寫成功後，KeyB亦爲12個"0"不可讀了，但還是隱藏的12個"f"默認值。
二、修改塊3的KeyA和KeyB值：控制位0877 8F 69值寫成功後，驗證KeyB正確後方可改寫KeyA和KeyB新密碼。在密碼操做模式鍵入要改寫區塊之先前密碼B(先前密碼爲默認值時，則不需改動和加載)，加載後反回數據操做模式，再進行讀值，KeyA和KeyB值的改寫。

三、修改塊0～塊2中數據：由新的控制條件08778F69可知，要修改數據，必須先驗證KeyB，故先設置密碼操做爲KeyB認證方式，加載後再返回數據操做模式，對要修改的數據塊進行值的改寫操做。

四、上例中分析了"08 77 8F 69"的訪問條件及其改寫步驟，對用戶的其它控制條件亦可參照應用。

MF1卡常見問題及處理建議

① 盲目操做：形成某些區塊誤操做被鎖死不能再使用。應當仔細參考表3表5的控制權限後，予先得出操做後的結果是否適合使用要求，而且列出操做順序表單再操做。最好受權程序員對塊3的設置做專人操做。

② 丟失密碼：再讀寫時形成密碼認證出錯而不能訪問卡。特別要求在對MF卡進行塊3編程操做時，必須及時記錄相關卡號的控制值，KeyA，KeyB等，並且應當有專人管理密碼檔案。

③錯誤設置：對MF1卡的塊3控制塊瞭解不透徹，錯誤的理解形成設置形成錯誤的設置。依照表2可知，目前Mf1卡的控制塊僅只有8種數據塊訪問控制權限和8種控制塊設置權限，超出這16種權限的其餘代碼組合，將直接引發錯誤設置而使卡片報廢!

④ 極端權限：當塊3的存取控制位C13C23 C33 = 110或者111時，稱爲極端權限。除特殊應用外通常不被使用!啓用前認真權衡對密碼讀寫，存取控制的鎖死是否必要，不然，數據加密後即便有密碼也沒法讀取被鎖死的數據區塊(看不見)!

⑤ 設備低劣：低劣的設備將直接影響卡的讀寫性能。對MF卡進行塊3編程操做的設備，特別要求其性能必須十分可靠，運行十分穩定!建議選用由飛利浦公司原裝讀寫模塊構建的知名讀寫機具!

⑥編程干擾：在對塊3進行編程操做時，不能夠有任何的"IO"中斷或打擾!包括同時運行兩個以上程序干擾甚至PC機不良的開關電源紋波干擾等，不然，不成功的寫操做將形成某個扇區被鎖死的現象，導致該扇區再次訪問時出錯而報廢。

⑦ 數據出錯：在臨界距離點上讀卡和寫卡形成的。一般的讀卡，特別是寫卡，應該避免在臨界狀態(剛能讀卡的距離)讀卡。由於臨界狀態下的數據傳送是很不穩定的!容易引發讀寫出錯!

⑧ 人爲失誤：例如，密碼加載操做失誤，誤將KeyA加載爲KeyB；或者是誤將其餘制卡廠約定的初始密碼值如a0a1a2a3a4a5，b0b1b2b3b4b5加載到本公司生產的MF1卡內；或者在初始狀態下(密碼A=000000000000【隱藏狀態，實際爲ffffffffffff】，控制位=FF07 80 69，密碼B=ffffffffffff【可見】)若不經意地將KeyA=000000000000刪除後又從新輸入12個"0"，並加載了它!這時無心中已將KeyA原來12個隱藏的"f"，修改爲了12個"0"，其後果可想而知!

⑨ 卡片失效：讀寫均無數據傳送，讀寫器報告"尋卡錯誤"!卡片被超標扭曲，彎曲而形成內電路斷裂。

⑩ 讀寫距離過近：與用戶使用的讀寫器性能有關。標準型MF1卡的讀寫距離可達10cm(在飛利浦公司的標準讀寫機具上測試的最大距離)，國產知名品牌讀寫器通常可達5-10cm。尺寸較小的匙扣卡，其讀寫距離固然比標準卡近許多，但只要可靠的讀寫距離≥5～10mm以上，通常不會影響正常使用!