NFC芯片相關的內容總結

前言

我們提到NFC的一些標準，這些標準主要是讀卡器和標簽卡之間的通信協議。所以我們要對標簽卡進行讀寫就需要了解相關協議。我們先從ISO14443A開始了解，因為目前市面上使用該標準的卡最多。

ISO14443簡介

ISO14443分為4個部分協議，這4個部分對應不同的分層。

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:?傳輸協議。

注意：ISO14443A和ISO14443B都是分成這4個部分，大多數是共用的，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, 近耦合設備, 簡單理解就是讀寫卡設備。 PICC: Proximity Card, 感應卡，簡單理解就是標簽卡。 SAK: Select Acknowledge

UID: Unique Identifier, 唯一標識符

命令介紹

對于軟件開發者而言，我們主要是研究ISO14443-3和ISO14443-4協議。初始化和防碰撞相關內容在ISO14443-3上。

ISO14443-3協議中定義了相關的時序和命令，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別呢？

WUPA命令是處于IDLE或HALT狀態的卡都會應答，而REQA命令只有處于IDLE狀態的卡會應答。標簽卡剛上電就處于IDLE狀態，當讀卡器發送HALT命令之后，標簽卡就進入HALT狀態(就是休眠狀態)。

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?？赡苡行┤擞謺幸蓡?，上面UID字段不是才5Byte嗎，如何讀出7個和10個字節呢？下面內容會解釋。

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

(3)UID: 唯一ID, ?傳輸的長度根據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。命令格式如下：

CRC_A為兩個字節, 這條指令是沒有應答的！

ATQA

ATQA命令是REQA或WUPA命令的應答。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REQA或WUPA命令。

SAK

SAK是SELECT命令的應答，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發出REQA命令，如果有PICC響應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UID的長度而定。

(3)確定PICC類型，該部分主要由PICC發送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設置了SEL和NVB, 然后PCD發送ANTICOLLISION命令。上面解釋過NVB的含義，所以0x20表示兩個字節，也就對應SEL和NVB這兩個字節。

(2)流程4~5會根據收到的數據判斷是否有bit沖突。有沖突則要選擇該位是0，還是1，然后繼續發送ANTICOLLISION命令，直到沒有沖突。

(3)沒有bit沖突之后，PCD發送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，則只需發送第一級ANTICOLISION(0x93)；如果UID長度為7個字節，則發完第一級ANTICOLISION(0x93)，? 還要繼續發第二級ANTICOLISION(0x95)；如果UID長度為10個字節，除了發送第一，二級，還要發送第三級ANTICOLISION(0x97)。

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

總結

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

審核編輯：劉清