ISO 14443 A/B非接觸式智慧卡應用

前言：目前非接觸式智慧卡製造商相當多，主要來源有PHILIPS、KABA、OTI、Sony、Motorola、ATMEL、Panasonic…等業者均有生產、製造，這些製造商多數擁有自行開發設計的智慧卡，卡片設計依循ISO 14443 A/B規範規格進行變形或改良，而在實務開發部分，第一步即需先選定使用的系統再進行相關開發程序…

本文：
非接觸式智慧卡製造商相當多，主要有PHILIPS、KABA、OTI、Sony、Motorola、ATMEL、Panasonic…等業者投入，多數依循ISO 14443 A/B規範，但實際設計內容卻仍有些微差異，有的是在EEPROM(Electronic Erasable Programmable Memory)容量不同，有的卡片連EEPROM都沒有設置。

目前採行Sony智慧卡較著名的例子，就是香港的「八達通」卡，所使用的即為Sony的Felica智慧卡系統。而有的廠商(如Panasonic)雖然其MN63Y智慧卡未提供EEPROM設置，但實際上他卻提供了另1種選擇，即288 bit FRAM(Ferroelectric Random Access Memory)。

以非接觸式智慧卡來說，卡片主流應用是不含電池設計的，既然沒有電源供應，又如何達成通信過程？其實關鍵就在卡片晶片旁的線圈設計，在使用過程中，當卡片接近讀卡機，讀卡機發出具備信號與能量的電磁波，經由線圈接收電磁能轉換取得的微弱電源作為卡片運行所需的能量。實際的運作中，在資料交換過程會以同步控制搭配錯誤核對技術，避免多卡讀取出現錯誤問題。

非接觸式通信優點相當多，由於操作過程完全沒有接點接觸或資料傳輸線材，學習所耗成本最低，操作過程亦可避免損壞機器，而未內建電源的卡片，正常使用可保用10年，沒有端子氧化、油汙、磨損問題，設備使用年限亦可因此增長。操作過程沒有接觸式卡片抽卡、插卡等…程序，自然可讓操作效率大幅提昇，更適合大流量的多元應用。

EEPROM與FRAM差異性

基本上EEPROM與FRAM的使用目的都一樣，都是為了儲存卡片運作所需的程序資料，而兩者的差異僅在晶片體積、耗能、讀寫效能…等規格差異。以目前的技術觀察，FRAM具備在同樣尺寸達更多容量的技術優勢，此外，FRAM資料讀/寫效能也是勝過EEPROM，但相對於EEPROM而言，FRAM是相對較新穎的儲存技術，因此相關應用還是以EEPROM居多，這也是為什麼常見智慧卡規格中，以內建EEPROM居多的原因。

RFID的ISO技術標準不多，並不難理解，主要是有針對動物識別應用(動物植入型非接觸式晶片)、智慧卡系統與倉儲貨箱辨識…等，不同ISO規範均針對其應用需求調整規範內容，本文將就非接觸式智慧卡進行討論，動物識別與貨物識別並不在本文討論之列。

ISO 15693非接觸式智慧卡

ISO 15693非接觸式智慧卡規範，屬於鄰近距離非接觸式智慧卡(Vicinity Cards)，感測距離最長可達1公尺以內，均可實現RFID無線資料感測交換應用。

ISO 14443非接觸式智慧卡

ISO 14443為近距離非接觸式智慧卡(Proximity Cards)，其感測距離為0~10公分，屬於較普遍性的應用方式。由於操作條件適中，因此，為目前非接觸式智慧卡相關規範中最普遍、主流的應用。

ISO 10535非接觸式智慧卡

ISO 10535為極短距離(Close Coupled IC Card)非接觸智慧卡應用，其感測距離極短，僅0~2mm距離，進行智慧卡感測與交換資訊。

目前3種RFID非接觸式智慧卡應用中，ISO 10535因規範距離太短，造成使用不便，實務操作時幾乎要將卡片與讀卡機完全緊貼，才能建構無線傳輸資料交換的必要條件，有操作上的困難；此外，ISO 15693非接觸式智慧卡規範，因設計傳輸距離為1公尺，加上相關安全設計尚不成熟，雖可用於簡單識別應用，但仍需針對安全控管需求強化相關設計。

檢視ISO 14443規範

ISO 14443規範雖為主流應用，其實其規範仍有ISO 14443A/B差異，而其中主要差異在信號調變、防碰撞、編碼…等規格上的不同。以ISO 14443A代表性業者有HITACHI、PHILIPS、SIEMENS，ISO 14443B代表業者則有MOTOROLA、NEC…等，有別於遵循ISO 14443A/B常見設計，Sony在設計規格的特殊性，自家的Felica非接觸式智慧卡運用架構差異創造產品區隔，一般智慧卡需耗時0.3~0.7秒完成感應，而Felica僅需0.1秒。

傳輸檢查實務設計

在實務應用環境中，非接觸式智慧卡可能因人為操作，而讓智慧卡有不同角度、距離、持續感應時間…等條件差異，例如，在捷運通關閘口感應有時會因為人潮激增，讓感應時間大幅縮短，系統卻必須維持處理巨量資訊的穩定性，此時錯誤檢查就顯得相當重要。

非接觸式智慧卡在資料交換期間，例如ISO 14443A規範讀卡機先對卡片以ASK調變發送Miller編碼資訊，並等候智慧卡回應，而當智慧卡接收來自讀卡機的能量，驅動晶片解讀來自讀卡機的訊息後，同樣以ASK調變送回採Manchester編碼資訊，此資料一來一往之間，就必須搭配CRC(Cyclic Redundancy Check)運算，輔以錯誤檢查(Error Checking)修正資料內容進行。

其實作方式為將傳輸資料經計算取得CRC，而接收到的資料再檢視取得之CRC驗證正確性，並修正位元錯誤造成的資料問題。一般CRC位元數常見有8、16、32…等，而CRC越長雖在勘誤能力相對較高，實務設計中卻不能無限制使用過長CRC進行資料查核，因為CRC太長也會影響到傳送時間。多數應用上僅採行CRC-16(即為16位元CRC)，即可達到極高的位元錯誤偵測率。