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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Microcircuiti per sistemi di identificazione. Dati di riferimento
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / materiali di riferimento Questi dispositivi a semiconduttore sono destinati all'uso in smart card in plastica, dispositivi di identificazione negli sportelli bancomat, dispositivi di controllo degli accessi, pagamento di viaggi e merci nei negozi, nei sistemi di contabilità e circolazione per apparecchiature, veicoli, controllo di processo, ecc. Il set di chip per la creazione di sistemi di identificazione comprende:
KB5004HKZ è un identificatore transponder passivo senza contatto protetto da crittografia (con EEPROM da 8 Kbit), da cui vengono lette le informazioni e l'alimentazione viene fornita tramite un canale radio integrato ad una frequenza di 13,56 MHz. Di seguito sono riportate informazioni più dettagliate sugli ultimi tre di essi. KB5004HK1 Un identificatore di transponder passivo basato su un dispositivo di memoria di sola lettura programmabile elettricamente una tantum nel caso generale è una struttura protetta dalle influenze climatiche e meccaniche, che combina un cristallo di microcircuito con un'antenna e dotata di mezzi di fissaggio all'oggetto da identificare . A seconda delle esigenze del sistema specifico e della natura dell'oggetto, può trattarsi di una tessera di plastica per il passaggio attraverso un tornello, un portachiavi o un gettone, un braccialetto, una capsula impiantabile, un collare, ecc. Il microcircuito è realizzato sotto forma di cristallo utilizzando la tecnologia CMOS. Viene fornito solo come parte degli identificatori KIBM-002, BIB-002, BIZH-002, BIT-002 e BIM-002. Il microcircuito è costituito (vedere schema a blocchi in Fig. 1) da un dispositivo di memorizzazione, un'unità di programmazione (il processo di programmazione dei codici concordati con il consumatore viene eseguito dal produttore del microcircuito), un generatore di orologio, un contatore di indirizzi, un unità di controllo, un modulatore, un raddrizzatore e un'antenna (un circuito LC oscillante con L1=2 µH, C1=75 pF).
Un campo elettromagnetico esterno induce una tensione RF nell'antenna che, dopo la rettifica, alimenta i restanti componenti del microcircuito. Non è necessaria alcuna fonte di alimentazione aggiuntiva. L'unità di controllo percepisce questa tensione come un segnale di attivazione. Al comando dell'unità di controllo, il dispositivo di memorizzazione produce un messaggio in esso programmato che, dopo essere stato codificato da un modulatore-codificatore, entra nell'antenna come segnale di risposta. Il raggio di lettura raggiunge 15 cm o più. La programmazione di un dispositivo di memoria, inserendo un codice individuale, viene eseguita bruciando ponticelli fusibili utilizzando un programmatore esterno e componenti integrati nel chip. In questa modalità necessita dell'alimentazione fornita dal programmatore. Sull'oggetto da identificare viene posizionato un microcircuito con un'antenna sintonizzata sulla frequenza operativa del canale radio. In modalità standby, l'identificatore è diseccitato. Si accede a un identificatore in modalità standby utilizzando un lettore speciale - un lettore - contenente il proprio set di componenti elettronici e un canale radio sintonizzato sulla stessa frequenza. Per l'identificazione il transponder e il lettore vengono avvicinati, l'antenna del transponder capta l'emissione radio non modulata del lettore e genera segnali radio con codice di risposta, che vengono percepiti dall'antenna del lettore. L'unità elettronica del lettore analizza il codice ricevuto e genera un segnale di riconoscimento "amico o nemico". La distanza alla quale è garantita una lettura affidabile dipende dalle condizioni locali, dalle caratteristiche del transponder e del lettore e dalla precisione delle impostazioni del canale radio. Il campo di temperatura di esercizio dell'identificatore transponder va da -40... a +70 °C. Durata di conservazione garantita: 10 anni. KB5004HK2 Poiché il microcircuito KB5004ХК2 (l'analogo straniero è AN55001) sia nella struttura (Fig. 2) che nell'applicazione è in gran parte simile a KL5004ХК1, l'attenzione principale sarà rivolta alle loro differenze. Pertanto, il microcircuito KB5004ХК2 è in grado di funzionare nell'intervallo di frequenza 50...10 kHz con una profondità di modulazione (ampiezza) alla trasmissione di 000. L'antenna può essere un circuito LC oscillante o una bobina.
Non è presente alcun generatore di orologio nel microcircuito. Il funzionamento dei suoi nodi è scandito dalla frequenza portante della radiazione del lettore. La conversione delle informazioni ricevute dal dispositivo di archiviazione viene eseguita dal codificatore di codice Manchester integrato. È possibile utilizzare qualsiasi codice, protetto o meno da errori e accessi non autorizzati, qualsiasi metodo di crittografia, qualsiasi alfabeto digitale e simbolico, compreso il proprio. La capacità di memoria disponibile in versione non protetta su una frequenza portante di un canale radio consente di ottenere più di 18 milioni di combinazioni con la riservatezza della loro interpretazione. Il raggio di lettura garantito con il lettore PR-A03 è di 8 cm. Il microcircuito KT5004ХК2 è prodotto sotto forma di cristallo utilizzando la tecnologia CMOS con due cavi d'antenna a disposizione del consumatore. Serve come base per gli identificatori del rispondente KIBI-001, BIB-001, BIZH-001 e BIT-001. Temperatura ambiente operativa - da -50 a +50 °C (massima - da -60 a +85 °C). KB5004HKZ Il microcircuito KB5004HKZ (analogo straniero - AN5505) è un identificatore di risponditore passivo protetto da crittografia. Il principio di funzionamento è lo stesso dei precedenti, ma a differenza di essi contiene una ROM riprogrammabile elettricamente di 16x512 bit con diritti di accesso individuali a ciascuno dei sedici settori. La ROM consente almeno 100 cicli di programmazione. In termini di design strutturale, il microcircuito KB000ХКЗ (vedi diagramma in Fig. 5004) differisce poco da KB3ХК5004 e KB1ХК5004.
Lo scambio di informazioni tra il lettore e il transponder è organizzato secondo lo standard per le carte contactless ISO 1443-2 tipo A. L'antenna del lettore emette oscillazioni modulate in ampiezza con una profondità di modulazione del 100%. Quando l'ampiezza dell'intensità del campo emesso dall'antenna del lettore diminuisce al 5% del valore iniziale per un tempo pari a 2,34 μs, si forma una pausa. Per presentare le informazioni è stato utilizzato un codice Miller modificato. Le informazioni dal lettore alla carta arrivano sotto forma di comandi, che sono una sequenza di bit trasmessi a partire dal meno significativo. Ogni byte trasmesso è accompagnato da un bit di controllo, mediante il quale il risponditore determina la correttezza del comando ricevuto. Se i codici non corrispondono, il risponditore genera un messaggio di errore. Nel transponder non è presente un generatore di clock separato. Il segnale di temporizzazione è generato dalla tensione della frequenza portante ricevuta dall'antenna dal lettore. Per trasmettere le informazioni di risposta al lettore viene utilizzata la cosiddetta modulazione di carico con una frequenza portante di 847 kHz (frab/16). Inoltre l'informazione trasmessa dal transponder è accompagnata da bit di controllo di parità e dallo stesso codice ciclico. L'accesso individuale ad un particolare settore di memoria è possibile solo dopo un comando di autenticazione correttamente eseguito utilizzando una delle chiavi di questo settore (A e B), registrato durante la personalizzazione della tessera del risponditore. Ogni settore è composto da quattro blocchi (0, 1, 2 e 3) di 128 bit ciascuno. I comandi per leggere, scrivere e lavorare con il contatore vengono elaborati in un blocco. Il terzo blocco di servizio del settore contiene le chiavi di autenticazione A e B e bit di controllo di accesso ad altri blocchi del settore. Il blocco zero del settore zero, il blocco del produttore, è di sola lettura; contiene il numero di serie univoco di ciascun microcircuito e informazioni aggiuntive dal relativo produttore. Per comodità di organizzare le azioni relative ai pagamenti, il chip dispone di un registro a 32 bit che, al comando di caricamento, viene caricato con il contenuto di un blocco appositamente configurato. Non appena il transponder entra nel campo elettromagnetico del dispositivo di lettura, entra in modalità di attesa del comando "Richiesta" del transponder ("Reguest"). Tutti gli altri comandi vengono ignorati. Se nel campo elettromagnetico del lettore sono presenti più transponder, diventa necessario selezionarne solo uno da attivare. Il resto andrà in modalità standby. A questo scopo viene utilizzato il contenuto del blocco zero protetto da modifiche. Per determinare il risponditore con cui iniziare una sessione di lavoro viene inviato il comando "Collisione Antf" e poi il comando "Seleziona". Tutti gli ulteriori comandi verranno accettati solo dal risponditore selezionato. I settori di memoria del risponditore sono protetti crittograficamente. Il risponditore eseguirà i comandi di lettura, scrittura e registrazione solo dopo aver elaborato il comando "Autenticazione". Quindi viene indicato l'indirizzo del blocco con cui funzioneranno i comandi principali: "Leggi blocco" e "Scrivi blocco". Per lavorare con un controregistro sono previsti i comandi “Carica” (“Ripristina”), che carica il registro con il contenuto del blocco, “Aumenta contenuto” (“Incrementa”) e “Diminuisci contenuto” (“Decrementa” ), modificando il contenuto del registro per l'importo specificato in squadre. Il contenuto può essere salvato con il comando "Trasferisci", sia nel blocco da cui è stato letto il valore iniziale, sia in qualsiasi altro blocco del settore. Per smettere di lavorare con il transponder, il lettore emette il comando "Stop", dopodiché il transponder entra in uno stato passivo. Il raggio di lettura del transponder è pari o superiore a 100 mm. La velocità di scambio delle informazioni tra il lettore e il risponditore arriva fino a 106 kbaud. Il periodo garantito per la conservazione delle informazioni nella memoria del convenuto è di 10 anni. Autore: A.Nefedov, Mosca
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