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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Mikroschaltkreise für Identifikationssysteme. Vergleichsdaten
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Referenzmaterialien Diese Halbleiterbauelemente sind für den Einsatz in Kunststoff-Smartcards, Identifikationsgeräten in Geldautomaten, Zugangskontrollgeräten, der Bezahlung von Reisen und Waren in Geschäften, in Buchhaltungs- und Umlaufsystemen für Geräte, Fahrzeuge, Prozesssteuerung usw. vorgesehen. Der Chipsatz zum Erstellen von Identifikationssystemen umfasst:
KB5004HKZ ist ein kontaktloser, kryptogeschützter passiver Transponder-Identifikator (mit 8-Kbit-EEPROM), dessen Informationen gelesen und die Stromversorgung über einen eingebauten Funkkanal mit einer Frequenz von 13,56 MHz erfolgt. Nachfolgend finden Sie detailliertere Informationen zu den letzten drei von ihnen. KB5004HK1 Ein passiver Transponder-Identifikator auf Basis eines einmalig elektrisch programmierbaren Festwertspeichers ist im Allgemeinen eine vor klimatischen und mechanischen Einflüssen geschützte Struktur, die einen Mikroschaltungskristall mit einer Antenne kombiniert und mit Befestigungsmitteln für das zu identifizierende Objekt ausgestattet ist . Abhängig von den Anforderungen eines bestimmten Systems und der Art des Objekts kann es sich dabei um eine Plastikkarte zum Passieren eines Drehkreuzes, einen Schlüsselanhänger oder Token, ein Armband, eine implantierbare Kapsel, ein Halsband usw. handeln. Die Mikroschaltung wird in Form eines Kristalls in CMOS-Technologie hergestellt. Es wird nur als Teil der Identifikatoren KIBM-002, BIB-002, BIZH-002, BIT-002 und BIM-002 geliefert. Die Mikroschaltung besteht (siehe Blockschaltbild in Abb. 1) aus einem Speichergerät, einer Programmiereinheit (der Prozess der Programmierung der mit dem Verbraucher vereinbarten Codes wird vom Hersteller der Mikroschaltung durchgeführt), einem Taktgenerator, einem Adresszähler usw Steuereinheit, einem Modulator, einem Gleichrichter und einer Antenne (ein oszillierender LC-Kreis mit L1=2 µH, C1=75 pF).
Ein externes elektromagnetisches Feld induziert eine HF-Spannung in der Antenne, die nach der Gleichrichtung die übrigen Komponenten der Mikroschaltung mit Strom versorgt. Es ist keine zusätzliche Stromquelle erforderlich. Das Steuergerät nimmt diese Spannung als Auslösesignal wahr. Auf Befehl der Steuereinheit erzeugt das Speichergerät eine darin programmierte Nachricht, die nach Codierung durch einen Modulator-Encoder als Antwortsignal in die Antenne gelangt. Die Lesereichweite beträgt 15 cm oder mehr. Die Programmierung eines Speichergeräts – die Eingabe eines individuellen Codes – erfolgt durch das Brennen von Schmelzbrücken mithilfe eines externen Programmiergeräts und im Chip eingebauter Komponenten. In diesem Modus ist die Stromversorgung durch das Programmiergerät erforderlich. Auf dem zu identifizierenden Objekt wird eine Mikroschaltung mit einer auf die Betriebsfrequenz des Funkkanals abgestimmten Antenne angebracht. Im Standby-Modus ist der Identifikator stromlos. Der Zugriff auf eine Kennung im Standby-Modus erfolgt über ein spezielles Lesegerät – ein Lesegerät –, das über einen eigenen Satz elektronischer Komponenten und einen auf dieselbe Frequenz abgestimmten Funkkanal verfügt. Zur Identifizierung werden Transponder und Lesegerät zusammengebracht, die Transponderantenne nimmt die unmodulierte Funkstrahlung des Lesegeräts auf und erzeugt Antwortcode-Funksignale, die von der Leseantenne wahrgenommen werden. Die Elektronikeinheit des Lesegeräts analysiert den empfangenen Code und generiert ein „Freund-Feind“-Erkennungssignal. Die Entfernung, bei der eine zuverlässige Auslesung gewährleistet ist, hängt von den örtlichen Gegebenheiten, den Eigenschaften des Transponders und Lesegeräts sowie der Genauigkeit der Funkkanaleinstellungen ab. Der Einsatztemperaturbereich des Transponder-Identifiers liegt zwischen -40... und +70 °C. Garantierte Haltbarkeit - 10 Jahre. KB5004HK2 Da die Mikroschaltung KB5004ХК2 (ausländisches Analogon ist AN55001) sowohl im Aufbau (Abb. 2) als auch in der Anwendung weitgehend der KL5004ХК1 ähnelt, wird das Hauptaugenmerk auf ihre Unterschiede gelegt. Somit ist die Mikroschaltung KB5004ХК2 in der Lage, im Frequenzbereich von 50 ... 10 kHz mit einer Modulationstiefe (Amplitude) bei der Übertragung von 000 zu arbeiten. Die Antenne kann ein oszillierender LC-Kreis oder eine Spule sein.
In der Mikroschaltung gibt es keinen Taktgenerator. Der Betrieb seiner Knoten wird durch die Trägerfrequenz der Strahlung des Lesegeräts getaktet. Die Konvertierung der vom Speichergerät empfangenen Informationen erfolgt durch den eingebauten Manchester-Code-Encoder. Es ist möglich, alle Codes, geschützt oder ungeschützt vor Fehlern und unbefugtem Zugriff, alle Verschlüsselungsmethoden, alle digitalen und symbolischen Alphabete, einschließlich Ihrer eigenen, zu verwenden. Die verfügbare Speicherkapazität in einer ungeschützten Version auf einer Trägerfrequenz eines Funkkanals ermöglicht es Ihnen, mehr als 18 Millionen Kombinationen mit der Vertraulichkeit ihrer Interpretation zu erhalten. Die garantierte Lesereichweite mit dem Lesegerät PR-A03 beträgt 8 cm. Die Mikroschaltung KT5004ХК2 wird in Form eines Kristalls in CMOS-Technologie hergestellt, wobei dem Verbraucher zwei Antennenleitungen zur Verfügung stehen. Es dient als Grundlage für die Befragten-Identifikatoren KIBI-001, BIB-001, BIZH-001 und BIT-001. Betriebsumgebungstemperatur - von -50 bis +50 °C (maximal - von -60 bis +85 °C). KB5004HKZ Der Mikroschaltkreis KB5004HKZ (ausländisches Analogon - AN5505) ist ein kryptogeschützter passiver Responder-Identifier. Das Funktionsprinzip ist das gleiche wie bei den vorherigen, enthält jedoch im Gegensatz zu diesen ein elektrisch umprogrammierbares ROM mit 16 x 512 Bits mit individuellen Zugriffsrechten für jeden der sechzehn Sektoren. Das ROM ermöglicht mindestens 100 Programmierzyklen. Hinsichtlich seines strukturellen Aufbaus unterscheidet sich die Mikroschaltung KB000ХКЗ (siehe Diagramm in Abb. 5004) kaum von KB3ХК5004 und KB1ХК5004.
Der Informationsaustausch zwischen Lesegerät und Transponder ist nach der Norm für kontaktlose Karten ISO 1443-2 Typ A organisiert. Die Leseantenne sendet amplitudenmodulierte Schwingungen mit einer Modulationstiefe von 100 % aus. Wenn die Amplitude der von der Leseantenne ausgesendeten Feldstärke für eine Zeit von 5 μs auf 2,34 % des Ausgangswerts abnimmt, entsteht eine Pause. Zur Darstellung der Informationen wurde ein modifizierter Miller-Code verwendet. Informationen vom Lesegerät an die Karte werden in Form von Befehlen übermittelt, bei denen es sich um eine Folge von Bits handelt, die beginnend mit dem niedrigstwertigen Bit übertragen werden. Jedes übertragene Byte wird von einem Prüfbit begleitet, anhand dessen der Responder die Richtigkeit des empfangenen Befehls feststellt. Wenn die Codes nicht übereinstimmen, generiert der Responder eine Fehlermeldung. Im Transponder gibt es keinen separaten Taktgenerator. Das Zeitsignal wird aus der Trägerfrequenzspannung erzeugt, die die Antenne vom Lesegerät empfängt. Um Antwortinformationen an das Lesegerät zu übertragen, wird die sogenannte Lastmodulation mit einer Trägerfrequenz von 847 kHz (frab/16) verwendet. Darüber hinaus werden die vom Transponder übertragenen Informationen von Paritätsprüfbits und demselben zyklischen Code begleitet. Der individuelle Zugriff auf einen bestimmten Speichersektor ist nur nach einem korrekt ausgeführten Authentifizierungsbefehl mit einem der Schlüssel dieses Sektors (A und B) möglich, der bei der Personalisierung der Responder-Karte erfasst wird. Jeder Sektor besteht aus vier Blöcken (0, 1, 2 und 3) mit jeweils 128 Bit. Befehle zum Lesen, Schreiben und Arbeiten mit dem Zähler werden in einem Block verarbeitet. Der dritte – Dienstblock – des Sektors enthält die Authentifizierungsschlüssel A und B sowie Zugriffskontrollbits zu anderen Blöcken des Sektors. Der Nullblock des Nullsektors – der Herstellerblock – ist schreibgeschützt; Es enthält die eindeutige Seriennummer jedes Mikroschaltkreises und zusätzliche Informationen seines Herstellers. Um die Organisation von zahlungsbezogenen Aktionen zu vereinfachen, verfügt der Chip über ein 32-Bit-Register, das beim Ladebefehl mit dem Inhalt eines speziell konfigurierten Blocks geladen wird. Sobald der Transponder in das elektromagnetische Feld des Lesegeräts eintritt, geht er in den Modus des Wartens auf den „Request“-Befehl des Transponders („Reguest“) über. Alle anderen Befehle werden ignoriert. Befinden sich mehrere Transponder im elektromagnetischen Feld des Lesegeräts, muss nur einer davon zur Aktivierung ausgewählt werden. Der Rest geht in den Standby-Modus. Hierzu wird der vor Veränderung geschützte Inhalt des Nullblocks verwendet. Um den Responder zu ermitteln, mit dem eine Arbeitssitzung gestartet werden soll, wird der Befehl „Antf-Kollision“ und anschließend der Befehl „Auswählen“ gesendet. Alle weiteren Befehle werden nur vom ausgewählten Responder angenommen. Die Speichersektoren des Responders sind kryptografisch geschützt. Der Responder führt Lese-, Schreib- und Registrierungsbefehle erst aus, nachdem er den Befehl „Authentifizierung“ verarbeitet hat. Dann wird die Adresse des Blocks angezeigt, mit dem die Hauptbefehle arbeiten werden – „Read Block“ und „Write Block“. Um mit einem Zählerregister zu arbeiten, stehen die Befehle „Laden“ („Wiederherstellen“) zur Verfügung, die das Register mit dem Inhalt des Blocks laden, „Inhalt erhöhen“ („Inkrementieren“) und „Inhalt verringern“ („Dekrementieren“). ), Ändern des Inhalts des Registers um den in Teams angegebenen Betrag. Der Inhalt kann mit dem Befehl „Transfer“ gespeichert werden, entweder in dem Block, aus dem der Anfangswert gelesen wurde, oder in einem beliebigen anderen Block im Sektor. Um die Arbeit mit dem Transponder zu beenden, gibt das Lesegerät den Befehl „Stopp“ aus, woraufhin der Transponder in einen passiven Zustand übergeht. Die Lesereichweite des Transponders beträgt 100 mm oder mehr. Die Geschwindigkeit des Informationsaustauschs zwischen dem Lesegerät und dem Responder beträgt bis zu 106 kBaud. Der garantierte Zeitraum für die Speicherung von Informationen im Gedächtnis des Beklagten beträgt 10 Jahre. Autor: A.Nefedov, Moskau
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