文章目录
- 前言
- 一、前言
- 二、定义
- 三、PICC与PCD的初始交互
- 四、功率传输
- 五、信号接口
- [六、通信信号接口 TypeA](#六、通信信号接口 TypeA)
-
- [（一）、PCD 到 PICC 的通信](#（一）、PCD 到 PICC 的通信)
- [（二）、PICC 到 PCD 的通信](#（二）、PICC 到 PCD 的通信)
- [七、通信信号接口 TypeB](#七、通信信号接口 TypeB)
-
- [（一）、PCD 到 PICC 的通信](#（一）、PCD 到 PICC 的通信)
- [（二）、PICC 到 PCD 的通信](#（二）、PICC 到 PCD 的通信)
- [八、PICC 最小耦合区域](#八、PICC 最小耦合区域)
- 九、参考资料
前言
ISO/IEC 14443是国际标准，定义13.56 MHz、近距离（0--10cm）非接触 IC 卡（PICC）与读写器（PCD）的通信规范，即NFC底层协议，广泛用于公交卡、门禁、银联闪付、手机Pay等。
本文介绍14443-2的内容，该规范描述射频功能与信号接口，为近距离耦合设备（PCD）和近距离卡（PICC）之间提供供电和双向通信所需的场的性质和特性。
一、前言
ISO 14443-2 是近距非接触式卡（Proximity Card, PICC）与读卡器（Proximity Coupling Device, PCD）之间的射频功能与信号接口规范。它定义了：
功率传输方式，
通信信号接口（两种类型：Type A 和 Type B），
调制方式、编码方式、数据速率等。
二、定义
Bit duration
位持续时间
定义逻辑状态的时间段，在该时间段结束时，新的一位开始。
Modulation Index
调制指数
定义为 a-b/a+b，其中 a 和 b 分别是信号的峰值和最小信号幅度。
NRZ-L
非归零（L表示电平）
一种位编码方法，在位持续时间内逻辑状态由通信介质的两种定义物理状态之一表示。
Subcarrier
子载波
通过用频率 fs 调制载波频率 fc 产生的射频信号。
ASK
幅移键控 Amplitude shift keying
用载波幅度的高低来表示二进制 1/0。
BPSK
二进制相移键控 Binary phase shift keying
相移键控的一种，其中相移为 180°，产生两种相位状态的可能性。
PCD
近距耦合设备 Proximity coupling device
PICC
近距离卡 Proximity card
RF
射频 Radio frequency
fc
工作场频率（载波频率）Frequency of operating field (carrier frequency)
fs
子载波调制频率 Frequency of subcarrier modulation
三、PICC与PCD的初始交互
PCD 和 PICC 之间的初始交互应通过以下连续操作进行：
激活 PICC：
PCD 发出射频场，给卡片供电并激活。
卡片静默等待：
PICC 上电后保持静默，只监听，不主动发数据。
PCD 下发命令：
读写器发送第一条指令（如寻卡）。
PICC 返回响应：
卡片收到命令后，回送应答数据。
整个初始对话必须使用后续章节定义的射频功能与信号接口（载波、调制、编码等）。
四、功率传输
PCD 应产生一个激励射频场，该场耦合到 PICC 以传输功率，并且可被调制以进行通信。
（一）、频率
射频工作场的频率（fc）应为 13.56 MHz ± 7 kHz。
（二）、工作场强
最小未调制工作场强为 Hmin，值为 1.5 A/m（有效值）。
最大未调制工作场强为 Hmax，值为 7.5 A/m（有效值）。
PICC 应在 Hmin 和 Hmax 之间连续按预期工作。
PCD 应在制造商指定的位置（工作区域）产生至少 Hmin 且不超过 Hmax 的场。
此外，PCD 应能够在制造商指定位置（工作区域）为任何单个参考 PICC（在测试方法中定义）供电。
PCD 在任何可能的 PICC 位置产生的场不得高于 ISO/IEC 14443-1（交变磁场）中规定的值。
PCD 工作场强的测试方法在 ISO/IEC 10373 中定义。
五、信号接口
14443里定义了两种通信信号接口：TypeA和TypeB。
PCD 在空闲时应交替使用调制方法，直到检测到 Type A 或 Type B 类型的 PICC 存在。
在一个通信会话期间，只能激活一种通信信号接口，直到 PCD 去激活或 PICC 移开。后续会话可以使用任一调制方法进行。
如下图是TypeA和TypeB的调制区别：
Type A：
PCD→PICC 为100% ASK、Modified Miller、106 kbit/s，
PICC→PCD 为OOK、Manchester、副载波 fc/16。
Type B：
PCD→PICC 为10% ASK、NRZ‑L、106 kbit/s，
PICC→PCD 为BPSK、NRZ‑L、副载波 fc/16。
其中106 kbit/s ≈ fc / 128，128是分频系数，即载波1秒钟振荡1356 万次，传1个bit需要128个载波周期，即每秒最多传约 10.6 万个二进制位（bit）。
六、通信信号接口 TypeA
（一）、PCD 到 PICC 的通信
1、数据速率
初始化和防冲突期间传输的数据比特率应为 fc/128（约 106 kbit/s）。
2、调制
PCD 和 PICC 之间的通信使用 ASK 100% 调制，如下图通过一个Pause数据显示：
PCD 场的包络线须单调下降至初始值 H_INITIAL 的 5% 以下，并在 t2 时间内保持低于 5%。该包络线须符合上图的规定。
若 PCD 场的包络线非单调下降，则局部峰值与其之前再次经过同一幅值点的时间间隔，不得超过 0.5 μs。此要求仅适用于局部峰值大于 H_INITIAL 的 5% 的情况。
过冲幅值须维持在 H_INITIAL 的 90%～110% 范围内。
PICC 须在场强超过 H_INITIAL 的 5% 之后、60% 之前，检测到 Pause 结束信号。注：仅支持单卡的系统，无需遵守 t4 相关要求。
3、位表示和编码
定义了以下序列：
以上序列用于编码以下信息：
逻辑 1：序列 X（比特 64/fc 时长后出现暂停）。
逻辑 0：序列 Y（整比特无调制），连续 0 从第二个起用序列 Z（比特起始处暂停）。
帧起始：序列 Z。
帧结束：逻辑 0 + 序列 Y。
无信息：至少 2 个序列 Y。
（二）、PICC 到 PCD 的通信
1、数据速率
初始化和防冲突期间传输的数据比特率应为 fc/128（约 106 kbit/s）。
2、负载调制
PICC 应能够通过感应耦合区域与 PCD 通信，在该区域中，载波频率被加载以产生频率为 fs 的副载波。副载波应通过切换 PICC 中的负载产生。
负载调制幅度在按照测试方法测量时，至少应为 30 / H^1.2 mV（峰值），其中 H 是磁场强度（有效值），单位为 A/m。
PICC 负载调制的测试方法在 ISO/IEC 10373 中定义。
3、副载波
副载波的频率 fs 应为 fc/16（约 847 kHz）。因此，在初始化和防冲突期间，一个位持续时间相当于 8 个副载波周期。
4、副载波调制
每个位周期相对于副载波以定义的相位关系开始。位周期以副载波的加载状态开始。
5、位表示和编码
位编码应为曼彻斯特编码，定义如下：
逻辑 1 = 比特前半周期有副载波，
逻辑 0 = 后半周期有副载波，
帧起始 = 前半周期副载波，
帧结束 = 无副载波，
无信息 = 无副载波。
七、通信信号接口 TypeB
（一）、PCD 到 PICC 的通信
1、数据速率
初始化和防冲突期间传输的数据比特率标称为 fc/128（约 106 kbit/s）。
容差和位边界在 ISO/IEC 14443-3 中定义。
2、调制
PCD 和 PICC 之间的通信通过射频工作场的 ASK 10% 幅度调制进行。
调制指数最小为 8%，最大为 14%。
调制波形应符合下图。调制的上升沿和下降沿应为单调的。
3、位表示和编码
位编码格式应为 NRZ-L，逻辑电平定义如下：
逻辑 "1"：载波高场强（无调制）。
逻辑 "0"：载波低场强。
（二）、PICC 到 PCD 的通信
1、数据速率
初始化和防冲突期间传输的数据比特率标称为 fc/128（约 106 kbit/s）。
2、负载调制
PICC 应能够通过感应耦合区域与 PCD 通信，在该区域中，激励场被加载以产生频率为 fs 的副载波。副载波应通过切换 PICC 中的负载产生。
负载调制幅度在按照测试方法测量时，至少应为 30 / H^1.2 mV（峰值），其中 H 是磁场强度（有效值），单位为 A/m。
PICC 负载调制的测试方法在 ISO/IEC 10373 中定义。
3、副载波
副载波的频率 fs 应为 fc/16（约 847 kHz）。因此，在初始化和防冲突期间，一个位持续时间相当于 8 个副载波周期。
PICC 仅在需要传输数据时产生副载波。
4、副载波调制
副载波应按 BPSK 调制。相位变化应仅在副载波的标称上升沿或下降沿位置发生。
5、位表示和编码
位编码应为 NRZ-L，其中逻辑状态的变化通过副载波的 180° 相移表示。
NRZ-L 在 PICC 帧开始时的初始逻辑电平应由以下序列建立：
在 PCD 发出任何命令后，应有一个保护时间 TR0，在此期间 PICC 不得产生副载波。
TR0 应大于 64/fc。
然后 PICC 应产生一个副载波，在延迟 TR1 之前无相位变化，以建立副载波相位参考 Ω0。
TR1 应大于 80/fc
副载波的初始相位状态 Ω0 应定义为逻辑 "1"，因此第一个相位变化代表从逻辑 "1" 到逻辑 "0" 的变化。
初始相位 = 逻辑 1，
相位翻转 = 逻辑 0。
八、PICC 最小耦合区域
PICC 耦合天线可以是任何形式和位置，但必须包围下图中所示的区域。
九、参考资料
ISO 10536
ISO 14443
ISO 15693
ISO 18092
ISO 7810
ISO 7811
ISO 7812
ISO 7813
ISO 7816
NFC Forum