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设计嵌入式RFID阅读器的提示

通过李Teschler|9月15日2020年

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公共卫生方面的关注使非接触式证书成为新的重点。日益丰富的阅读器格式使读取和验证id的任务变得更加复杂。

Kiran Vasishta•Elatec,Inc。

非接触式认证可分为两类:软认证,包括通过BLE(蓝牙低能量)或NFC(近场通信)传输数据的手机应用程序;硬认证,通常包括低频(125 kHz)和高频(13.56 MHz)无源RFID应答器。安全方面的考虑正在培养人们对这类认证的兴趣。因此,原始设备制造商和系统集成商必须越来越多地了解如何选择合适的RFID阅读器的微妙方面。

读者作家 -  RFID-

墙读取器的解剖学:在这个装配视图中可见,是TWN4 Palon紧凑型墙壁。它是一个读者/作家,支持几乎所有125 kHz / 134,2 kHz和13.56 MHz非接触式技术,包括NFC。天线集成到HF和LF频带的外壳中,并且该装置包括集成的蓝牙低能量模块。

一个问题是读者是“未来证明”或建造以维持技术进步和在市场力量转变。此外,客户还具有各种需求和要求,特别是那些使用非接触式凭证的需求。例如,大学将拥有不同的安全需求,而不是联邦办公室。不仅凭证不同但也是如此,安全水平也是如此。

出于这些原因,许多非接触式凭据安装需要一些定制级别。此类努力通常涉及更改或调整输出格式,调整硬件以读取多种技术,并提供安装后更新读取技术的手段。另一个公共区域涉及确保系统可以适应安全算法和数据完整性检查中的未来升级,因为密码安全方法正在快速发展。

读者

读者本身通常只是拼图的一小部分。通常,嵌入式产品连接到运行其应用程序的主机,该应用程序与后端系统或数据库进行交互。有些实例需要匹配已经是最终用户数据库或活动目录一部分的凭据id。在主机应用程序不能操作读取器数据的系统中,读取器必须能够格式化其输出,以帮助匹配存储在数据库中的凭据ID。

读者频率

广泛使用的软凭证技术的载波频率范围从2.4 GHz的蓝牙到普通RFID卡所采用的125 kHz。单击图像以展开。

有许多射频标准和技术适用于射频识别。例如ISO14443A/B,它定义了用于识别的非接触式13.56-MHz卡及其传输协议;ISO 15693适用于附近的卡片,卡片可以阅读从一个更大的距离与ISO 14443基于标准的卡片,和低频卡也被广泛称为“接近卡”或Prox卡,可以使用不同的调制方案,诸如移频键控(频移键控)、问(振幅键控)。

在这里,读卡器通常通过无线连接为卡供电。射频技术应用于这一领域的例子包括NFC HCE (NFC主机卡模拟,电子设备,如智能手机的行为完全作为非接触式智能卡),普通被动EM4x02和Prox标签操作在125 kHz, HITAG标签也在125 kHz,但记忆的基础。阅读器必须能够完全支持所有这样的应答器。

标准

世界上不同的地方倾向于使用根据不同标准构建的不同软凭证技术。不幸的是,这些标准往往彼此不兼容。点击图片放大。

RFID读者不仅可以检测这些不同的卡片技术,还必须读取他们的数据并与它们进行交互。例如,UID(唯一标识号)可以用作凭证ID和某些情况。基于内存的转发器可以将凭证ID存储在其内存中。这里,读者不仅必须读取uid,还必须读取应答器的存储器段。

当将读取器集成为一个子系统时,更改固件或配置的灵活性非常重要。固件更新适用于一些场景,如向客户的机群中添加新凭证或以更好的安全性升级凭证。显然,无线或非接触式RFID配置功能通过消除进行物理连接的需要而节省了时间。

宿主应用程序,即直接与阅读器交互的软件组件,可能具有最初不太明显的微妙之处。通常,阅读器要么作为键盘,要么作为串行设备与系统通信。在某些情况下,主机应用程序希望读取器作为PC/SC(个人计算机/智能卡)设备工作。

因此,主机应用程序的软件规格直接影响阅读器的功能。需要注意的问题包括是否有合适的驱动程序,以及阅读器是否能够通过标准的软件通信协议与主机进行交互。这些因素影响了安装阅读器时所需的软件开发。

读者作家 -  RFID-TWN4

TWN4 Palon一个Legic PCB是设计用于集成到第三方产品和设备的OEM模块的示例。读者/作家几乎支持几乎所有125 kHz / 134,2 kHz和13.56 MHz非接触式技术,包括NFC。在此图像中可见是用于HF和LF带的板载天线。

任何嵌入式设计项目都涉及为特定目的创建软件。在RFID读取器中,最终目标可能是在时间约束下完成安全的交易或交换信息。在某些情况下,读者可以简单地通过串行线发送数据。在其他方面,任务可能是根据嵌入式主机应用程序或硬件捕获的输入执行操作。

这种场景的一个例子是,主机希望读取器只在发送特定字符时检测应答器。另一个例子可能是让读取器根据主机发起的GPIO信号(通用输入/输出)执行一系列命令。如果阅读器可以在嵌入式主机下运行自定义协议,这样的任务可能更容易实现。

加密

通常,希望将广泛使用的加密标准(如AES、DES或3DES)作为读取器固件的一部分。这样做有助于嵌入式设计人员更容易地实现加密。但在某些情况下,主机系统使用基于HashMap的算法。(快速回顾一下,HashMap或哈希表是一种特殊的数据结构,允许快速检索其各个元素。元素以键值对的形式存储;要查找内容,需要给HashMap一个键,让它找到正确的值。)在这种情况下,读者应该能够实现算法并产生正确的输出。

Elatec TWN4.

最重要的是,现代RFID读写模块可以被压缩到非常小的pcb上。例如,31×17.8×2.5-mm/1.22×0.7×0.12-in RFID/NFC模块Elatec TWN4 MultiTech Nano。它的体积小,可以集成到空间有限的机器,如手持阅读器、平板电脑、显示器、终端和POS系统。为集成而设计的应答器阅读器的一个例子是twn4家族。它们允许用户读写几乎任何125 khz和13.56 mhz标签和/或标签。该设备采用外置天线。

在一些场景中,主机系统也希望crc(循环冗余检查)作为数据流的一部分,以验证数据的完整性。它对读者运行应用程序和自定义算法非常有帮助,这些算法让主机解密数据并验证数据完整性。

最后,重要的是开发人员能够修改读者或物理行为来处理客户需求。一些客户希望读者在提出RFID卡时闪烁绿色LED。其他人希望读者发出哔哔声,将其LED颜色从红色到绿色过渡。响应于用户动作的这种基本反馈机制的控制通常是关键操作点。DW

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