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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Microcircuits pour systèmes d'identification. Donnée de référence
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Les références Ces dispositifs à semi-conducteurs sont destinés à être utilisés dans les cartes à puce en plastique des équipements d'identification dans les distributeurs automatiques de billets, les dispositifs de contrôle d'accès, le paiement des voyages et des marchandises dans les magasins, dans les systèmes de comptabilité et de circulation des équipements, des véhicules, du contrôle des processus, etc. L'ensemble de puces pour créer des systèmes d'identification comprend:
KB5004HKZ - Identifiant de transpondeur passif crypté et sans contact (avec EEPROM 8 Kbit), la lecture des informations à partir desquelles et l'alimentation se produisent via un canal radio intégré à une fréquence de 13,56 MHz. Vous trouverez ci-dessous des informations plus détaillées sur les trois derniers d'entre eux. KB5004HK1 Un transpondeur-identifiant passif basé sur un dispositif de mémoire morte programmable électriquement une seule fois dans le cas général est une structure protégée des influences climatiques et mécaniques qui combine une puce à microcircuit avec une antenne et est équipée de moyens de fixation à un objet identifié . En fonction des exigences d'un système particulier et de la nature de l'objet, il peut s'agir d'un laissez-passer en plastique pour le tourniquet, d'un porte-clés ou d'un jeton, d'un bracelet, d'une capsule implantable, d'un collier, etc. Le microcircuit est réalisé sous la forme d'un cristal en technologie CMOS. Il est fourni uniquement dans le cadre des identifiants KIBM-002, BIB-002, BIZH-002, BIT-002 et BIM-002. Le microcircuit se compose (voir le schéma structurel de la Fig. 1) d'un dispositif de mémoire, d'une unité de programmation (le processus de programmation des codes convenu avec le consommateur est effectué par le fabricant du microcircuit), d'un générateur d'horloge, d'un compteur d'adresses, d'une unité de contrôle , un modulateur, un redresseur et une antenne (un circuit LC oscillant avec L1 = 2 µH, C1 = 75 pF).
Un champ électromagnétique externe induit une tension RF dans l'antenne qui, après redressement, alimente les composants restants du microcircuit. Une alimentation électrique supplémentaire n'est pas nécessaire. Le nœud de contrôle perçoit cette tension comme un signal de déclenchement. A la commande de l'unité de contrôle, le dispositif de stockage génère un message qui y est programmé, qui, après avoir été encodé par un modulateur-encodeur, entre dans l'antenne comme signal de réponse. La plage de lecture atteint 15 cm ou plus. La programmation du dispositif de stockage - l'introduction d'un code individuel - est réalisée en brûlant des cavaliers fusibles à l'aide d'un programmeur externe et de nœuds intégrés au microcircuit. Dans ce mode, il a besoin d'une alimentation fournie par le programmateur. Un microcircuit avec une antenne accordée sur la fréquence de fonctionnement du canal radio est placé sur un objet identifié. En mode veille - attente, l'identifiant est désexcité. Un identifiant en mode veille est accessible à l'aide d'un lecteur spécial - un lecteur - contenant son propre ensemble de composants électroniques et un canal radio accordé sur la même fréquence. Pour l'identification, le transpondeur et le lecteur sont rapprochés, l'antenne du transpondeur capte l'émission radio non modulée du lecteur et génère des signaux radio de code de réponse que l'antenne du lecteur perçoit. L'unité électronique du lecteur analyse le code reçu et génère un signal de reconnaissance "ami ou ennemi". La distance à laquelle une lecture fiable est garantie dépend des conditions locales, des caractéristiques du transpondeur et du lecteur, et de la précision du réglage du canal radio. La plage de température de fonctionnement du transpondeur-identifiant est de -40... à +70 °С. Durée de conservation garantie - 10 ans. KB5004HK2 Étant donné que le microcircuit KB5004XK2 (analogue étranger - AN55001) est similaire dans sa structure (Fig. 2) et son application au KL5004XK1 à bien des égards, l'attention principale sera accordée à leurs différences. Ainsi, le microcircuit KB5004XK2 est capable de fonctionner dans la gamme de fréquences de 50 ... 10 000 kHz avec une profondeur de modulation (amplitude) lors de la transmission de 0,2. L'antenne peut être un circuit LC oscillant ou une bobine.
Il n'y a pas de générateur d'horloge dans le microcircuit. Le fonctionnement de ses nœuds est cadencé par la fréquence porteuse du rayonnement du lecteur. La conversion des informations reçues du dispositif de stockage est effectuée par l'encodeur de code Manchester intégré. Il est possible d'utiliser tous les codes, protégés ou non contre les erreurs et les accès non autorisés, toutes les méthodes de cryptage, tous les alphabets numériques et symboliques, y compris le vôtre. La quantité de mémoire disponible avec une version non protégée sur une fréquence porteuse du canal radio vous permet d'obtenir plus de 18 millions de combinaisons avec la confidentialité de leur interprétation. La plage de lecture garantie avec le lecteur PR-A03 est de 8 cm. Le microcircuit KT5004XK2 est réalisé sous la forme d'une puce CMOS avec deux fils d'antenne à la disposition du consommateur. Il sert de base aux identifiants-répondants KIBI-001, BIB-001, BIZH-001 et BIT-001. Température ambiante de fonctionnement - de -50 à +50 °С (limite - de -60 à +85 °С). KB5004HKZ Puce KB5004HKZ (analogue étranger - AN5505) - identifiant de répondeur passif protégé par chiffrement. Son principe de fonctionnement est le même que celui des précédents, mais contrairement à eux, il contient une ROM reprogrammable électriquement d'une capacité de 16x512 bits avec des droits d'accès individuels à chacun des seize secteurs. La ROM permet au moins 100 000 cycles de programmation. En termes de construction structurelle, le microcircuit KB5004XKZ (voir le schéma de la Fig. 3) diffère peu de KB5004XK1 et KB5004XK2.
L'échange d'informations entre le lecteur et le transpondeur est organisé conformément à la norme des cartes sans contact ISO 1443-2 type A. L'antenne du lecteur émet des oscillations modulées en amplitude avec une profondeur de modulation de 100 %. Lorsque l'amplitude du champ émis par l'antenne du lecteur diminue à 5% de la valeur initiale pendant un temps égal à 2,34 µs, une pause se forme. Un code Miller modifié a été utilisé pour représenter les informations. Les informations du lecteur à la carte se présentent sous la forme de commandes, qui sont une séquence de chiffres transmis en commençant par le moins significatif. Chaque octet transmis est accompagné d'un chiffre de contrôle, par lequel le répondeur détermine l'exactitude de la commande reçue. Si les codes ne correspondent pas, le répondeur génère un message d'erreur. Il n'y a pas de générateur d'horloge séparé dans le transpondeur. Le signal de synchronisation est formé à partir de la tension de fréquence porteuse reçue par l'antenne depuis le lecteur. Pour transmettre les informations de réponse au lecteur, la modulation dite de charge à la fréquence porteuse de 847 kHz (fwork/16) a été utilisée. De plus, les informations transmises par le transpondeur sont accompagnées de bits de contrôle de parité et du même code cyclique. L'accès individuel à un secteur mémoire particulier n'est possible qu'après une commande d'authentification correctement exécutée à l'aide d'une des clés de ce secteur (A et B), qui sont enregistrées lors de la personnalisation de la carte du défendeur. Chaque secteur est constitué de quatre blocs (0, 1, 2 et 3) de 128 bits chacun. Les commandes de lecture, d'écriture et de travail avec le compteur sont perçues par un bloc. Le troisième bloc de secteur - service - contient les clés d'authentification A et B et les bits de contrôle d'accès aux autres blocs du secteur. Le bloc zéro du secteur zéro - le bloc du fabricant - ne fonctionne qu'en lecture ; il contient le numéro de série unique de chaque puce et des informations supplémentaires sur son fabricant. Pour faciliter l'organisation des actions liées aux paiements, un registre 32 bits est fourni dans le microcircuit, qui est chargé par le contenu d'un bloc spécialement configuré par la commande load. Dès que le transpondeur entre dans le champ électromagnétique du lecteur, il entre dans le mode d'attente de la commande "Request" du transpondeur ("Reguest"). Toutes les autres commandes sont ignorées. S'il y a plusieurs transpondeurs dans le champ électromagnétique du lecteur, il devient nécessaire d'en sélectionner un seul pour l'activation. Le reste passera en mode veille. Pour cela, le contenu du bloc zéro, protégé contre toute modification, est utilisé. Pour déterminer avec quel transpondeur démarrer une session, la commande "Antf collision" est envoyée, suivie de la commande "Select". Toutes les autres commandes ne seront acceptées que par le répondeur sélectionné. Les secteurs de la mémoire du répondeur sont protégés cryptographiquement. Les commandes de lecture, d'écriture et d'enregistrement ne seront exécutées par le répondeur qu'après le traitement de la commande "Authentification". Ensuite, l'adresse du bloc est indiquée, avec laquelle les commandes principales fonctionneront - "Read" ("Read Block") et "Write" ("Write Block"). Pour travailler avec le compteur-registre, les commandes "Load" ("Restore"), qui chargent le registre avec le contenu du bloc, "Increment content" ("Increment") et "Decrease content" ("Decrement"), qui modifient le contenu du registre par la valeur spécifiée dans les commandes. Le contenu peut être enregistré avec la commande "Transférer" à la fois dans le bloc à partir duquel la valeur initiale a été lue et dans tout autre bloc du secteur. Pour arrêter de travailler avec le transpondeur, le lecteur envoie une commande "Stop" ("Halt"), après quoi le transpondeur passe à l'état passif. La plage de lecture du transpondeur est de 100 mm ou plus. La vitesse d'échange d'informations entre le lecteur et le défendeur peut atteindre 106 kbauds. La durée garantie de conservation des informations dans la mémoire du défendeur est de 10 ans. Auteur : A. Nefedov, Moscou
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