非接触式IC卡读写器防冲突机制

非接触式IC卡读写器正常情况下一个时间点只能对磁场中的一张RFID卡进行读或写操作，但是实际应用中经常有当多张卡片同时进入非接触式IC卡读写器的射频场，非接触式IC卡读写器怎么处理呢？非接触式IC卡读写器需要选出特定的一张卡片进行读或写操作，这就是标签防碰撞。

　　防碰撞机制是RFID技术中特有的问题。在接触式IC卡的操作中是不存在冲突的，因为接触式智能卡的IC卡读写器有一个专门的卡座，而且一个卡座只能插一张卡片，不存在接触式IC卡读写器同时面对两张以上卡片的问题。常见的非接触式RFID卡中的防冲突机制主要有以下几种：

1.面向比特的防冲突机制。

　　高频的ISO14443A使用这种防冲突机制，其原理是基于卡片有一个全球唯一的序列号。比如Mifare1卡，每张卡片有一个全球唯一的32 位二进制序列号。显而易见，卡号的每一位上不是“1”就是“0”，而且由于是全世界唯一，所以任何两张卡片的序列号总有一位的值是不一样的，也就说总存在 某一位，一张卡片上是“0”，而另一张卡片上是“1”。

　　当两张以上卡片同时进入射频场，非接触式IC卡读写器向射频场发出卡呼叫命令，问射频场中有没有卡片。这些卡片同时回答“有卡片”；

　　然后非接触式IC卡读写器发送防冲突命令“把你们的卡号告诉我”，收到命令后所有卡片同时回送自己的卡号。

　　可能这些卡片卡号的前几位都是一样的。比如前四位都是1010，第五位上有一张卡片是“0”而其他卡片是“1”，于是所有卡片在一起说自己的第五位卡号的时候，由于有卡片说“0”，有卡片说“1”，非接触式IC卡读写器听出来发生了冲突。

　　非接触式IC卡读写器检测到冲突后，对射频场中的卡片说，让卡号前四位是“1010”，第五位是“1”的卡片继续说自己的卡号，其他的卡片不要发言了。

　　结果第五位是“1”的卡片继续发言，可能第五位是“1”的卡片不止一张，于是在这些卡片回送卡号的过程中又发生了冲突，非接触式IC卡读写器仍然用上面的办法 让冲突位是“1”的卡片继续发言，其他卡片禁止发言，最终经过多次的防冲突循环，当只剩下一张卡片的时候，就没有冲突了，最后胜出的卡片把自己完整的卡号 回送给非接触式IC卡读写器，非接触式IC卡读写器发出卡选择命令，这张卡片就被选中了，而其他卡片只有等待下次卡呼叫时才能再次参与防冲突过程。

　　上述防冲突过程中，当冲突发生时，非接触式IC卡读写器总是选择冲突位为“1”的卡片胜出，当然也可以指定冲突位为“0”的卡片胜出。

　　上述过程有点拟人化了，实际情况下非接触式IC卡读写器是怎么知道发生冲突了呢？在前面的数据编码中我们已经提到，卡片向非接触式IC卡非接触式IC卡读写器发送命令使用副载波调制的曼侧 斯特(Manchester)码，副载波调制码元的右半部分表示数据“0”，副载波调制码元的左半部分表示数据“1”，当发生冲突时，由于同时有卡片回送 “0”和“1”，导致整个码元都有副载波调制，非接触式IC卡读写器收到这样的码元，就知道发生冲突了。

　　这种方法可以保证任何情况下都能选出一张卡片，即使把全世界同类型的所有卡片都拿来防冲突，最多经过32个防冲突循环就能选出一张卡片。缺点是 由于卡序列号全世界唯一，而卡号的长度是固定的，所以某一类型的卡片的生产数量也是一定的，比如常见的Mifare1卡，由于只有4个字节的卡序列号，所 以其生产数量最多为2的32次方，即4294967296张。

2.面向时隙的防冲突机制

　　ISO14443B中使用这种防冲突机制。这里的时隙(timeslot)其实就是个序号。这个序号的取值范围由非接触式IC卡读写器指定，可能的范围有 1-1、1-2、1-4、1-8、1-16。当两张以上卡片同时进入射频场，非接触式IC卡读写器向射频场发出卡呼叫命令，命令中指定了时隙的范围，让卡片在这个指定的 范围内随机选择一个数作为自己的临时识别号。然后非接触式IC卡读写器从1开始叫号，如果叫到某个号恰好只有一张卡片选择了这个号，则这张卡片被选中胜出。如果叫到的号 没有卡片应答或者有多于一张卡片应答，则继续向下叫号。如果取值范围内的所有号都叫了一遍还没有选出一张卡片，则重新让卡片随机选择临时识别号，直到叫出 一张卡片为止。

　　这种办法不要求卡片有一个全球唯一序列号，所以卡片的生产数量没有限制，但是理论上存在一种可能，就是永远也选不出一张卡片来。

　　Felica采用的也是这种机制。

3.位和时隙相结合的防冲突机制

　　ISO15693中使用这种机制。一方面每张卡片有一个7字节的全球唯一序列号，另一方面非接触式IC卡读写器在防冲突的过程中也使用时隙叫号的方式，不过这里的号不是卡片随机选择的，而是卡片唯一序列号的一部分。

　　叫号的数值范围分为0-1和0-15两种。其大体过程是，当有多张卡片进入射频场，非接触式IC卡读写器发出清点请求命令，假如指定卡片的叫号范围是 0-15，则卡片序列号最低4位为0000的卡片回送自己的7字节序列号。如果没有冲突，卡片的序列号就被登记在PCD中。然后非接触式IC卡读写器发送一个帧结束标 志，表示让卡片序列号最低4位为0001的卡片作出应答；之后非接触式IC卡读写器每发送一个帧结束标志，表示序列号的最低4位加1，直到最低4位为1111的卡片被要 求应答。如果此过程中某一个卡片回送序列号时没有发生冲突，非接触式IC卡读写器就可选择此张卡片；如果巡检过程中没有卡片反应，表示射频场中没有卡片；如果有卡片反应 的时隙发生了冲突，比如最低4位是1010的卡片回送卡号时发生了冲突，则非接触式IC卡读写器在下一次防冲突循环中指定只有最低4位是1010的卡片参与防冲突，然后 用卡片的5-8位作为时隙，重复前面的巡检。如果被叫卡片的5-8位时隙也相同，之后再用卡片的9-12位作为时隙，重复前面的巡检，依次类推。非接触式IC卡读写器可 以从低位起指定任意位数的序列号，让卡号低位和指定的低位序列号相同的卡片参与防冲突循环，卡片用指定号前面的一位或4位作为时隙对非接触式IC卡读写器的叫号作出应 答。由于卡片的序列号全球唯一，所以任何两张卡片总有某个连续的4位二进制数不一样，因而总能选出一张卡片。需要指出的是，当选定的时隙数为1时，这种防 冲突机制等同于面向比特的防冲突机制。