一種帶安全處理功能的rfid讀寫器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及RFID技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶安全處理功能的RFID讀寫器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，射頻識(shí)別（RadioFrequency Identification，RFID)技術(shù)開始廣泛的出現(xiàn)在醫(yī)療、金融、物流、教育、餐飲、智能交通、門 禁識(shí)別、物品識(shí)別等各個(gè)行業(yè)。除了這些傳統(tǒng)行業(yè)之外，RFID技術(shù)作為新興行業(yè)移動(dòng)支付 中的核心技術(shù)，也得到了大力推廣。作為智能識(shí)別系統(tǒng)，RFID系統(tǒng)具有自動(dòng)識(shí)別、速度快、 適應(yīng)各種環(huán)境、使用便捷等優(yōu)點(diǎn)，深刻的影響并改變著人們的生活，成為人們生活工作不可 缺少的一部分。
[0003] 隨著RFID系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用以及越來越多RFID系統(tǒng)用戶數(shù)據(jù)泄漏，如何保證系統(tǒng) 的高安全性成為RFID系統(tǒng)發(fā)展和普遍應(yīng)用的關(guān)鍵。RFID系統(tǒng)通常情況下是由讀寫器、標(biāo)簽 (應(yīng)答器）以及后臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等構(gòu)成。而其中讀寫器和標(biāo)簽芯片是RFID系統(tǒng)的核心部 分，因此要想提高整個(gè)RFID系統(tǒng)的高安全性就必須保證智能卡和讀寫器各自的高安全性。 目前帶有獨(dú)立安全協(xié)處理器的智能卡芯片已有很多，而擁有獨(dú)立安全模塊的讀寫器芯片相 對(duì)較少，再加上讀寫器的工作頻率、讀寫能力、讀寫速度以及其安全性決定了整個(gè)RFID系 統(tǒng)讀取效率和安全性。因此，獨(dú)立的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)讀寫器芯片內(nèi)具有高安全性的安全模塊是 非常有必要的。
[0004] 目前國(guó)內(nèi)外大部分的讀寫器芯片只能支持對(duì)稱的3DES、非對(duì)稱的RSA和其他的加 密算法，并不能滿足其對(duì)安全性越來越高的需要。要實(shí)現(xiàn)讀寫器芯片的安全性，就要實(shí)現(xiàn)在 讀寫器工作的過程中對(duì)通信的智能卡進(jìn)行身份認(rèn)證和雙方數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃矫苄?。通常身份?合法性認(rèn)證是由認(rèn)證協(xié)議和加密算法兩部分組成，而認(rèn)證流程是公開的，傳統(tǒng)的讀寫器芯 片需要外加安全加密芯片，如帶有DES/3DES功能的PSAM卡，但這種外加芯片的方式容易在 芯片引腳泄露傳輸?shù)臄?shù)據(jù)及密鑰，容易被攻擊者攔截，現(xiàn)有的RFID讀卡器無法保障到安全 認(rèn)證，也無法保障傳輸數(shù)據(jù)的安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有安全協(xié)處理器功能性的不足，本發(fā)明提供了一種帶安全處理功能的RFID 讀寫器，使RFID讀寫器芯片既能夠完成讀寫RFID標(biāo)簽芯片的基本功能，還可以完成各種安 全認(rèn)證流程以及為數(shù)據(jù)加解密。
[0006] 本發(fā)明提供了一種帶安全處理功能的RFID讀寫器，包括：
[0007] 模擬前端，用于與外部天線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將數(shù)字信號(hào)調(diào)制后通過天線發(fā)送給標(biāo) 簽，并將從標(biāo)簽獲取到的信號(hào)解調(diào)成數(shù)字信號(hào)，供芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；
[0008] 接口模塊，用于負(fù)責(zé)讀寫器芯片與外部MCU的數(shù)據(jù)通信；
[0009] 數(shù)字基帶，用于負(fù)責(zé)協(xié)議層及物理層的邏輯實(shí)現(xiàn)，將數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成符合ISO協(xié)議 的數(shù)據(jù)信號(hào)以及進(jìn)行CRC校驗(yàn)、奇偶校驗(yàn)；
[0010] 安全電路，用于負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信過程中的數(shù)據(jù)安全，包括對(duì)稱加解密算法和非對(duì)稱 加解密算法；
[0011] EEPROM，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及一些寄存器的預(yù)設(shè)值。
[0012] 所述RFID讀寫器支持ISO/IEC15693 協(xié)議、或者ISO/IEC14443-A/B協(xié)議。
[0013] 所述RFID讀卡器支持串口通信，或者并口通信。
[0014] 所述模擬前端用于負(fù)責(zé)讀寫器芯片與標(biāo)簽進(jìn)行通信過程中的信號(hào)發(fā)送與接收，包 括調(diào)制解調(diào)電路、運(yùn)放與濾波電路，將天線端感應(yīng)過來的模擬信號(hào)變成可供數(shù)字基帶識(shí)別 的數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變成可以通過天線發(fā)送出去的信號(hào)；以及還包括時(shí)鐘控制模 塊與電源管理模塊，上電檢測(cè)、掉電檢測(cè)功能也均在此處進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
[0015] 所述數(shù)字基帶用于負(fù)責(zé)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，是將協(xié)議硬件化的邏輯單元，包括編解碼模 塊、映射模塊、幀校驗(yàn)、FIFO模塊。
[0016] 所述安全電路包括一個(gè)對(duì)稱加密運(yùn)算核，一個(gè)非對(duì)稱加密算法核，SRAM，真隨機(jī)數(shù) 發(fā)生器，控制模塊及接口模塊。
[0017] 所述對(duì)稱加密算法包括DES、3DES以及AES加密算法。
[0018] 所述非對(duì)稱加密算法包括RSA、ECC加密算法。
[0019] 本發(fā)明實(shí)施例的帶安全處理功能的RFID讀寫器，安全電路集成了對(duì)稱加密算法 以及非對(duì)稱加密算法，解決了外加芯片帶來的安全問題。所述對(duì)稱加密算法包括DES、3DES 以及AES等加密算法；非對(duì)稱加密算法包括RSA、ECC加密算法，這些算法均采用硬件實(shí)現(xiàn)， 能夠提供快速加解密需要。
【附圖說明】
[0020] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0021] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的RFID讀寫器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的RFID讀寫器具體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0024] RFID讀寫器芯片的結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，它通過模擬前端與外部天線進(jìn)行數(shù)據(jù)通 信，將數(shù)字信號(hào)調(diào)制后通過天線發(fā)送給標(biāo)簽，并將從標(biāo)簽獲取到的信號(hào)解調(diào)成數(shù)字信號(hào)，供 芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。接口模塊主要負(fù)責(zé)讀寫器芯片與外部MCU的數(shù)據(jù)通信。數(shù)字基帶負(fù)責(zé) 協(xié)議層及物理層的邏輯實(shí)現(xiàn)，將數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成符合ISO協(xié)議的數(shù)據(jù)信號(hào)以及進(jìn)行CRC校驗(yàn)、 奇偶校驗(yàn)等，該模塊使讀寫器與標(biāo)簽的無線通信變得可能。安全電路負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信過程中 的數(shù)據(jù)安全，它包括對(duì)稱和非對(duì)稱加密相關(guān)加解密算法。EEPR0M主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及一些 寄存器的預(yù)設(shè)值。讀寫器芯片支持多種協(xié)議（包括ISO/IEC15693、IS0/IEC14443-A/B)， 多種通信方式（串口、并口等），用戶如何使用該讀寫器芯片，可以通過對(duì)EEPR0M里面的預(yù) 設(shè)置進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)其具體的使用。
[0025] 圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例中的RFID讀卡器具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，以下針對(duì)每一模 塊進(jìn)行詳細(xì)說明如下。
[0026] 模擬前端負(fù)責(zé)讀寫器芯片與標(biāo)簽進(jìn)行通信過程中的信號(hào)發(fā)送與接收。它包括調(diào)制 解調(diào)電路、運(yùn)放與濾波電路，將天線端感應(yīng)過來的模擬信號(hào)變成可供數(shù)字基帶識(shí)別的數(shù)字 信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變成可以通過天線發(fā)送出去的信號(hào)。它還包括時(shí)鐘控制模塊與電源 管理模塊。上電檢測(cè)、掉電檢測(cè)等功能也均在此處進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
[0027] 數(shù)字基帶主要負(fù)責(zé)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，是將協(xié)議硬件化的邏輯單元。它包括編解碼模塊、 映射模塊、幀校驗(yàn)、FIFO等模塊。本發(fā)明設(shè)計(jì)的芯片符合ISO15693及ISO14443TypeA&B 的，數(shù)字基帶模塊同時(shí)提供符合這三種協(xié)議的電路。
[0028] 本發(fā)明設(shè)計(jì)的芯片使用的是32*16Byte的EEPR0M，用以存儲(chǔ)各種寄存器的預(yù)設(shè) 值，以使芯片能夠滿足用戶的多種應(yīng)用需要。
[0029] 安全電路是讀寫器芯片中極其重要的模塊，也是本發(fā)明的重要技術(shù)特征。由于空 中傳輸信道充滿著各種不安全因素，因而如何保障通信過程中的數(shù)據(jù)安全顯得尤為重要。 該安全電路正是本發(fā)明的主要工作，它包括一個(gè)對(duì)稱加密運(yùn)算核，一個(gè)非對(duì)稱加密算法核， SRAM，真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，控制模塊及接口模塊。非對(duì)稱加密算法采用的是時(shí)下單位安全密度 最高的ECC算法，并提供了其底層運(yùn)算的接口，方便調(diào)用。
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