ISO/IEC14443-1规定了什么
ISO/IEC14443 是一套针对 13.56MHz 非接触式智能卡的国际标准,分为多个部分,第一部分(ISO/IEC14443-1)专门规定邻近卡电子标签(PICC)的物理特性。它的适用范围是"在耦合设备附近操作的 ID-1 型识别卡"——也就是我们日常见到的门禁卡、公交卡、工牌这类卡片尺寸的载体。需要注意的是,这一部分不能单独使用,必须与 ISO/IEC14443 的后续部分关联起来看:第一部分回答的是"这张卡在物理上要满足什么条件",后续部分回答的才是"卡和读写器之间怎么通信"。
该部分引用了一份关键标准作为基础:ISO/IEC7810:1995《识别卡——物理特性》,卡的尺寸规格直接来源于此;同时引用 ISO/IEC10373《识别卡——测试方法》作为各项物理测试的执行依据。标准中有一条通用约定值得注意——凡被引用标准的条文,通过引用即构成本标准的条文;而标准出版时所示版本均为有效,但所有标准都可能被修订,因此使用方应探讨采用最新版本的可能性。这也是为什么做合规测试时,需要确认测试依据的是哪一版标准。
五个关键术语
标准明确定义了五个术语,理解它们是读懂后续所有条目的前提。第一是集成电路 IC,指用于执行处理和/或存储功能的电子器件。第二是无触点,指完成与电子标签的信号交换并给卡提供能量,而无需使用微电元件——也就是说,从外部接口设备到卡上集成电路之间没有直接路径。第三是无触点集成电路卡,指一种 ID-1 型电子标签类型(如 ISO/IEC7810 所规定),上面有集成电路,且与集成电路的通信以无触点方式完成。第四是邻近卡 PICC,指一种 ID-1 型电子标签,上面有集成电路和耦合工具,与集成电路的通信通过与邻近耦合设备电感耦合完成。第五是邻近耦合设备 PCD,指用电感耦合给邻近卡提供能量并控制与邻近卡数据交换的读写设备。可以看到,PICC 与 PCD 是一对概念——前者是卡侧,后者是读写器侧,两者之间靠电感耦合建立联系。
尺寸与一般特性
标准对邻近卡的一般特性要求是:应具有 ISO/IEC7810 中规定的 ID-1 型电子标签的规格的物理特性;尺寸方面,邻近卡的额定尺寸应是 ISO/IEC7810 中规定的 ID-1 型卡的尺寸。这条规定看似简单,实际意义却很大——它意味着一张符合 ISO14443 的卡片,在长宽厚上与标准银行卡完全一致,因此可以共用同一套卡片制造工艺、印刷工艺和卡片插槽结构。也正因为尺寸被标准化锁定,卡片类标签才能大规模采用 PVC 层压工艺量产、与其他卡片共用模具与设备。
附加特性:环境耐受要求
除尺寸之外,标准还用一节"附加特性"规定了卡在各类环境条件下的耐受能力。这些条目的共同表述是"测试后应能继续正常工作",也就是说它们是**功能性要求**——允许卡出现外观变化,但必须保持可读可用。这组要求决定了卡片在实际使用环境中的可靠性边界,也是卡片选型与来料检验时应当关注的内容。
紫外线与X射线
紫外线方面,标准排除了大于海平面普通日光中紫外线水平的防护需求——也就是说,卡只需能承受日常日光照射,超过周围紫外线水平的额外防护属于卡制造商的责任范围,不在标准强制之列。X 射线方面,卡的任何一面曝光 0.1Gy 剂量,相当于 100KV 中等能量 X 射线的年累积剂量,应不引起卡的失效。标准还给出一个便于理解的注释:这相当于人暴露其中能接受的最大年累积剂量的近似两倍。这条要求的意义在于,卡片在机场安检等场景中被 X 射线照射后仍应保持功能正常。
机械应力:弯曲与扭曲
机械应力分为两项。动态弯曲应力:按 ISO/IEC10373 中描述的测试方法测试后,邻近电子标签应能继续正常工作,测试条件为短边和长边的最大偏移分别是 hwA=20mm 与 hwB=10mm。动态扭曲应力:同样按 ISO/IEC10373 的方法测试,旋转角度为 15°,测试后应能继续正常工作。这两项对应的是卡片在钱包里被压弯、被反复弯折扭转的日常使用状态——卡片天线是蚀刻在薄层中的精细结构,弯曲变形一旦超出限度就可能导致天线断裂,因此标准用具体偏移量与旋转角度给出量化边界。
电磁场与静电
可变磁场方面,卡在下表给出的平均值的磁场内暴露后应能继续正常工作,磁场最高值被限制在平均值的 30 倍;另外在 12A/m、13.56MHz 的磁场中暴露后也应能继续正常工作。具体的平均磁场强度与暴露时间随频率范围而变:0.3 到 3.0MHz 为 1.6A/m、36 分钟;3.0 到 30MHz 为 4.98/f、6 分钟(f 为频率);30 到 300MHz 为 0.163A/m、6 分钟。可变电场的要求结构相同:0.3 到 3.0MHz 为 0.614V/m、6 分钟;3.0 到 30MHz 为 1842/f、6 分钟;30 到 300MHz 为 61.46V/m、6 分钟;电场最高值同样限制在平均值的 30 倍。静电方面,按 ISO/IEC10373 中描述的测试方法(测试电压为 6KV)测试后,邻近电子标签应能继续正常工作。
静态磁场与工作温度
静态磁场方面,邻近卡在 640kA/m 的静态磁场内暴露后应能继续正常工作。标准同时给出一条警告:磁条上的数据内容将被这样的磁场擦去——这说明芯片数据与磁条数据的抗磁能力并不相同,如果卡片同时带有磁条,需注意强磁场环境下的磁条数据安全。工作温度方面,标准规定在 0℃ 到 50℃ 的环境温度范围内,邻近卡应能正常工作。这一范围覆盖了绝大多数室内使用场景,但如果项目涉及冷库、户外或其他极端温度环境,就需要按实际条件选择更高规格的卡片,而不能默认符合标准即满足需求。
相关标准体系
ISO/IEC14443-1 的附录还给出了其它 ISO/IEC 卡标准的参考书目,这些标准构成了完整的卡片标准体系。记录技术方面有 ISO/IEC7811 系列,分别规定凸印、磁条、凸印字符位置、只读磁道位置、读写磁道位置以及高矫顽磁性磁条。发卡人识别方面有 ISO/IEC7812 系列,规定编码体系与应用注册过程。此外还有 ISO/IEC7813(金融交易卡)、ISO/IEC7816 系列(接触式集成电路卡,含物理特性、触点尺寸位置、电信号与传送协议)、ISO/IEC10536 系列(无触点集成电路卡,含物理特性与耦合区域尺寸位置)。把这套体系放在一起看就能理解:ISO14443 属于"邻近卡"这一距离档位,而 ISO10536 对应的是更近的"密耦合卡",两者在物理要求上的差异正来源于耦合方式的不同。
小结
ISO/IEC14443-1 的内容可以概括为"一个尺寸、一组定义、一组环境要求"。一个尺寸指邻近卡采用 ISO/IEC7810 的 ID-1 型卡规格,这决定了卡片的物理形态与制造工艺路线;一组定义指 IC、无触点、无触点集成电路卡、PICC 与 PCD 五个术语,界定了后续各部分讨论的对象;一组环境要求则覆盖紫外线、X 射线、弯曲扭曲、电磁场、静电、静态磁场与工作温度,且全部以"仍能正常工作"作为判定标准。使用这一部分时有两个要点:一是它必须与后续部分关联使用,单独看不足以理解整个协议;二是标准规定的是最低耐受边界,遇到冷库、强磁场等特殊环境时需另行评估卡片规格。