CN101023434A - 非接触式卡支付系统的冲突检测和避免方案 - Google Patents

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Abstract

一种用于通过向读卡器出示非接触式支付卡来进行交易的电子支付系统。该读卡器被配置成仅在只有一张卡出现在其工作区中时才处理交易。读卡器使用冲突检测和避免算法来检测和报告有多张卡出现在工作区中的实例。响应于所报告的实例，冲突必须通过人工干预来清除，即通过从读卡器的工作区内物理地取出多余的卡。

Description

非接触式卡支付系统的冲突检测和避免方案
对相关申请的交叉引用
本申请声明对2004年7月15日提交的美国临时专利申请No.60/588,270的优先权。本申请还相关于同一天共同提交的序列号为_______、_______、_______和_____的美国专利申请，这些申请都声明对前述专利申请No.60/588,270的优先权。所有前述专利申请都通过引用全部结合于此。
背景技术
射频标识(RFID)标签是与天线相连的小型集成电路(IC)，这些RFID标签可取决于IC的大小用简单标识信息、或用更复杂的信号对询问RF信号作出响应。RFID技术不需要接触或瞄准线来通信。射频标识(RFID)技术现在是经济可行的，并且在越来越多的工商业应用中使用。例如，RFID技术现在被广泛用于仓库、商店中商品上的标签、ID卡或门卡等。此外，RFID技术已经以嵌有RFID标签的“非接触式”支付或信用卡的形式(例如由MasterCard、American Express和Visa)引入到支付卡行业。这些非接触式支付卡可用来经由与可用RFID的支付终端的无线通信进行电子支付交易。非接触式支付卡可向消费者提供支付例如零售店、商店或超市中的商品和服务的简单、快速和便捷的方法。
若干RFID技术可用于非接触式支付卡和读卡器/终端。非接触式系统的基本组件是非接触式读卡器(或接近式耦合设备(PCD))和应答器。该非接触式读卡器是与电路相连的天线。应答器由电感性天线和与该天线的端部相连的集成电路。该组合读卡器-应答器用作变压器。交流电流经产生电磁场的初级线圈(读卡器天线)，该电磁场在次级线圈(应答器天线)中感生电流。应答器将有非接触式读卡器(PCD)发出的电磁场(或RF场)通过二极管整流器转换成DC电压。该DC电压使应答器的内部电路上电。两个天线的配置和调谐确定从一个设备到另一个设备的耦合效率。该应答器可以是非接触式支付卡。
为了使非接触式支付卡系统经济可行并获得商业承认，即使卡和终端具有专用于特定卡供应商/发卡行、供货商或终端制造商的技术特征的时候，非接触式支付卡也必须在所有或大多数启用RFID的支付终端上可互操作。需要行业范围的可互操作性。为此，行业标准组织和团体(例如国际标准组织(ISO)和国际电子技术委员会(IEC))已制定了用于实现非接触式支付技术的非官方行业标准。已由ISO/IEC定义的三种这样的示例性标准是可分别用于紧密耦合、接近式和邻近式卡的ISO/IEC 10536、ISO/IEC 14443、ISO/IEC 15693标准。
ISO/IEC 14443接近式卡的标准(ISO 14443)已用于世界范围内若干非接触式卡的使用。ISO 14443接近式卡的目标工作范围最大达10厘米，尽管该范围会取决于功率要求、存储器大小、CPU和协处理器而变化。
ISO 14443标准文档具有4个不同部分。
·部分1：物理特征，定义接近式集成电路卡(PICC)的物理尺寸。该卡为ID-1尺寸(85.6mmx54.0mmx.76mm)。这是与银行信用卡相同的尺寸。
·部分2：射频功率和信号接口，定义非接触式IC芯片的关键技术特征，包括诸如频率、数据速率、调制和位编码过程的事项。在部分2中详述了两种变体-A类接口和B类接口。它们都在相同频率下工作并使用相同数据速率，但它们的不同之处在于调制和位编码范畴。
·部分3：初始化和防冲突。初始化描述对接近式耦合设备(PCD)(即读卡器)和卡的要求，以在卡进入读卡器的射频(RF)区域时建立通信。防冲突定义当多个卡同时进入磁场时会发生什么，从而标识系统如何确定在交易中要使用哪张卡，并确保所出现的所有卡已被盘点和处理。
·部分4：传输协议，定义能在交易期间启用通信的数据格式和数据元。
为了使非接触式支付卡系统和读卡器能顺应于ISO 14443，它们必须符合非官方标准的至少一些部分的要求。除了根据ISO 14443标准化的非接触式技术，众多专用非接触式接口也在行业中使用(例如Cubic的GO卡和Sony的Felica卡)。随着现有卡技术的使用，互操作性会变成一个问题。由卖主在市场中使用的读卡器最好应适用若干不同的卡的类型。例如，期望的读卡器将支持ISO 14443类型A和类型B卡、ISO 15693卡和任何其它专用卡类型。
甚至对于可能顺应于单个ISO标准(例如ISO 14443)的卡的使用，也会产生可互操作性问题。在ISO 14443标准中，所有与非接触式卡和读卡器系统中的RF功率和信号接口(即系统的开放式系统互连(OSI)模型视图中的物理层)相关的所有要求或规范使用对卡和对读卡器的不同标准化测试来定义。ISO/IEC 10373标准部分6(ISO 10373-6)涉及专用于非接触式集成电路卡技术(接近式卡)的测试方法。非接触式卡和读取器与ISO 14443的顺应性使用基准设备来校验。根据IS010373-6，代表非接触式卡的特征的一套“基准”卡(即基准PICC)被用于测量非接触式读卡器的规范顺应性。例如，基准PICC被用来测试由PCD产生或发送的磁场，并用来测试PCD向PICC供电的能力。类似地，可代表典型非接触式读卡器的特征的“基准”读卡器(即测试或基准PCD)被用来测量非接触式卡的规范顺应性。例如，结合一对外部读出线圈的基准PCD被用来测试由卡在测试期间生成的负载调制。
尽管根据ISO 10373-6的单独卡和读取器顺应性测试过程可确保所使用的产品设备各自具有落入卡或读卡器的指定规范范围内的特征，但该过程并不确保磁场内的可互操作性。校验为顺应的卡和/或读卡器可能仅仅是边际顺应的(例如通过在指定规范范围的端部或边缘具有特征值)。这种标准顺应方式可导致场中的工作故障。例如，边际顺应卡会不可读取、或者难以使用也仅仅是边际顺应的读卡器来读取。
此外，对于校验非接触式设备的重要数据传送和接收功能，ISO 10373-6仅对由卡生成的负载调制数据信号的间接测量作出了规定。由ISO 10373-6规定的用于测试成品卡的PCD测试组件具有在基准PCD读卡器外部的一对读出线圈。这些外部读出线圈被用来测量由测试中的卡生成和传送的负载调制数据信号。然而，在由读出线圈测量的负载调制信号与由基准PCD天线物理接收的信号之间没有直接或明显的关系。因此，使用外部读出线圈测试成品卡的数据传输功能的确提供了直接的保障：推定顺应于ISO的成品卡对数据信号的调制足以使成品读卡器正确接收或处理该经调制数据信号的能力，或与该能力兼容。
序列号为______、______、______和______的美国专利申请公开了基于与交互的卡和读卡器设备之间的RF功率和信号接口相关的规范定义、顺应性测试和测试设备中的改进来提高设备的可互操作性的方案。
现在要考虑提高电子支付设备的可互操作性、以及使非接触式电子支付系统的工作稳健和防故障的进一步方法。注意力现在集中于电子支付系统的有关支付设备的物理特征、以及初始化和防冲突方案的多个方面。
发明内容
本发明提供一种冲突检测和避免方案，用于处理涉及电子支付系统中交互的非接触式支付卡和读卡器的交易。该冲突检测和避免方案基于交易仅当读卡器的工作区中仅出现一张支付卡时才予以处理的规则。如果一张以上的卡出现在读卡器的工作区时，交易处理暂停。该方案需要外部干预来在可恢复交易处理之前去除多余的卡、仅选择和重新提交一张卡。
在电子支付系统中，读卡器被配置成在只有一张卡出现在其工作区内时处理交易。读卡器使用冲突检测和避免算法来检测和报告在工作区内出现多张卡的实例。
冲突检测和避免算法涉及调查多张支付卡在读卡器的工作区中的出现，并在出现一张以上支付卡时暂停该交易的处理。在冲突检测和避免算法中，由读卡器起动的卡轮询序列轮询并等待来自可出现在读卡器的工作区内的卡的响应。如果读卡器支持一类以上的卡，则轮询序列包括对所有受支持类卡的唤醒命令。例如，轮询序列可包括交替ISO 14443 A类和B类卡的唤醒命令。当发现在读卡器的工作区内仅出现一张卡时，冲突检测和避免算法标识该卡的类型。读卡器然后可使用适于卡的所标识类型的激活命令激活与所属卡的通信对话。在已经处理了与所标识卡的交易之后，卡被去激活并移除。
冲突检测和避免算法使用二进制搜索技术来检测ISO 14443 A类非接触式支付卡的冲突。该冲突检测和避免算法采用分隙阿罗哈技术来检测ISO 14443 B类非接触式支付卡的冲突。在一张特定类(例如A类和B类)的卡已被标识为出现在读卡器的工作区内之后，对其它类卡的出现进行轮询以检查仅出现了一张任何类型的卡。
从附图和附录以及以下的详细描述中，本发明的其它特征、其性质和各种优点将更为显而易见。
附图说明
图1是示出根据本发明原理的用于冲突检测和避免的一示例性终端进程循环中的步骤的流程图。
图2是示出根据本发明原理的在PCD中运行的一般轮询和冲突检测进程中的步骤的流程图。
图3是示出根据本发明原理的可用于调查A类卡冲突的一示例性检测算法300中的步骤的流程图。
附录A包含PCD可用的、用于轮询和冲突检测进程和用于激活A类PICC的一组命令和响应的描述。该组命令被用于受让人MasterCard的接近支付卡技术的一示例性实现中。在附录A中描述的命令和响应在图2和3以及以下描述中引用。PCD可用的、用于轮询和冲突检测进程和用于激活B类卡的命令是相似的。为简明起见，本文中不包括对B类卡的命令和响应的描述。
具体实施方式
提供了一种使用支付卡和读卡器来起动和进行电子交易的冲突检测和避免方案。初始化描述了对读卡器和卡的要求，以在卡进入读卡器的射频(RF)场时建立通信。冲突指多个卡同时进入读卡器的工作区或场时的情形，例如当数个商店消费者同时匆忙地向读卡器出示他们的卡时，或者当消费者无意中将装有数张卡的皮夹出示给读卡器时。读卡器进程包括冲突检测进程和警报生成进程。警报生成进程可导致人工干预，以消除冲突或由用户标识单张卡以继续电子交易处理。冲突检测和避免方案可在支持一类以上卡(例如A类和B类卡)的读卡器中实现。
本发明的冲突检测和避免方案克服了用于或推荐给电子支付系统的常规防冲突方案的已知缺点。已用于世界范围内的若干种非接触式卡的各种接近卡标准通常推荐防冲突进程来处理多张卡在读卡器的工作区或场内的出现。例如，ISO 14443第三部分推荐防冲突算法(循环)来在向同一读卡器出示数张卡时检测一特定卡并与之通信。根据ISO 14443第三部分，读卡器首先使用诸如请求(REQ)和对请求的回答(ATQ)命令来轮询和盘点进入其工作区的所有卡。然后，防冲突算法或循环被用来准备读卡器与从对应于请求命令的卡的总数中选择的一张或多张卡之间的对话。对于A类卡，规定基于各卡的唯一标识符(UID)的二进制搜索算法。对于B类卡，规定使用特定隙标记的分隙阿罗哈算法。ISO 14443初始化和防冲突方案被设计成允许构建能与相同类型的数张卡通信、被同时供电的读卡器。A类和B类卡在现场静默等待轮询命令。使用ISO 14443初始化和防冲突方案的多协议读卡器将轮询一类(例如A类)卡，完成所有卡响应的任何交易，然后轮询另一类(例如B类)卡，并与之交易。
ISO 14443防冲突方案具有公知缺点。例如，如果卡在已盘点或记录之后进入和/或离开读卡器工作区，则防冲突算法会遭到破坏。此外，并发读卡器与多张卡的通信在各卡之间分配有限的可用功率。低功率可用性会影响卡的功能。这些缺点可通过本发明的冲突检测和避免方案克服。
近来，本发明受让人MasterCard International Incorporated(“MaserCard”)已开发了专用规范-MasterCard PayPassTM ISO/IEC 14443实现规范(“PayPass”)-用来实现接近式支付卡技术(例如通过发卡行、卡和读卡器的供货商或制造商)。
本发明防冲突方案为了说明目的在示例性PayPass实现的环境中描述。可以理解，为了本文中的说明目的，选择PayPass实现仅仅是示例性的，并且本发明的原理可更一般地应用于涉及交互卡和读卡器的任何电子支付系统。
冲突检测和避免方案参照在向例如交易点(例如商店结账柜台)上的终端设备出示卡时进行的交易来描述。终端设备包括读卡器(PCD)，也可包括其它电器、交易处理应用程序、用户接口(例如显示屏)和通信接口(例如到主计算机)。本发明冲突检测和避免方案基于这样的规则：在允许读卡器或终端起动或继续任何交易处理之前只有一张PICC或卡必须在读卡器的工作区内被检测或读出。如果读出或检测到一张以上的卡，则本方案需要人工干预来移除额外的卡，以及只选择和重新提交一张卡以便于处理。
图1示出用于冲突检测和避免的一示例性终端进程循环100。该终端进程循环可使用定位于读卡器设备的功能来在终端中实现。在进程循环100中，在步骤1，终端和PCD起动轮询序列来检测会在PCD工作区中出现的A类和B类卡。为此，PCD可发送重复的A类和B类唤醒命令来从任何出现的已激活卡中接收确认。
在步骤3，终端进程100评估所出现的卡的数量。如果只轮询了一张卡，则在下一步骤4终端进程100标识所出现的卡的类型，即A类或B类。然后，根据所标识的卡的类型A或B，PCD在步骤5或步骤8激活该卡。然后终端可使用适当的终端应用程序来处理卡的交易(步骤6或步骤9)。在完成了卡的交易之后，终端可指示PCD去激活已处理的卡。从工作区中取出已处理的卡(步骤7和10)，从而允许终端进程100返回其起始状态0，以便进行下一冲突检测和轮询序列。
如果步骤1的轮询结果显示在步骤3没有卡出现，则终端进程100返回到其起始状态0，以起动下一冲突检测和轮询序列。如果步骤1的轮询结果示出出现了两张或多张卡(即PCD接收来自一张以上卡的响应)，则在步骤2 PCD向终端报告冲突，并重置这些卡(即无载波一次tRESET)。这样，终端进程100不继续处理交易，而是返回到其起始状态0，以便进行下一轮询序列。步骤2可包括生成警告操作人员和/或用户出现多张卡的警报或消息。
终端中所包括的PCD设备被配置成其功能适于实现冲突检测和避免方案(例如终端进程100)。表格I是被配置成用于实现终端进程100的PCD设备的示例性功能要求的一个列表。
表格I
与终端进程100相关的PCD要求
1.在一通信对话期间，PCD应当只有一个通信信号接口有效，即PCD可经由A类或B类接口通信。除有限情形之外，PCD不应混合这两种接口。
2.PCD可从一个通信信号接口变成另一个(即A类到B类，或反之)：在轮询序列期间(终端进程100，步骤1)通过使用所提供的去选择命令来去激活有效的通信信号接口。在取走PICC之后随后的对话可用A类到B类调制方法继续。
3.在检测A类或B类PICC的出现之前，PCD应当存多种调制方法之间交替。
4.一旦在轮询和冲突检测进程(即终端进程100，步骤1)期间仅检测到单张PICC，PCD就应激活检测到的PICC以起动交易进程(即交易进程100，步骤5或8)。
 5.在交易进程期间(即终端进程100，步骤5-10)，PCD不应起动与另一PICC的任何通信。
在终端进程100中，PCD轮询A类和B类卡以确保只有一张卡出现在其工作区内。为了检测该区内的多张PICC，PICC和PCD需要实现一种检测一张以上PICC有效的条件的协议。根据该协议，PCD是通过发出唤醒命令(对A类和B类卡，分别为WUPA和WUPB)以提示PICC响应起动PICC通信动作的起动设备。当一张以上PICC响应时，终端将不起动或进行交易(参见例如终端进程100，步骤2)。
由PCD使用的冲突检测机制随着卡的类型而变化。A类PICC使用Manchester编码并对唤醒命令作出同步应答。这些特点使得PCD能对A类PICC检测到位级别上的冲突(即至少两张A类PICC同时发送位模式及一个或多个位位置的补码值的情况)。这样，位模式合并，且载波用副载波对全部(100％)比特持续时间调制。A类卡的冲突检测算法可基于二进制搜索技术。
与A类PICC的同步响应相反，B类PICC对唤醒命令作出异步响应。为了检测一张以上的B类PICC是否在工作区中出现，PCD执行被设置成要求所有B类PICC在第一时隙(N＝1)中响应的WUPB命令。由一张以上B类PICC在第一时隙作出的响应引起发送差错，该发送差错被识别为B类PICC的冲突的表示。
图2示出用于冲突避免和轮询的PCD进程200，该进程200是一般的(即可应用于A类和B类卡)。可使PCD进程200可用于终端进程100，并可在例如终端进程100步骤1-3中使用。
在进程200，PCD通过交替地发出提示卡作出响应(例如步骤10、70、110和150)的唤醒命令(例如对A类为WUPA而对B类为WUPB)来探查其工作区。PCD在发出每个交替WUPA和WUPB命令(例如步骤60、90、100、140、170和180)之前等待定义时段tp(例如步骤60、90、100、140、170和180)。在步骤20、40、80、120和160，进程200评估所接收的对前面发出的WUPA或WUPB命令的响应。如果未接收到对一特定类唤醒命令(例如WUPB步骤70、WUPA步骤150)的唤醒命令，则进程200认识到在工作区中没有该特定类卡或只出现了其它类型的卡。
在进程200中，如果响应于所发出的WUPA命令接收到了发送差错，例如在步骤10，则PCD假设在工作区中有一张以上的A类PICC卡(即冲突)，并采取例外处理(发送差错)。如果PCD接收到来自A类PICC的有效确认命令(ATQA)，则PCD假设在工作区中有至少一张A类PICC，并在步骤30继续A类冲突检测算法(例如图3中的冲突检测算法300)之前存储ATQA信息。A类冲突检测算法的结果在步骤40评估。如果A类冲突检测算法300检测到一张以上的A类PICC在工作区内出现(即冲突)，则PCD采取例外处理(发送差错)。或者，如果只检测到一张A类PICC卡，然后PCD在步骤50发出一命令(HALTA)以将所标识的一张A类PICC卡置入中止状态。
类似地在进程200，如果响应于所发出的WUPB命令接收到了发送差错，则PCD假设在工作区中有一张以上B类PICC卡(即冲突)并采取例外处理(发送差错)。如果PCD从B类PICC接收到一有效确认命令(ATQB)，则PCD假设在工作区中只有一张B类PICC并发出一命令(HALTB)以将所标识的一张B类PICC卡置入中止状态。
在任一类的一张经标识PICC卡已被置入中止状态(例如在步骤50或步骤130)之后，PCD在步骤70和150发出相反类型的卡所需的唤醒命令，以排除工作区中两相反类型的卡之间冲突的可能性(即，出现一张A类PICC和一张B类PICC卡)。在步骤80或160估计对任一唤醒命令的响应。如果响应是阳性的，则指示冲突。
图3示出一示例性冲突检测算法300，该算法可用于在无位冲突的情况下已响应于WUPA命令接收到ATQA确认(例如在步骤30，进程200)之后可用于探查A类卡冲突。为了探查A类冲突，PCD从A类PICC卡中检索UID。如果PCD能在没有任何位冲突差错的情况下检索A类PICC的UID，则PCD可得出结论：在其工作区中仅出现了一张A类PICC(例如步骤40，进程200)。冲突检测算法300被用来从PICC中检索UID。
在步骤310，PCD通过发送SEL＝‘93’的ANTICOLLISION(防冲突)命令(参见例如附录A)开始检测算法300，以检索A类PICC的完整UID、并检测在工作区中是否出现了一张以上的A类PICC。如果在步骤302 PCD在对ANTICOLLISION命令的响应中接收到发送差错，则指示冲突，并且PCD采取例外处理(发送差错)。如果在步骤303 ATQA示出单倍大小的UID，则已从PICC中检索到了完整的UID(＝UID CL1：uid0 uid1 uid2 uid3 BCC)。因此，只出现了一张A类卡，并且未指示与其它A类卡的冲突。然后在步骤307，PCD继续通过发送SEL＝‘93’和UID CL1的SELECT(选择)命令，将PICC置入ACTIVE(有效)状态。在步骤308，PCD存储或记录完整的UID。
如果在步骤303，ATQA示出双倍大小或三倍大小的UID，则PCD逐个级联级地继续。首先在步骤304，PCD通过发送SEL＝‘93’和UID CL1的SELECT(选择)命令选择级联级1。然后在步骤305，PCD在继续到级联级2之前存储或记录UID CL1。在步骤306，PCD通过发送SEL＝‘95’的ANTICOLLISION命令继续级联级别2。
与步骤2一样，如果在步骤309 PCD在对ANTICOLLISION命令的响应中接收到发送差错则指示冲突，作为响应PCD采取例外处理(发送差错)。类似地，如果在步骤310所接收到的ATQA示出双倍大小的UID，则已从PICC中检索到了完整的UID(＝UID CL1：uid0 uid1 uid2 uid3 BCC；UID CL1：uid3 uid4 uid5 uid6 BCC)。因此，只出现了一张A类卡，并且在读卡器的工作区中未指示与其它A类卡的冲突。然后在步骤314和315，像步骤307和308一样，PCD继续通过发送SEL＝‘93’和UID CL1的SELECT(选择)命令，将所标识的PICC置入ACTIVE状态，并存储或记录完整的UID。
如果在步骤310 ATQA示出三倍大小的UID，则PCD在步骤311通过发送SEL＝‘95’和UID CL2的SELECT命令选择级联级2。然后在步骤312，PCD存储或记录UID CL2。在步骤313，PCD通过发送SEL＝‘97’的ANTICOLLISION命令继续级联级别3。如果在步骤316 PCD在对该ANTICOLLISION命令的响应中检测到发送差错则指示冲突，并且PCD采取例外处理(发送差错)。如果未从PICC中接收到无发送差错的ATQA命令，则已从PICC中检索到了完整的UID(＝UIDCL1：CT uid0 uid1 uid2 BCC；UID CL2：CT uid3 uid4 uid5 BCC；UID CL3：uid6 uid7uid8 uid9 BCC)。因此，只出现了一张A类卡，并且未指示与其它A类卡的冲突。然后在步骤317和318，像步骤307和308一样，PCD继续通过发送SEL＝‘97’和UID CL3的SELECT(选择)命令，将所标识的PICC置入ACTIVE状态，并存储或记录完整的UID。
在只有一张卡已被识别为出现在读卡器(例如终端进程200的步骤130中B类、或算法300的步骤307或314中A类等)的工作区中之后，该卡被激活。PCD/终端继续与所激活的卡通信并完成所需交易。如果完成了所需交易，则去激活所属卡。
在终端进程200或算法300期间，当指示冲突时，PCD采取例外处理。直到例外被满意地清除才进行交易。在检测到指示冲突的交易差错之后的轮询和冲突检测序列期间，PCD向终端报告冲突检测，并在时段tRESET内重置PICC PCD。在该时段tRESET期间，不向PICC发送载波信号。PCD返回到轮询和冲突检测序列。PCD向终端报告冲突检测可导致清理出现在工作区内的多张卡的用户干预。
尽管已参照示例性实施例具体描述了本发明，但本领域技术人员可以理解：可作各种更改和变化而不背离本发明的精神和范围。因此，本发明的公开实施例被视为仅仅是说明性的，并且本发明仅限于由所附权利要求所指定的范围。
5.1 A类-命令集
表格5.1列出PCD可用的用于与A类PICC通信的命令。对于每一个命令，指示来自PICC的相应响应。
表格5.1-A类-命令集
 PCD命令   PICC响应
 WUPA   ATQA
 HLTA   -
 ANTICOLLISION CL1   UID CL1
 ANTICOLLISION CL2   UID CL2
 ANTICOLLISION CL3   UID CL3
 SELECT CL1   SAK
 SELECT CL2   SAK
 SELECT CL3   SAK
 RATS   ATS
本章详细描述这些命令的格式及其来自PICC的响应。
5.2  A类-CRC_A
表格5.1中定义的部分命令包括用于误差校验的CRC。CRC_A被定义为k个数据位的函数，该k个数据位包括命令中除CRC_A本身之外的所有位。由于使用CRC_A的所有命令是用字节编码的，所有位的数目k是8的倍数。
图5.1示出具有CRC_A的命令被如何包括在标准帧中。CRC_A1是最低有效字节，而CRC_A2是最高有效字节。
图5.1-标准帧内CRC_A的位置
命令+CRC_A
Figure A20058002847300141
要求5.1-CRC_A
 PCD和PICC
 5.2.1.1如果CRC_A被包括在标准帧内，则它应被插入到帧中数据位的最后奇偶位与通信的末端(E)之间。每个CRC_A字节后面应当是一奇偶位。短帧不应最具有CRC_A。
 5.2.1.2CRC_A如在[ISO/IEC 13239]中所定义，但初始寄存器内容应为‘6363’，并且寄存器内容在计算之后不应逆转。
5.3 WUPA
WUPA命令由PCD发送以探查用于A类PICC的磁场。
5.3.1 WUPA命令
WUPA命令在短帧内发送，且其编码在表格5.2中指定。
表格5.2-短帧内WUPA的编码
b7     b6     b5     b4     b3     b2     b1 含义
1     0     1     0     0     1     0 ‘52’＝WUPA
5.3.2 WUPA响应(ATQA)
响应于来自PCD的WUPA命令，A类PICC取决于其状态(参见第7章)将返回长度为两个字节的ATQA。该ATQA在无CRC_A字节的情况下在标准帧内发送，并如表格5.3和表格5.4中所指定地编码。
表格5.3-ATQA的字节1
  b8     b7     b6     b5     b4     b3     b2     b1 含义
  0     0 UID大小：单倍(4个字节)
  0     1 UID大小：双倍(7个字节)
  1     0 UID大小：三倍(10个字节)
  1     1 不允许
    0 RFU
    1     0     0     0     0 位帧防冲突
    0     1     0     0     0 位帧防冲突
    0     0     1     0     0 位帧防冲突
    0     0     0     1     0 位帧防冲突
    0     0     0     0     1 位帧防冲突
                           所有其它值                                          不允许
5.6.2 HLTA响应
PICC不响应HLTA命令。PCD总是假设HLTA命令已由PICC‘确认’。
要求5.8-HLTA响应
 PCD PICC
 5.6.2.1 PCD应当总是将HLTA命令视为“经确认的”。 5.6.2.2 PICC不应响应HLTA命令。
5.7请求对选择的回应(RATS)
RATS命令通常在协议激活序列期间由PCD用来与PICC谈判最大的帧尺寸和波特率除数(D)。
5.7.1 RATS命令
RATS命令在包括CRC_A字节的标准帧内发送。其编码在表格5.12中指定。
表格5.12-RATS命令的编码
 字节1     字节2     字节3-4
‘E0’     PARAM     CRC_A
PARAM，即参数字节，由两部分组成(参见表格5.13)。
表格5.13-RATS参数字节(PARAM)的格式
  b8   b7     b6     b5     b4     b3     b2     b1   含义
  x   x     x     x   FSDI
    x   x     x     x   CID
最高有效半位元组b8到b5称为FSDI(用于接近式耦合设备的帧尺寸整数)和编码FSD(用于接近式耦合设备的帧尺寸)。参看小节4.3.1对FSD的定义。FSD用FSDI的编码在表格5.14中给出。
表格5.14-FSDI到FSD的转换
  FSDI    ‘0’    ‘1’    ‘2’    ‘3’    ‘4’    ‘5’  ‘6’  ‘7’  ‘8’  ‘9’-‘F’
  FSD(字节)     16     24     32     40     48     64   96   128   256   RFU
要求5.9-FSDIMIN
 PCD
 5.7.1.1 PCD应将FSDI设置成等于FSDIMIN。对于FSDIMIN的值参见附录A。
要求5.10-FSDI的RFU值的PICC处理
 PICC
 5.7.1.2  FSDI＝‘9’-‘F’的所接收值应由PICC处理为FSDI＝‘8’。
最低有效半位元组b8到b5称为CID，并且它将所寻址PICC的逻辑数目定义在从0到14的范围内。当PCD一次仅寻址单张PICC时，CID被设置成0。
要求5.11-支持CID
  PCD  PICC
  5.7.1.3 PCD应当不使用通过将b1-b4设置为(0000)b来表示的卡标识符(CID)。  5.7.1.4 PICC应当接受PCD发送RATS命令，其中PARAM CID位被设置成(0000)b。PICC可支持不同于(0000)b的CID。
要求5.12-RATS命令的PICC差错处理
 PICC
 5.7.1.5 PICC应当考虑以有效帧发送的任何RATS命令(无发送差错)，但将不符合本规范的编码作为协议差错。
5.7.2 RATS响应(对选择的回应)
对选择的回应(ATS)由PICC响应于RATS命令发送。ATS命令在包括CRC_A字节的标准帧内发送。本小节定义具有全部其可用字段的ATS(参见表格5.15)。
表格5.15-ATS的结构
字节1     字节2   字节3   字节4   字节5   字节6-6+k-1 字节6+k-6+k-1
 TL     T0   TA(1)   TB(1)   TC(1)   T1...Tk  CRC A
字节长度TL之后是以下顺序的可变数目的字节：
·格式字节T0，
·接口字节TA(1)、TB(1)、TC(1)以及
·历史字节T1到Tk。
·长度字节
长度字节TL是强制性的，并指定所发送ATS(包括它自己)的长度。两个CRC字节不包括在TL中。
要求5.13-ATS的长度字节
     PCD     PICC
    5.7.2.1ATS的第一个字节(TL)应当指定ATS的包括它自己的长度。两个CRC字节不应当被包括在TL中。
    5.7.2.2 PCD应能支持PICC返回ATS，其中TL指定长度小于或等于20个字节。PCD可支持PICC返回ATS，其中TL指示长度大于20个字节。     5.7.2.3 TL不应指示大于20个字节的长度(因为TA(1)、TB(1)、TC(1)必须总是出现所以允许最多拾伍个历史字节)。
·格式字节T0
格式字节T0如表格5.16中所指定地编码。
表格5.16-格式字节T0的编码
b8     b7   b6   b5   b4     b3     b2   b1   含义
0   RFU
    x   如果位被设置为1，则发送TC(1)
  x   如果位被设置为1，则发送TB(1)
  x   如果位被设置为1，则发送TA(1)
    x     x     x   x   FSCI
最低有效半位元组b4到b1称为FSCI(用于接近式卡的帧尺寸整数)和编码FSC(用于接近式卡的帧尺寸)。参看小节4.3.2对FSC的定义。FSC用FSCI的编码在表格5.17中指定。FSCI的缺省值为2并产生32个字节的FSC。
表格5.17-FSCI到FSC的转换
  FSCI    ‘0’    ‘1’    ‘2’    ‘3’  ‘4’  ‘5’   ‘6’    ‘7’  ‘8’  ‘9’-‘F’
  FSC(字节)     16     24     32     40   48   64   96     128   256   RFU
要求5.14-FSCIMIN
    PICC
    5.7.2.4 PICC应将FSCI设置成大于或等于最大值为8的FSCIMIN。对于FSCIMIN的值参见附录A。
要求5.15-FSCI的RFU值的PCD处理
 PCD
 5.7.2.5 FSCI＝‘9’-‘F’的所接收值应由PCD处理为FSCI＝‘8’。
要求5.16-ATS的格式字节T0
    PCD     PICC
    5.7.2.6 PCD应能支持PICC返回包括T0、TA(1)、TB(1)和TC(1)的ATS。如果字段T0、TA(1)、TB(1)和TC(1)的一个或多个丢失，则PCD应使用如本小节中指定的缺省值。     5.7.2.7 TA(1)、TB(1)和TC(1)应当出现在ATS中，且该出现应在T0中指示。
·接口字节TA(1)
接口字节TA(1)传送信息以定义PICC的波特率能力。接口字节TA(1)如表格5.18中所指定地编码。位b7到b5编码PICC对于从PICC到PCD的方向(DPICC→PCD)的比特率能力。位b7到b5的缺省值为(000)b。位b3到b1编码PICC对于从PCD到PICC的方向(DPCD→PICC)的比特率能力。位b3到b1的缺省值为(000)b。
表格5.18一接口字节TA(1)的编码
b8     b7     b6     b5     b4     b3     b2     b1 含义
x 如果b8＝(1)b，则只有两个方向的系统比特率除数得到支持(DPICC→PCD＝DPCD→PICC)。如果b8＝(0)b，则各方向的不同比特率除数得到支持。
    x 如果位被设置为(1)b，则支持DPICC→PCD＝8。
  x 如果位被设置为(1)b，则支持DPICC→PCD＝4。
  x 如果位被设置为(1)b，则支持DPICC→PCD＝2。
  0  RFU
  x 如果位被设置为(1)b，则支持DPCD→PICC＝8。
  x 如果位被设置为(1)b，则支持DPCD→PICC＝4。
x 如果位被设置为(1)b，则支持DPCD→PICC＝2。
要求5.17-ATS的格式字节TA(1)
 PCD     PICC
 PCD可支持更高比特率。     5.7.2.8 PICC应当将TA(1)设置成等于‘80’，指示它在两个方向上仅支持106kb/s的比特率。
·接口字节TB(1)
接口字节TB(1)传送信息以定义帧等待时间(FWT)和起动帧保护时间(SFGT)。接口字节TB(1)如表格5.19中所指定地编码。
表格5.19-接口字节TB(1)的编码
  b8     b7     b6     b5     b4     b3     b2     b1   含义
  x   x   x     x   FWI
    x     X     x     x   SFGI
-最高有效半位元组b8到b5称为FWI(帧等待时间整数)和编码FWT。参看小节4.2.3对FWT的定义。FWI的缺省值为4并产生512etu的FWT。
-最低有效半位元组b4到b1编码SFGI(起动帧保护时间整数)，并应当由PICC用来编码用于定义SFGT的乘数值。参看小节4.2.2对SFGT的定义。SFGI的缺省值为0。
要求5.18-ATS的接口字节TB(1)
PCD  PICC
 5.7.2.9 PICC应将FWI设置成小于或等于FWIMAx。对于FWIMAx的值参见附录A。
5.7.2.10 PCD应能支持PICC返回ATS，其中TB(1)指示SFGI小于或等于SFGIMAx。PCD可支持PICC具有大于SFGIMAx的SFGI。  5.7.2.11 PICC应将SFGI设置成小于或等于SFGIMAx。对于SFGIMAx的值参见附录A。
·接口字节TC(1)
  接口字节TC(1)表示PICC是否支持节点寻址(NAD)和卡标识符(CID)。接口字节TC(1)如表格5.20中所指定地编码。
表格5.20-接口字节TC(1)的编码
  b8     b7   b6     b5     b4     b3     b2     b1   含义
  0     0   0     0     0     0   RFU
    x   如果位被设置为(1)b，则支持CID
  x   如果位被设置为(1)b，则支持NAD
位b2和b1应由PICC用来定义它支持前序字段中的哪些任选字段。位b1设置为1表示支持NAD；b2设置为1表示支持CID。对前序字段的规范参见小节10.2。
要求5.19-ATS的接口字节TC(1)
    PCD  PICC
    5.7.2.12 PCD不应使用卡标识符(CID)或节点寻址(NAD)，并应不考虑由PICC返回在TC(1)的b1-b2中的任何值。  PICC可支持卡标识符(CID)和/或节点寻址(NAD)。
·历史字节
历史字节T1到Tk是可任选的，并且应当由PICC用来指定一般信息。ATS的最大长度给出历史字节的最大可能数量。
要求5.20-ATS的历史字节
PCD     PICC
5.7.2.13 PCD应允许PICC发送至少15个历史字节。PCD可支持ATS具有15个字节以上的历史字节。     5.7.2.14 PICC不应发送15个以上历史字节。历史字节的数量应当符合长度字节TL以及TA(1)、TB(1)和TC(1)的出现。
表格5.6-SEL的编码
  b8     b7     b6     b5   b4     b3     b2     b1  含义
  1     0     0     1   0     0     1     1 ‘93’：ANTICOLLISION CL1
  1     0     0     1   0     1     0     1 ‘95’：ANTICOLLISION CL2
  1     0     0     1   0     1     1     1 ‘97’：ANTICOLLISION CL1
  1     0     0     1 除以上值之外的其它值   不允许
使用该SEL字节，定义由ANTICOLLISION命令请求的UID的级联级(CL)。
5.4.2  ANTICOLLISION响应(UID CLn)
响应于ANTICOLLISION命令，工作区内的所有PICC发送所请求的其UID的级联级(UID CLn，其中n＝1，2或3)。A类PICC的UID由4、7或10个字节组成。响应的长度总是5个字节。响应的编码取决于SEL字节的值和UID的长度。ANTICOLLISION响应在没有CRC_A字节的情况下在标准帧内发送。其编码在表格5.7中指定。
表格5.7-UID CLn
   SEL    UID尺寸   响应(UID CLn)
  ‘93’    4   UID CL1：uid0 uid1 uid2 uid3 BCC
  ‘93’    ＞4   UID CL1：CT uid0 uid1 uid2 BCC
  ‘95’    7   UID CL2：uid3 uid4 uid5 uid6 BCC
  ‘95’     ＞7     UID CL2：CT uid3 uid4 uid5 BCC
  ‘97’     10     UID CL3：uid6 uid7 uid8 uid9 BCC
其中：
·CT是值为‘88’的级联标记。该级联标记的目的是强迫与具有较小UID尺寸的PICC冲突。因此，单倍尺寸UID的uid0和双倍尺寸UID的uid3的值必须不是‘88’。
·BCC是UID CLn校验字节。BCC被计算为4个在先字节的异或。
·uidn是整个UID的第n个字节，其中uid0是最高有效字节。
要求5.4-BCC的PCD处理
 PCD
 5.4.2.1 PCD应当校验UID CLn中所包括的BCC。PCD应将错误的BCC视为发送差错。
 5.4.2.2 PCD应当考虑在有效帧中发送的任何UID CLn(无发送差错)，但将不符合本规范的编码作为协议差错。
表格5.4-ATQA的字节2
  b8   b7     b6     b5   b4   b3   b2     b1     含义
  0   0     0     0     RFU
  x   x   x     x     任何值
要求5.2-ATQA的PCD处理
 PCD
 5.3.2.1 PCD应当不考虑由PICC返回的ATQA的字节2的最低有效半位元组b4到b1中的任何值。
 5.3.2.2 PCD应当考虑在有效帧中发送的任何ATQA(无发送差错)，但将不符合本规范的编码作为协议差错。
要求5.3-UID长度
 PCD  PICC
 5.3.2.3 PCD应当能够连续恢复4、7或10个字节的UID  5.3.2.4 PICC应具有4、7或10个字节的固定UID。
5.4  ANTICOLLISION(防冲突)
ANTICOLLISION命令被用来获得A类PICC的完整UID，并检测是否有一张以上A类PICC出现在PCD的工作区中(更多细节参见小节9.2.3)。
5.4.1 ANTICOLLISION命令
ANTICOLLISION命令在无CRC_A字节的情况下在标准帧内发送。其编码在表格5.5中指定。
表格5.5-ANTICOLLISION命令的编码
 字节1      字节2
 SEL     ‘20’
SEL字节如表格5.6所示地编码。
5.5 SELECT(选择)
SELECT命令被用来使用其UID选择A类PICC。
5.5.1 SELECT命令
SELECT命令在包括CRC_A字节的标准帧内发送。其编码在表格5.8中指定。
表格5.8-SELECT命令的编码
 字节1      字节2     字节3-7     字节8-9
 SEL     ‘70’     UID CLn     CRC-A
SEL字节如表格5.9所示地编码。
表格5.9-SEL的编码
 b8  b7  b6  b5  b4     b3   b2   b1  含义
 1  0  0  1  0     0   1   1 ‘93’：SELECT CL1
 1  0  0  1  0     1   0   1 ‘95’：SELECT CL2
 1  0  0  1  0     1   1   1 ‘97’：SELECT CL1
 1  0  0  1              除以上值之外的其它值  不允许
UID CLn的编码取决于SEL字节的值和UID的尺寸。该编码对ANTICOLLISION响应相同并在表格5.7中指定。
要求5.5-SELECT命令的PICC差错处理
 PICC
 5.5.1.1 PICC应当考虑以有效帧发送的任何SELECT命令(无发送差错)，但将不符合本规范的编码作为协议差错。
5.5.2响应-选择确认-SAK
当所有数据位都匹配PICC的UID CLn时，SAK响应于SELECT命令由PICC发送。SAK的长度为一个字节，并在包括CRC_A字节的标准帧内发送给PCD。
SAK如表格5.10中所指定地编码。
表格5.10-SAK的编码
  b8     b7     b6     b5     b4     b3     b2     b1 含义
  0     0 RFU
    x 如果位被设置为(1)b，则PICC顺应于ISO/IEC 14443-4。
    0     0 RFU
 x 级联位：如果位被设置为(1)b，则UID不完整。
0  0 RFU
要求5.6-A类PICC顺应ISO/IEC 14443-4
PCD     PICC
5.5.2.1  PCD应支持PICC指示与ISO/IEC 14443-4的顺应性。PCD可支持ATS具有15个字节以上的历史字节。     5.5.2.2 PICC应当是ISO/IEC 14443-4顺应的。这表示PICC应当通过将SAK的b6设置成(1)b，来指示与ISO/IEC14443-4的顺应性。
要求5.7-SAK响应的PCD差错处理
PCD
5.5.2.3 PCD应当考虑以有效帧发送的任何SAK(无发送差错)，但将不符合本规范的编码作为协议差错。
5.6 HLTA
HLTA命令被用来将PICC置于HALT状态(参见第7章)。
5.6.1 HLTA命令
HLTA命令由两个字节组成，并在包括CRC_A字节的标准帧内发送。表格5.11指定HLTA命令的编码。
表格5.11-HLTA命令的编码
 字节1      字节2     字节3-4
‘50’     ‘00’     CRC-A

Claims (20)

1.一种用于处理非接触式支付卡交易的电子支付系统，所述电子支付系统包括读卡器，所述读卡器被配置成仅当一张卡出现在所述读卡器的工作区内时才处理所述交易，其中所述读卡器使用冲突检测算法来检测和报告其中多张卡出现在所述读卡器的工作区中的冲突实例，并且其中所述读卡器在检测到冲突的实例中中止处理所述交易。
2.如权利要求1所述的电子支付系统，其特征在于，还包括与所述读卡器耦合的终端，所述终端包括交易处理应用程序。
3.如权利要求1所述的电子支付系统，其特征在于，所述冲突检测算法包括检测第一类卡的冲突以及检测第一类卡与第二类卡的冲突的步骤。
4.如权利要求1所述的电子支付系统，其特征在于，所述读卡器被配置成交替轮询第一类的卡和第二类的卡。
5.如权利要求4所述的电子支付系统，其特征在于，所述读卡器被配置成标识出现在所述读卡器的工作区内的仅仅一张卡的类型，并相应地激活该卡以便于进行通信对话。
6.如权利要求1所述的电子支付系统，其特征在于，所述读卡器具有与不同卡类型相对应的多个通信信号接口，并且其中所述读卡器被配置成具有仅仅一个与在通信对话期间有效的单个卡类型相对应的通信信号接口。
7.如权利要求1所述的电子支付系统，其特征在于，所述读卡器被配置成在处理所述交易之后取消激活出现在所述读卡器的工作区内的唯一一张卡。
8.如权利要求1所述的电子支付系统，其特征在于，所述读卡器使用冲突检测算法，所述冲突检测算法包括检测ISO 14443 A类非接触式支付卡的冲突的二进制搜索例程。
9.如权利要求1所述的电子支付系统，其特征在于，所述读卡器使用冲突检测算法，所述冲突检测算法包括检测ISO 14443 B类非接触式支付卡的冲突的分隙阿罗哈例程。
10.如权利要求1所述的电子支付系统，其特征在于，所述读卡器使用冲突检测算法，在一类卡已经被标识为出现在所述读卡器的工作区中之后所述读卡器通过所述冲突检测算法轮询另一类卡的出现。
11.一种用于在交互非接触式支付卡和读卡器的系统中处理涉及非接触式支付卡和读卡器的交易的冲突检测和避免方法，所述方法包括以下步骤：
(a)调查支付卡在读卡器的工作区中的出现；
(b)响应于步骤(a)，仅当所述非接触式支付卡是出现在所述读卡器的工作区中的唯一一张卡时才处理涉及所述非接触式支付卡和所述读卡器的所述交易；以及
(c)当一张以上支付卡出现在所述读卡器的工作区时中止所述交易的处理。
12.如权利要求11所述的冲突检测和避免方法，其特征在于，所述交互非接触式支付卡包括第一类卡和第二类卡，且其中步骤(a)包括使用轮询序列来检测两类卡的出现。
13.如权利要求12所述的冲突检测和避免方法，其特征在于，轮询序列包括所述第一类和所述第二类卡的交替唤醒命令。
14.如权利要求12所述的冲突检测和避免方法，其特征在于，步骤(a)包括仅当发现只有一张卡出现在所述读卡器的所述工作区时，才标识所出现的卡的类型。
15.如权利要求14所述的冲突检测和避免方法，其特征在于，步骤(b)包括根据所述卡的类型激活所标识的唯一一张卡与所述读卡器之间的通信对话，以起动交易的处理。
16.如权利要求15所述的冲突检测和避免方法，其特征在于，所述读卡器被耦合到配置有交易处理应用程序的终端，其中步骤(a)-(c)由终端进程引导，并且其中步骤(b)包括使用终端交易处理应用程序来处理所述交易。
17.如权利要求15所述的冲突检测和避免方法，其特征在于，还包括在处理所述交易之后取消激活所述卡。
18.如权利要求11所述的冲突检测和避免方法，其特征在于，步骤(a)包括使用二进制搜索算法来检测ISO 14443 A类非接触式支付卡的冲突。
19.如权利要求11所述的冲突检测和避免方法，其特征在于，步骤(a)包括使用分隙阿罗哈算法来检测ISO 14443 B类非接触式支付卡的冲突。
20.如权利要求11所述的冲突检测和避免方法，其特征在于，步骤(a)包括：在一张某类型的卡已被标识为出现在所述读卡器的工作区之后，轮询另一类卡的出现。
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