掏出付款卡，

貼在刷卡機上，

嗶！卡還在，錢沒了……

這樣熟悉的感覺真是一言難盡。

那么問題來了，

只是一次貼貼，

刷卡機是怎么把錢扣走的呢？

1?RFID與非接觸式IC卡

為了講清楚其中的原理，我們首先要熟悉兩個詞：無線射頻識別(RFID)與非接觸式IC卡。是不是突然高(ting)科(bu)技(dong)？

其實，這兩個概念并不難理解。顧名思義，無線射頻識別(RFID)就是通過發(fā)射接收無線電來實現(xiàn)對象識別的技術(shù)。其主要目的，就是刷卡機要準確識別這是誰的卡，并扣除對應卡里面的錢。畢竟“沒買東西，錢沒了”的事情想想就可怕。如何實現(xiàn)的呢？上圖！

這幅圖就是最簡易的無線射電識別系統(tǒng)的示意。可見，一個RFID系統(tǒng)可以分為四個部分：

（1）電子標簽：也就是圖中的IC芯片，存儲了標志身份的信息；

（2）天線：負責發(fā)送或者接收電磁波，實現(xiàn)通訊；

（3）讀寫器：在刷卡模型下就是讀卡器，負責將接收的信號傳給電腦等軟件端；

（4）應用軟件：負責悄咪咪地告訴你錢沒了！

講到這里，一定有小伙伴要問了，卡是怎么聽到來自讀卡器天線的呼喚的呢？又是怎么回復的呢？這就要我們進入IC卡的內(nèi)部世界了！

非接觸式IC卡又稱射頻卡，其分層的結(jié)構(gòu)可以看作兩側(cè)的卡殼以及中間的電路結(jié)構(gòu)。如果粗略地看，電路結(jié)構(gòu)可以看作一圈天線和IC芯片。然而盲生發(fā)現(xiàn)了華點，那就是這個卡既然要回復消息，但是能量從何而來？不會還要使用者給卡充電吧？答案當然是不用的。下圖所示是對于接收回復電磁波的過程的細節(jié)示意：

由于電磁波從讀卡器端的天線發(fā)射出來時是攜帶著能量的。當這個電磁波的頻率與IC卡內(nèi)的LC振蕩電路的固有頻率匹配時，就會發(fā)生共振，LC振蕩電路就會吸收部分電磁波的能量，并在電容1兩端積累電荷。電容的另一側(cè)連有單向電子泵，也就是電子只會從電容1流向泵另一側(cè)的電容2，不會回流。這樣一來，隨著電磁波源源不斷帶來能量，電容2兩端就會積累起越來越多的電荷。根據(jù)下式：

由于電容恒定，當電荷Q增多，電壓U就會相應升高，直到達到一個可以啟動發(fā)射單元的電壓閾值，IC卡就向著讀卡器回復信號了。

2?其他種類的IC卡

看了非接觸式IC卡的原理，大家可能對接觸式IC卡的樣子好奇了。以及，我們常見的IC卡該怎么區(qū)分是接觸式還是非接觸式呢？別急，解讀這就開始！

上圖是接觸式IC卡的封裝示意，看到左上角這個觸點的樣子，可能很多讀者都想說：“原來是它！”沒錯，觸點正是在我們常見的一些銀行卡等暴露在外的金屬片上，放大后大概長這樣。

顧名思義，接觸式IC卡是通過物理接觸實現(xiàn)電路連接的，因此這些觸點就是連接讀卡器的重要接口。別小看這幾個觸點，它們分工明確！C1~C3觸點分別負責連接電源(VCC)、復位(RST)、引入時鐘信號(CLK)，而C5~C7則分別負責接地(GND)、接編程電壓(不使用時作為常閉觸點N.C.)、輸入輸出(I/O)。按照ISO/IEC7816-2標準，觸點一般不超過8個，然而C4和C8未被特定指派任務(wù)，所以有的卡片只有6個觸點。

如果看內(nèi)部構(gòu)造，觸點被安排在電極膜片上，下面連接著半導體芯片。

由于接觸式IC卡采用了物理接觸，觸點暴露在外，所以容易出現(xiàn)接觸不良的問題。但是，由于不需要無線傳遞信號，卡片以及相應的讀卡機的電路更加簡單，成本也更低。簡單講，接觸式IC卡更適用于用卡次數(shù)不多以及環(huán)境不易腐蝕觸點的場所。而非接觸式IC卡適用于使用頻繁的情況。

一般來講，看到有這種沒有觸點的、完全封裝起來的卡片就是非接觸式的，常見的學子卡應該都是這一類。

此外，還有一種簡化版本的非接觸式IC卡，稱為ID卡。其特征是具有只讀性。因此只有在制卡時將一個卡號存在卡內(nèi)，用于身份識別。其工作原理也是上面所說的無線射電識別，然而其工作頻率（多為低頻，125khz）與非接觸式IC卡（多為高頻, 13.56Mhz）并不一樣，所以往往讀卡器不互通。ID卡一般用在小區(qū)或者停車場的門禁系統(tǒng)，可以做成掛牌式的形狀。

再說說接觸式，一般的判定方法就是看看有沒有觸點，比如下面這張卡。

然而，事情沒那么簡單，因為接觸式和非接觸式可以融合形成雙界面卡！

看過接觸式和非接觸式的構(gòu)造，想必大家一眼就看出：這就是融合怪！沒錯，不僅有暴露在表面的觸點，還有內(nèi)部的線圈?？赐獗砗徒佑|式?jīng)]什么兩樣，所以基本沒什么辦法僅通過外觀來判斷。要想推斷，可以看看怎么刷卡。

一般只要是插卡的，都是利用接觸式的電路，而在上面貼貼的，一般是非接觸式的。至于既可以插卡又可以貼貼，那就是雙界面卡了~

3?磁條卡與復合卡

談到卡，就不得不提一提磁條卡。細心的讀者應該發(fā)現(xiàn)了，上面所說的每一種IC卡都含有芯片，因此也稱為芯片卡。而磁條卡是用貼在卡片上的磁條來實現(xiàn)信息的讀寫的。

這種卡使用時需要讓磁條在讀卡器的卡槽中劃一下，這樣讀卡器的磁頭就會將磁條內(nèi)的信息讀出來了。

磁條是由可磁化材料組成的。如果需要向磁卡內(nèi)存儲數(shù)據(jù)，刷卡時磁條以一定速度運動，讀卡器磁頭內(nèi)線圈會通電，根據(jù)電流的磁效應產(chǎn)生磁場，將磁條對應的位置磁化。根據(jù)磁頭通電流的方向以及大小的不同，可以對于對應位置的磁條產(chǎn)生特定磁極方向以及強度的磁化。這樣，信息就被存儲在磁條內(nèi)了。讀卡的時候，卡同樣劃過，當磁條對應位置經(jīng)過磁頭，其特定大小和方向的磁場就會在線圈內(nèi)產(chǎn)生相應的感應電動勢，從而激發(fā)電信號，完成信息的讀取。

然而，曾經(jīng)一個階段，銀行卡是磁條芯片復合卡，顧名思義就是既能刷卡也能插卡。然而，由于磁條卡的安全性、抗干擾性、存儲量等都遠不如芯片卡，因此現(xiàn)在的銀行卡大都取消了磁條的功能，甚至不再設(shè)置磁條。

看到這里，是不是對手中的小小卡片刮目相看？無論刷、插還是貼貼，都是讀卡機與付款卡親切的問候~

當然，哪一種都離不開強大的電磁學！

參考資料：

[1]?楊振野. IC?卡技術(shù)及其應用[M].?科學出版社, 2006.

[2]?無線射頻識別技術(shù)（RFID）

[3]?一文讀懂ETC和RFID技術(shù)

[4]?非接觸卡_百度百科

[5]?接觸式IC卡結(jié)構(gòu)_原理_特點-維庫電子通

[6]?身份證竟然是IC卡??？！那ID卡又是什么卡？

[7]?IC卡、ID卡、M1卡、射頻卡的區(qū)別是什么？

[8]?與磁卡相比IC卡有哪些優(yōu)勢？

[9]?ID卡和IC卡NFC基礎(chǔ)知識

注：表情包及部分圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

編輯：云開葉落