自制稳定读取发光NFC卡教程
自制稳定读取发光 NFC 饭卡教程
起初是在哔哩哔哩上看到许多 NFC 发光卡的制作教程，便跟着尝试了多次，但实际效果并不理想，经常出现读卡距离短、LED 亮度不稳定、难以兼顾发光与读取性能等问题。
为此我开始查阅相关技术文档，并采用并联调谐电容的方式进行优化。实际上关键很简单，只需关注文档中的第 3、4 点：确定线圈电感值。在此基础上，将并联的 LED 及其等效电容参数交给 AI 计算，即可快速得到合适的调谐电容，从而有效提升读取距离并稳定 LED 亮度。
1. NFC 近场通信原理
NFC 近场通信是一种基于电磁感应耦合的短距离无线通信技术，其核心原理是通过两个近距离（通常 10 厘米内）的天线线圈形成感应耦合，使设备在 13.56 MHz 频率下进行能量传输和数据交换。
当两个 NFC 设备靠近时，主动方（如手机或读卡器）会产生交变电磁场，为被动方（如 NFC 卡）提供工作能量。被动卡通过负载调制的方式改变天线阻抗，从而实现数据的回传。整个通信过程无需外部供电即可完成。
目前主流饭卡多采用 MIFARE Classic 系列（常称 M1 卡），其工作在 13.56 MHz 频段，内部由 RFID 芯片与天线线圈组成，存储区被划分为多个扇区，每个扇区由独立密钥控制读写权限。
2. NFC 卡制作工具
我制作 NFC 卡更偏向于使用 PCB 板将线圈画在板上，然后预留好芯片和电容焊盘位置（这样的话，饭卡的形状、厚度以及表面的图案、纹理，都可以自己设计，DIY 程度高。）
如果是新手的话，建议使用嘉立创 EDA，支持全平台而且完全免费，虽然功能不如 KiCad、AD 等专业软件，但是它更适合新手入门，支持网页端使用，而且使用嘉立创，每月有两次免费 PCB 板的机会，可谓是赛博大善人。
3. 制作不发光的 NFC 卡（基础原理）
在制作可发光 NFC 卡之前，首先需要理解不带 LED 的标准 NFC 卡的工作原理。
为了获得较远的读取距离和稳定的通信性能，NFC 天线线圈必须与并联电容共同构成 LC 谐振回路，并将谐振频率调谐至 NFC 的标准工作频率 13.56 MHz。
LC 谐振频率公式如下：
$$
f = \frac{1}{2\pi\sqrt{L C}}
$$
其中各参数含义及单位为：
- f：谐振频率，单位 Hz（NFC 标准频率为 13.56 × 10⁶ Hz）
- L：天线线圈电感，单位 H
- C：并联谐振电容，单位 F
当已知目标频率f和线圈电感L后，并联电容的理论值可由下式计算得到：
$$
C = \frac{1}{(2\pi f)^2 L}
$$
因此，只要能够准确计算或测量线圈的电感值，就可以反推出所需的并联电容容量。
注意:测算出来的电容容量会有所偏差，建议在该容量左右多次测试，寻找最远读取的电容值。
4. 电感计算软件
在这一步，我们可以使用一个名为 coil64 的软件。选中 PCB 上的方形圈或扁平线圈模型，找到电感计算模块，将各项参数填入后即可计算出线圈的电感。如果在上一步的 LC 电路计算中遇到困难，也可以直接使用 LC 电路计算功能：输入已知电感和目标频率，软件会自动计算出所需的电容值。
coil64 功能相对全面，但与实际应用仍可能存在一定误差。因此建议在得到电容参考值后，围绕该值进行适当增减，并多次测试以确认最优参数。
5. 设计并联一个 0603 红色 LED 的 NFC 卡（仅修改电容）
在保持天线线圈结构不变的前提下，引入 LED 及其相关电路会在高频回路中产生额外的等效并联电容，记为：
$$
C_{\text{added}}
$$
此时，天线的总并联电容变为：
$$
C_{\text{total}} = C_{\text{tune}} + C_{\text{added}}
$$
为了仍然使谐振频率保持在 13.56 MHz，总并联电容必须满足：
$$
C_{\text{total}} = \frac{1}{(2\pi f)^2 L}
$$
因此，实际需要选择的调谐电容应为：
$$
C_{\text{tune}} = \frac{1}{(2\pi f)^2 L} - C_{\text{added}}
$$
其中：
- $C_{\text{tune}}$：需要焊接的并联调谐电容，单位 F
- $C_{\text{added}}$：由 LED、二极管、焊盘及走线引入的等效并联电容，单位 F
通过减小并联电容的方式，可以抵消 LED 电路对谐振频率的下拉影响，从而恢复天线在 13.56 MHz 的正常工作状态。
6. 设计反向并联两个 0402 红色 LED 的 NFC 卡（仅修改电容）
当采用两个 0402 红色 LED 反向并联时，同样会在线圈回路中引入额外的等效并联电容，其处理方法与单 LED 情况一致。
设反向并联 LED 及其寄生效应引入的等效电容为 $ C_{\text{added}}$，则并联调谐电容的计算公式仍为：
$$
C_{\text{tune}} = \frac{1}{(2\pi f)^2 L} - C_{\text{added}}
$$
在实际制作中，只需通过更换或组合不同容量的贴片电容，使总并联电容满足谐振条件，即可在不改变线圈结构的前提下，实现发光效果并保持正常的 NFC 读写性能。
7.复制读卡工具简要说明
目前较为主流、成熟的复制读卡工具仍然是 PCR532。对于不存在明文泄露（无漏扇区）的 M1 卡，通常需要借助已知漏洞进行密钥攻击，在成功获取各扇区密钥之后，再将数据写入到制作卡中完成复制（见图一）。
网络上较为热门的另一款设备是 变色龙 Ultra。需要注意的是，这款设备的设计重心更偏向于模拟卡而非实体卡写入。在实际使用中，其解卡速度、漏洞攻击效率等方面整体不如 PCR532，尤其是在需要完整跑密钥的场景下表现较慢。因此，并不推荐将其作为主要的写卡工具。
从工作机制上看，变色龙 Ultra 更倾向于通过收集随机数并进行分析的方式来辅助密钥破解，这在某些特定场景下有一定优势，但通用性和效率仍然有限。不过，如果将目标卡的数据写入变色龙设备中，用于卡片模拟或测试用途，则相对比较合适（见图三、图四）。
总结
发光 NFC 饭卡的设计应以不发光 NFC 卡的 LC 谐振计算为基础。在引入 LED 后，只需将其等效为额外并联电容，并通过调整调谐电容的数值进行补偿，即可在保证 13.56 MHz 谐振的同时，实现稳定可用的发光效果。
声明：本文内容仅代表作者个人观点，仅用于技术交流与学习讨论，不构成任何形式的官方说明或工程保证。文中部分资料与技术细节整理自网络公开文献，如有不当或遗漏之处，欢迎交流讨论与指正。
