基础资料
1. 概述:
RFID是无线射频识别(Radio Frequency Identification)的缩写,这是一种非接触的自动识别技术,一般由标签Tag、阅读器Reader和天线Antenna三部分组成。RFID通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,无需人工干预,可工作于各种恶劣环境,并且可以同时识别多个卡。RFID读写器与射频标签之间是无线通信,从无线通信方式及能量感应方式看主要为电感耦合和反向散射耦合两种,一般频率低多采用电感耦合。
RFID技术最初应用于军事领域,目的是识别陆地、海上、空中的目标,1937年美国海军研究实验室开发了敌我识别系统,以便将盟军飞机和敌方飞机区别开来,这种技术后来发展成现代空中交通管制的基础,是早期RFID技术的萌芽。早期系统组件昂贵且庞大,随着电子技术的发展,到20世纪60年代已经出现商用产品,主要用于物品监控,保证仓库、图书馆等物品的安全,最初只是1比特标签系统。
到上世纪70年代,制造、运输、仓管等行业都在研究和开发基于集成电路的RFID系统,用于工业自动化、动物识别、农产品跟踪等。上世纪90年代开始,道路电子收费系统得到广泛应用,集成了支付功能。多个领域和多家公司开始关注系统之间的互操作性,实现频率和通信协议的标准化问题。
1) RFID分类:
① 按作用距离分类:
根据读写器与标签/应答器作用距离,可分为密耦合、遥耦合和远距离3种系统,密耦合作用距离0~1cm,使用中通常需要将标签放置在读写器天线表面,工作频率一般在30MHz以下,这个方式电磁耦合泄露小,耦合获得的能量大,适合安全性要求较高的场合;遥耦合又分为15cm的近耦合与到1m的疏耦合,工作频率一般为13.56MHz,也有6.75MHz、27.125MHz等;远距离作用约为1~10m,甚至可以更远,典型工作频率915MHz、2.45GHz、5.8GHz等,包括无源应答器和带电池的有源应答器。电池一般并不为应答器和读写器之间的数据传输提供能量,而只是为芯片提供能量以储存数据。
② 按供电方式分类:
按供电方式分为有源卡和无源卡,有源卡内有电池提供电源,作用距离较远,识别运动目标能力强,但需要定期更换电池。无源卡内部无电池,利用电波供电技术将接收到的射频能量转化为直流电为卡内电路供电,但作用距离近。
③ 按载波频率分类:
按载波频率分为低频、高频、超高频,低频射频卡主要有125kHz和134.2kHz两种,主要用于短距离、低成本的应用中,如门禁、校园卡、动物监管、货物跟踪。高频射频卡主要为13.56MHz。超高频射频卡主要为433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等,应用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合,在高速公路收费等系统中应用。
④ 按工作方式分类:
按工作方式可分为主动式和被动式,主动式射频卡用自身的射频能量主动发数据给读写器,主要用于有障碍物的应用中,距离较远,可达30m。被动式射频卡利用调制散射方式发送数据,必须利用读写器的载波来调制自己的信号,适用于门禁或交通应用中。
⑤ 按芯片分类:
按芯片分为只读卡、读写卡和CPU卡。
2) RFID的三个主要工作频段:
世界上RFID的工作频率虽然很多,但目前普遍使用的主要有以下三种。
① 低频125~134kHz:
RFID技术首先在无源低频得到广泛应用和推广,通过读写线圈和识别卡内部的线圈之间的电磁耦合方式进行工作,读写器的交变电磁场在识别卡天线中感应出电压,被整流后作为识别卡供电电源。
低频工作频段一般为120~134kHz,通常采用134.2kHz,波长大约为2500m,需要绕制线圈。低频能够穿过除金属材料外的任意材料物品而不降低读取距离,在全球范围内没有任何特殊的许可限制,但价格较高,数据传输速率比较慢。
② 高频13.56MHz:
高频可以通过印刷方式制作天线,识别卡一般是负载调制方式工作,也就是通过识别卡的负载电阻的接通和断开使读写器天线上的电压发生变化,实现远距离识别卡对天线电压的振幅调制。
高频13.56MHz,波长大约为22m,该频率可以穿过金属材料外的大部分材料,但会降低读取距离,识别卡需要离开金属一段距离。该频段在全球都得到认可,系统具有数据防冲突特性,可以同时读取多个识别卡,可以把某些数据信息写入识别卡中,数据传输较快,价格不是很贵。
读写器向标签发固定频率的电磁波,卡内有LC谐振电路,其频率与读写器发射的频率相同。在电磁波激励下,LC谐振电路产生谐振,从而使电容内有了电荷,在电容的另一端接一个单向导通的电子泵,将电容内的电荷送到另一个电容内存储,所积累的电荷达到2V时就可以作为电源为其他电路提供能量,将卡片数据发射出去或接收读写器的数据。
高频段目前有全球统一的13.56MHz工作频率,是目前实际应用最多且技术最成熟的射频标签技术,国际标准有ISO/IEC 14443A/B、ISO/IEC 15693(兼容于ISO/IEC 18000-3的mode1)、ISO/IEC 18000-3、EPC C1 HF(兼容于ISO/IEC 15693)、Ubiquitous ID。
③ 超高频860~960MHz:
超高频系统通过电场来传输能量,电场能量下降不是很快,读取距离比较远,无源可达10m左右。
高频段在全球的定义不太相同,欧洲及部分亚洲为868MHz,北美为902~905MHz,日本为950~956MHz,波长大约为30cm。该频段输出功率,美国定为4W,欧洲定为0.5W。超高频电波易受水、尘、雾等悬浮颗粒的散射,很多材料都不易通过,但超高频识别卡不需要与金属分开。超高频天线有线极化和圆极化两种设计,有较高的数据传输速率,在很短时间内可以读取大量的识别卡。
相应的国际标准有ISO/IEC 18000-6A/6B/6C、EPC globe C0/CIG1/CIG2(已并入ISO/IEC 18000-6C)、日本的Ubiquitous ID、IPICO IP-X。
3) RFID相关计算公式:
① 电感参数计算:
薄长方体电感:
其中,a为宽度,b为厚度,l为长度。
单层螺线管:
导体回路电感量:
其中,N为天线匝数,R为天线半径,d为导体内径,u0为自由空间磁导率:
天线匝数计算公式:
其中,L为电感量,单位nH;A为天线1匝周长,单位cm;D为导线直径,单位cm。
② 线圈的近场耦合磁场强度:
圆形线圈的近场耦合磁场强度:
其中,H是磁场强度,I是电流强度,N为匝数,R为天线半径,x为作用距离。
边长为a×b的矩形天线,近场耦合磁场强度:
在x<R情况下,磁场强度的上升平缓,较大的天线在较远的距离x>R处呈现较高的磁场强度。
当发射天线的距离x为常数情况下,改变天线半径,可以得到最大的磁场强度,也即对应作用距离存在一个最佳的天线半径。如果天线半径过小,磁场强度以z的三次方比例缩减,而天线半径过大在距离x=0处磁场强度很小。
上面公式对R求导,根据零点得到函数最大值:R=1.414x,也即发射天线最佳半径对应于最大期望距离的两倍。近场条件是x<λ/2π。
4) RFID相关国家标准:
GB/T20563-2006动物射频识别 代码结构
GB/T22334-2008动物射频识别 技术准则
GB/T28925-2012信息技术 射频识别2.45GHz空中接口协议
GB/T28926-2012信息技术 射频识别2.45GHz空中接口符合性测试方法
GB/T29261.3-2012信息技术 自动识别和数据采集系统 词汇 第3部分:射频识别
GB/T29266-2012射频识别 13.56MHz标签基本电特性
GB/T29272-2012信息技术 射频识别设备性能测试方法 系统性能测试方法
GB/T29768-2013信息技术 射频识别 800/900MHz空中接口协议
GB/T29797-2013 13.56MHz射频识别 读/写设备规范
2. LF频段RFID:
低频LF(Low Frequency)频段的工作频率范围为30~300kHz,典型的工作频率有125kHz和133kHz。低频标签一般为无源标签,其工作能量通过电感耦合方式从读卡器耦合线圈的辐射近场中获得,标签与读卡器之间传送数据时,低频标签需要位于读卡器天线辐射的近场区内,读取距离一般情况下小于1m。
低频标签的优点在于,标签靠近金属或液体物品上时,标签受到的影响比较小,低频系统非常成熟,读/写设备价格低廉;缺点是读取距离短,无法同时进行多标签读取,信息流较低,一般存储容量在128~512位之间。
低频标签典型应用有动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗等。因为谐振频率低,标签需要制作电感值很大的绕线电感,并常常需要封装片外谐振电容,因此低频标签成本比其他频段高,但节省能量,穿透金属物体能力强,工作频率不受无线电频率管制的约束,最适合用于含水分较高的物体,如水果等。
ISO/IEC18000-2对低频识别RFID进行了一些规范,除此之外,还包括如下标准:
· ISO/IEC11784:动物的射频识别--代码结构
· ISO/IEC11785:动物的射频识别--技术标准
· ISO/IEC14223-1:动物的射频识别--空气接口
· ISO/IEC14223-2:动物的射频识别--协议定义
标准中没有对标签样式尺寸加以规定,因此可以设计成适合于所涉及动物的各种形式,如玻璃管状、耳标或项圈等。
1) 代码结构(ISO/IEC11784):代码结构64位
位序号 | 信息 | 说明 |
---|---|---|
1 | 动物应用1/非动物应用0 | 标签是否用于动物识别 |
2~15 | 保留 | 未来应用 |
16 | 后面有数据1/没有数据0 | 识别码后是否有数据 |
17~26 | 国家代码 | 说明使用国家,999是测试标签 |
27~64 | 国内定义 | 唯一的国内专用等级号 |
2) 技术标准(ISO/IEC11785):
ISO/IEC11785标准规定了电子标签的数据传输方式和读写器规范,制定标准的目的是使用不同制造商的电子标签能够使用一个共同的读写器,读写器能够识别和区分使用全双工/半双工系统的电子标签和使用时序系统的电子标签。
⑴ 全双工/半双工系统:
全双工/半双工系统电子标签通过场得到电源,并立即传输存储的数据。因为不需要副载波的负载调制过程,同时数据表示差分双相代码DBP,把读写器频率除以32即可得到位率,当频率为133.2kHz时,传输速率为4194bps。
全双工/半双工系统数据报文包括11位的起始域(头标)、64位(8字节)有用数据、16位(2字节)CRC及24位(3字节)终止域(尾标)。
每传输8位后,插入一个逻辑“1”电平的填充位,以便避免出现头标为“00000000001”的情况。在给定传输速率情况下,传输128位大约需要30.5ms。
⑵ 时序系统:
每50ms后,场暂停3ms。时序电子标签事先已经通过场充入了能量,在场暂停后大约1~2ms开始传输所存储的数据。
电子标签2FSK调制、NRZ编码,把发送频率除以16就可以得到比特率,逻辑0对应基频133.2kHz,逻辑1对应123.2kHz。
时序数据报文包括起始域01111110b、64位(8字节)有用数据、16位(2字节)CRC及24位(3字节)终止域,没有填充位。在给定传输速率情况下,传输112位最多需要13.5ms。
CRC部分为8字节的校验,计算例程:
POLYNOMIAL=33800;
PRESET_VALUE=0;
crc_value=PRESET_VALUE;
for(i=0;i<8;i++)
{
crc_value=crc_value^buf\[i\];
for(j=0;j<8;j++)
{
if((crc_value & 0x01)==0x01)
{
crc_value=(crc_value/2)^POLYNOMIAL;
}
else
{
crc_value=(crc_value/2);
}
}
}
3) LF频段标签产品:
LF频段属于近耦合系统,标签和读卡器的芯片较多,标签有只读型和读写型,只读型较为常见,特殊应用中使用读写型。
LP标签芯片主要有台湾4001卡、瑞士H4001卡、EM4100,都是125kHz工作频率,有64位激光可编程ROM,使用曼彻斯特编码,位数据传输周期512us。数据结构:
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 同步头,9个1 |
8位版本号或厂商号 | D00 | D01 | D02 | D03 | P0 | 共10位,2位行校验 | |||
D10 | D11 | D22 | D13 | P1 | |||||
共40位,32位有效数据,8位行校验 | D20 | D21 | D22 | D23 | P2 | 每4位一组,每组后跟随1位行校验 | |||
D30 | D31 | D32 | D33 | P3 | |||||
D40 | D41 | D42 | D43 | P4 | |||||
D50 | D51 | D52 | D53 | P5 | |||||
D60 | D61 | D62 | D63 | P6 | |||||
D70 | D71 | D72 | D73 | P7 | |||||
D80 | D81 | D82 | D83 | P8 | |||||
D90 | D91 | D92 | D93 | P9 | |||||
4位列校验+1位停止位 | PC0 | PC1 | PC2 | PC3 | S0 | S0为停止位 |
每当64个信息传输完毕,只要ID卡仍在读卡器工作区域内,将再次按照顺序发送64位信息,如此重复,直至ID卡退出读卡器的有效工作区为止。
⑴ 只读芯片:
只读芯片有瑞士微电uEM的EM4100/EM4102,存储容量64bit,工作频率100~150kHz,ISO标准卡规格,读写距离4.15cm,芯片内集成74pF谐振电容和储能电容,只需一个外部天线线圈就可以实现相关功能,可用于身份识别、考勤系统、门禁系统、财物标识等,与TK4100、CK4100、EM4001完全兼容。
⑵ 读写芯片:
读写芯片有EM Microelectronics的EM4205/4305,512位EEPROM,按16×32位分布,32位UID,使用32位口令读写保护,可使EEPROM进入只读状态,支持8、16、32、64个RF时钟数据传输率,频率范围100~150kHz,片内提供210/250/330pF谐振电容,支持双相编码和曼彻斯特编码,用于动物识别、废料管理、工业物流管理等。
⑶ 读写加密型:
NXP公司的HITAG S分为256和2048两种卡,工作频率100~150kHz,内有210pF谐振电容,数据率2/4/8kbps,具有快速防碰撞协议,3.2秒内可追踪100个标签,单标签扫描时间约6ms,可用于动物识别、家畜、资产追踪、门禁管理、考勤系统、滑雪票务、电子钥匙、赌场管理、图书管理、航空行李管理等。
4) LF频段标签产品:
包括EM4095、U2270等。
3. HF频段RFID:
高频HF(High Frequency)频段范围1~400MHz,常见的为13.56MHz,一般使用无源标签,与LF频段一样使用电感耦合方式从读写器线圈获得能量,一般传输距离小于1m。高频卡靠近金属或液体物品上时受到的影响较小,技术比较成熟,价格便宜。比LF频段传输速率高,具有防数据碰撞能力,传输数据量大。
1) ISO/IEC14443标准:适用于近耦合卡
射频工作频率13.56MHz±7kHz,最小未调制工作场的值为1.5A/m,最大未调制工作场的值为7.5A/m,读写器设备应能产生上述两值之间的场,测试方法在ISO/IEC10373中规定。
有Type A和Type B两种数据传输方式,读写器必需同时支持两种,而标签只需要选择其中一种。Type A方式,读写器使用100% ASK,使用同步改进的Miller编码,使用帧起始和帧结束实现位同步,波特率106kbps;标签用ASK调制847kHz的副载波,使用Manchester编码,1位的帧同步,波特率106kbps。Type B方式,读写器使用10% ASK(8~12%),NRZ编码,每个字节有一个起始位和一个结束位,波特率106kbps;标签用PSK调制847kHz副载波,使用NRZ编码,每个字节有1个起始位和一个结束位,106kbps。
可见,使用10% ASK的Type B方式,标签可以从读写器获得持续能量,采用BPSK方式抗干扰能力更强。而使用100% ASK的Type A方式,会出现无能量传输状态,需要内部电容来维持,通信必需达到一定的速率,否则会复位。
2) ISO/IEC15693标准:适用于遥耦合卡
工作频率13.56MHz±7kHz,最小工作场强0.15A/m,最大工作场强5A/m,采用ASK调制,调制度有10%和100%两种,由读写器决定,标签要能解调两种调制度。数据编码采用脉冲位置方式,有256选1和4选1两种,读写器选择采用哪种,在SOF时告知标签,标签要支持两种格式。256选1格式,槽的位置在连续256个时间周期的某一处,时间周期为188.88us(256/fc),数据率1.65kbps(fc/8192);4选1格式,脉冲位置一次决定2位,连续4个形成一个字节,数据率26.84kbps(fc/512)。
数据以SOF开头,以EOF结尾,两种格式的EOF相同,都是37.76us高电平--9.44us低电平--9.44us的高电平序列,但SOF格式不同。256选1格式的SOF,由9.44us低电平--37.36+37.76us的高电平--9.44us低电平的序列组成,而4选1格式SOF,由9.44us低电平--37.76+9.44us高电平--9.44us低电平--37.76us的高低电平转换序列组成。
⑴ 标签的副载波调制方式:
标签有断点、就绪、选择、静默4种状态,可以使用一种副载波或两种副载波。使用一种副载波时,副载波频率fc/32
使用两种副载波,频率f1为fc/32
上述为高速率格式,对于低速率使用,使用相同的副载波,但脉冲数量和时间应乘以4。
⑵ 标签数据格式:
标签使用唯一的64位标识号UID标定,包括固定部分E0、8位IC制造商码和由IC制造商商定的48位唯一序列号:
Bit63~Bit56 | Bit55~Bit48 | Bit47~Bit0 |
E0,固定值,8位 | IC Mfg Code,IC制造商码,8位 | IC serial number,48为唯一序列号 |
· MSB高8bit应为E0
· IC制造商序列号为8bit,根据ISO/IEC 7816-6: 1996/Amd.1
· 由制造商指定的唯一流水号
ISO15693标准中规定,假定物理内存以固定大小的块(页)出现,达到256个块可被寻找,块大小可到256位(32字节),也即最大内存容量256blocks*256bits,即64kbits,使用CRC校验。标准中的指令集按块读写,每个地址后带4字节存储空间。读/写时间主要由数据率、要读写的位数决定,其中写的时间还受存储器编程时间决定。
ISO15693协议电子标签为了区分不同行业的标签,用一个字节AFI(Application Family Identifier)来区分,其中高半字节表示主要行业,低半字节表示细分行业,AFI=00H表示所有行业。并不强制要求电子标签支持AFI,是否支持是可选的,如果不支持AFI,在收到Inventory指令后不应答;如果支持AFI,则只有收到AFI与标签存储的AFI一致才应答。
下面为AFI高半字节对应的行业。
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | A | B | C | D | E | F |
所有 | 运输 | 金融 | 标识 | 通信 | 医疗 | 多媒体 | 游戏 | 数据 | 条款 | 包裹 | 邮政 | 航空 | Rsv | Rsv | Rsv |
⑶ 读写器与标签间数据格式:
当附近耦合设备VCD(Vicinity Coupling Device)寻址模式标志为1时,发送一次请求,请求中包含附近式卡VICC
RFID系统发送的数据包就是一次响应,一次响应的数据包在一帧内,帧分隔符SOF和EOF,一帧中传输位个数是8的整数倍,即整个字节。一个单字节域在传输过程中首先传输最低有效位LSBit,而多个字节域在传输过程中首先传输最低有效字节LSByte,每个字节首先传输最低有效位LSBit。每次请求包括的域有标志、强制和可选的参数域,取决于命令、应用数据和CRC校验码。
读写器命令格式:
SOF | Flags | Command code | Parameter | Data | CRC | EOF |
起始位 | 标记 | 命令码 | 参数 | 数据 | 检验 | 结束位 |
SOF | Flags | Parameter | Data | CRC | EOF |
起始位 | 标记 | 参数 | 数据 | 检验 | 结束位 |
代码 | 类型 | 说明 | 代码 | 类型 | 说明 |
---|---|---|---|---|---|
01 | 强制 | 清点 | 27 | 可选 | 读取AFI |
02 | 强制 | 静默 | 28 | 可选 | 锁定AFI |
03~1F | 强制 | RFU | 29 | 可选 | 读取DSFID |
20 | 可选 | 读取一个数据块 | 2A | 可选 | 锁定DSFID |
21 | 可选 | 写入一个数据块 | 2B | 可选 | 读取系统信息 |
22 | 可选 | 锁定数据块 | 2C | 可选 | 读取多个数据块的安全状态 |
23 | 可选 | 读取多个数据块 | 2D~9F | 可选 | RFU |
24 | 可选 | 写入多个数据块 | A0~DF | 自定义 | IC厂商保留命令 |
25 | 可选 | 选择 | E0~DF | 保留 | IC厂商保留命令 |
26 | 可选 | 复位 |
当读写器模块VCD同时读到多个卡片的VICC时,需要利用读写器和标签之间的无线信道进行数据交换,并区分多个标签之间的数据来源和归属。在slot为16情况下,在一次典型的防冲撞序列中,VCD发送一次请求,在一帧内由EOF结束,VCD发送一次EOF表示接通到下一个slot,slot序号从0开始。
当发出寻卡指令时,读卡器需要把Nb_slots_flag设置为所需要的值,加在指令区表征码长度和表征码值之后。表征码的长度表示表征码值重要位的数目,当使用16slot时可以是0~60之间的数,当使用一个slot时可取0~63之间的数。
LSB最先送出,表征码值包含在整数个字节中。如果表征码值不是8的整数倍,那么最高位补上所需的空位时表征码值包含于整数个字节中。寻卡指令格式:
SOF | Flags | Command code | Mask length | Mask value | CRC | EOF |
8bit | 8bit | 8bit | 0~8bytes | 16bit |
· 在收到EOF请求后,第一个slot立即开始
· 在收到一个有效请求后,标签获取收到的Mask值及长度信息,按数据长度填充不足
· 收到“清点”指令后,对slot计数器复位,即slot=0
· 标签收到EOF后,slot计数器自动加1,并把计数器的值连同Mask一起加载到比较器
· 加载后的结果与标签自身的UID最低位数进行比较,如果匹配则根据附加条件给出应答
3) HF标签产品:
MIFARE卡:
是目前世界上使用量最大、技术最成熟、性能最稳定、内存容量最大的一种兼具读写的智能卡,由NXP提供IC及相关技术,用于13.56MHz频段,标准读卡距离2.5~10cm,完成一次读写仅需0.1s,并有快速防冲突机制可有效防止标签卡之间的数据干扰。实际上,MIFARE卡仅具备记忆功能,必须搭配处理器卡才能拥有读写功能。
MIFARE卡包括多个类别,MF0、MF1、MF2、MF3,存储容量可达8KB。
4) HF读写器芯片:
NXP的MFRC500、MFRC522、MFRC632等,复旦微电子的FM17XX,TI公司的TRF7960,其他还有CLRC6320/66301/66302、PR5331、PR601、SLRC40001/61002等。
4. 微波频段RFID:
微波RFID采用电磁辐射方式工作,读写器与电子标签之间的距离较远,典型值1~10m,典型工作频率433.92MHz、862~928MHz、2.45GHz、5.8GHz等,标签比较小,典型数据容量1kb、128b、64b等,一般低于2kb,典型应用包括车辆识别、电子身份证、仓储物流、电子闭锁防盗等。
1) 相关国际标准:
相关标准有ISO/IEC18000-4、ISO/IEC18000-6、ISO/IEC18000-7。
· ISO/IEC18000-4:2.45GHz有源电子标签为主,多频点、远距离、多用途
· ISO/IEC18000-6:整合了一些现有的RFID厂商的产品规格和EAN-UCC所提出的标签架构要求而制定,只规定了空气接口协议
· ISO/IEC18000-7:433.92MHz主要有源RFID电子标签,单频点、远距离,大多作为全球追踪货柜使用
2) 物理接口:
ISO/IEC18000-6标准已经定义了Type A、B、C、D等4种类型的协议,并还在扩充中。
参数 | Type A | Type B |
---|---|---|
前向链路编码 | PIE编码 | 曼彻斯特编码 |
调制度 | 27~100% | 18%或100% |
数据速率 | 平均33kbps | 10或40kbps |
返回链路编码 | FMO | FMO |
碰撞仲裁 | ALOHA | 二进制 |
标签唯一标识符 | 64位,40位SUID | 64位 |
存储区寻址 | 按块可达256位 | 字节块,1/2/3/4字节 |
前向链路差错检测 | 5位CRC(长命令另附16位CRC) | 16位CRC |
返回链路差错检测 | 16位CRC | 16位CRC |
碰撞仲裁 | 可达250个标签 | 可达2256 |
⑴ Type A:
基于读写器先发言,读写器命令与电子标签的应答之间交替发送,整个通信中数据信号定义为0、1、SOF、EOF等4种信号。
读写器到电子标签,发送数据采用ASK,调制度30%±3%,数据采用脉冲宽度编码,通过定义下降沿之间的不同宽度来表示不同的数据信号。
电子标签到读写器,通过反向散射给读写器传输信息,数据速率40kbps,数据采用双相间隔码,在一个位窗内采用电平变化来表示逻辑。如果电平从位窗的起始处翻转则表示逻辑1,电平除了在位窗起始处翻转外还在位窗中间翻转则表示0。
⑵ Type B:
也基于读写器先发言,读写器命令与电子标签的应答之间交替发送。
读写器到标签,采用ASK调制,调制度为11%或99%,位速率10kbps或40kbps。数据使用曼彻斯特编码,射频场存在表示1,射频场不存在表示0,曼彻斯特编码在一个位窗内下降沿的电平变化表示1,上升沿的电平变化表示0。
电子标签到读写器,通过调制入射并反向散射给读写器传输信息,数据率40kbps,编码与Type A相同。
3) 协议和命令:
⑴ Type A:
命令格式:静默--SOF--命令--EOF
开始的静默Quiet为时间至少300us的无调制载波,SOF为帧开始标志,在发送完EOF帧结束标志后,读写器必须持续维持一段时间的稳定载波来提供电子标签应答的能量。其中命令部分格式为:
保留RFU flag | 命令码 | 命令标志 | 参数 | 数据区 | CRC16或CRC5 |
电子标签应答数据格式:
帧头 | 标志flag | 参数parameter | 数据 | CRC16 |
数据段 | 说明 |
---|---|
UID | 电子标签64位的唯一识别码,高8位定义为E0,然后是8位IC制造商码和48位唯一序列号,只有获取系统信息命令才返回完整UID |
SUID | 40位标识符,包括8位IC制造商和UID的低32位作为UID的子集,被用于冲突识别过程中的绝大部分命令和应答 |
AFI | 1字节编码,用于指定电子标签的目标应用类型,可以被编辑和锁定 |
DSFID | 1字节编码,定义了电子标签存储器中的数据结构,可以被编辑和锁定 |
Type A寻址最多可达256block,每个block最多包含256bit容量,所以整个电子标签存储容量最多可达64kbit,即8kbytes。
电子标签应在无电或电源不足情况下保持其状态至少300us,特别是当电子标签处于静默状态时,电子标签必须保持该状态至少2s,可以使用复位命令退出该状态。
电子标签从读写器接收到一个帧结束EOF后,需要等到帧结束EOF的下降沿开始计时的一段时间后才开始应答,等待时间根据时隙延迟标志确定,一般在150us以上。
读写器对于特定一个电子标签的回答,必须在各特定的时间窗口里发送,这个时间从电子标签的最后一个传输位结束后的第2和第3位的边界开始,持续2.75个电子标签位。读写器在发送命令前,至少3位内不得调制载波,读写器在电子标签最后一个传输位结束后的第4位内发送命令帧的第一个下降沿。
⑵ Type B:
命令格式:
帧头探测段 | 帧头 | 分隔符 | 命令 | 参数 | 数据区 | CRC16 |
电子标签应答格式:
静默Quiet | 返回帧头 | 数据 | CRC16 |
电子标签包括一个唯一独立的UID号;还包含8位的标志段,低4位分别表示4个标志,高4位保留,通常为0;64位LIID包含50位的独立串号,12位的Foundry code和2位的校验和。
电子标签通过一个8位地址区寻址,共可以寻址256个块,每个块包含1字节数据,整个存储区可以最多保存2kbit数据,256bytes。存储区0~17块被保留存储系统信息。18块以上存储区用作电子标签中普通的应用数据存储区。
每个数据字节包含响应的锁定位,可以通过lock命令将该锁定位锁定,通过query lock命令读取锁定位的状态。电子标签的锁定位不允许被复位。
电子标签向存储区写数据的操作,读写器需要向电子标签提供至少15us的稳定无调制载波。在写操作结束后,读写器需要发送10个01信号。
在读写器的命令之间发生频率跳变时,或者读写器的命令和电子标签的应答之间发生跳变时,在跳变结束后也需要读写器发送10个01信号。
电子标签使用反向调制回发数据给读写器,在回发过程中读写器必须向电子标签提供稳定的能量,同时检测电子标签的应答。