UHF RFID系統(tǒng)的協(xié)議分析-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯UHFRFID系統(tǒng)的協(xié)議分析-基礎(chǔ)電子超高頻射頻識別系統(tǒng)的協(xié)議目前有很多種，主要可以分為兩大協(xié)議制定者：一是ISO（國際標準化組織）；二是EPCGlobal。ISO組織目前針對UHF（超高頻）頻段制定了射頻識別協(xié)議ISO18000－6，而EPCGlobal組織則制定了針對產(chǎn)品電子編碼（ElectronicProductCode）超高頻射頻識別系統(tǒng)的標準。目前，超高頻射頻識別系統(tǒng)中的兩大標準化組織有融合的趨勢，EPCClass1Generation2標準可能會變成ISO18000-6標準的Typec。本文主要討論的是針對ISO18000－6標準的射頻識別系統(tǒng)，本節(jié)討論的是ISO18000－6協(xié)議中與系統(tǒng)架構(gòu)相關(guān)的物理層參數(shù)。

ISO18000-6目前定義了兩種類型：TypeA和TypeB。下面對這兩種類型標準在物理接口、協(xié)議和命令機制方面進行分析和比較。

1．物理接口

ISO18000-6標準定義了兩種類型的協(xié)議—TypeA和TypeB。標準規(guī)定：讀寫器需要同時支持兩種類型，它能夠在兩種類型之間切換，電子標簽至少支持一種類型。

（1）TypeA的物理接口

TypeA協(xié)議的通信機制是一種“讀寫器先發(fā)言”的機制，即基于讀寫器的命令與電子標簽的應(yīng)答之間交替發(fā)送的機制。整個通信中的數(shù)據(jù)信號定義為以下四種：“0”，“1”，“SOF”，“EOF”。

通信中的數(shù)據(jù)信號的編碼和調(diào)制方法定義為：

①讀寫器到電子標簽的數(shù)據(jù)傳輸

讀寫器發(fā)送的數(shù)據(jù)采用ASk調(diào)制，調(diào)制指數(shù)為30％（誤碼不超過3％）。

數(shù)據(jù)編碼采用脈沖間隔編碼，即通過定義下降沿之間的不同寬度來表示不同的數(shù)據(jù)信號。

②電子標簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸

電子標簽通過反向散射給讀寫器傳輸信息，數(shù)據(jù)速率為40kbits。數(shù)據(jù)采用雙相間隔碼來進行編碼，是在一個位窗內(nèi)采用電平變化來表示邏輯，如果電平從位窗的起始處翻轉(zhuǎn)，則表示邏輯“1”；如果電平除了在位窗的起始處翻轉(zhuǎn)，還在位窗的中間翻轉(zhuǎn)，則表示邏輯“0”。

（2）TypeB的物理接口

TypeB的傳輸機制也是基于“讀寫器先發(fā)言”的，即基于讀寫器命令與電子標簽的應(yīng)答之間交換的機制。

①讀寫器到電子標簽的數(shù)據(jù)傳輸

采用ASk調(diào)制，調(diào)制指數(shù)為11％或99％，位速率規(guī)定為10kbits或40kbits，由曼徹斯特編碼來完成。具體來說就是一種on-offkey格式，射頻場存在代表“1”，射頻場不存在代表“0”。曼徹斯特編碼是在一個位窗內(nèi)采用電平變化來表示邏輯“1”（下降沿）和邏輯“0”（上升沿）的。

②電子標簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸

同TypeA一樣，通過調(diào)制入射并反向散射給讀寫器來傳輸信息，數(shù)據(jù)速率為40kbits，同TypeA采用一樣的編碼。

2．協(xié)議和命令

（1）TypeA協(xié)議和命令

①命令格式

由讀寫器發(fā)送給電子標簽的數(shù)據(jù)按照如圖1所示的幀格式組成。

圖1幀格式

開始的靜默（Quiet）是一段持續(xù)時間至少為300ps的無調(diào)制載波，SOF是幀開始標志。在發(fā)送完EOF結(jié)束標志以后，讀寫器必須繼續(xù)維持一段時間的穩(wěn)定載波來提供電子標簽應(yīng)答的能量。

命令包含下列各部分區(qū)域，見表1。

表1TypeA讀寫器的命令格式

RFU位，保留作為協(xié)議的擴展；命令碼的長度是6位；命令標志的長度是4位；使用CRC16或者CRC5取決于命令的位數(shù)，可在不同長度的命令中分別采用不同位數(shù)的CRC編碼。

電子標簽的應(yīng)答格式見表2，應(yīng)答包含下列區(qū)域：幀頭、標志位、一個或更多的參數(shù)、數(shù)據(jù)、16位的CRC編碼。

表2TvneA電平標答的府答格式

②數(shù)據(jù)和參數(shù)

在TypeA協(xié)議的通信中可能會用到以下的數(shù)據(jù)內(nèi)容和參數(shù)信號，如表3所示。

表3數(shù)據(jù)段說明

命令標志段：一個4位的數(shù)據(jù)，用來規(guī)定電子標簽的工作和數(shù)據(jù)段的有效性。其中1位的標志定義命令是否使用在防沖突過程中，其他三位根據(jù)具體情況有不同的定義。

數(shù)據(jù)段：定義了電子標簽的識別碼和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，另外，為了加快識別過程，還定義了一個較短的識別碼。

③存儲器尋址

TypeA可以尋址多可達256個塊，每個塊多可以包含256位容量。整個電子標簽的存儲容量多可達64K位。

④通信中的一些時序規(guī)定

電子標簽應(yīng)該在無電或者電源不足的情況下保持它的狀態(tài)至少300μs，特別是當電子標簽處于靜默狀態(tài)時，電子標簽必須保持該狀態(tài)至少2s，可以用復位（Reset_to_ready）命令退出該狀態(tài)。

電子標簽從讀寫器接收到一個幀結(jié)束（EOF）以后，需要等待幀結(jié)束（EOF）的下降沿開始計時的一段時間后才開始回發(fā)，等待的時間根據(jù)時隙延遲標志確定，一般在150μs以上。

讀寫器對于一個特定的電子標簽的應(yīng)答必須在一個特定的時間窗口里發(fā)送，這個時間從電子標簽的一個傳輸位結(jié)束后的第2位和第3位的邊界開始，持續(xù)2．75個電子標簽位。

讀寫器在發(fā)送命令以前至少3位內(nèi)不得調(diào)制載波。讀寫器在電子標簽一個傳輸位結(jié)束后的第4個位時內(nèi)發(fā)送命令幀的個下降沿。

（2）TypeB協(xié)議和命令

①命令格式

TypeB中，讀寫器命令包含下列各區(qū)域，見表4。

表4TypeB讀寫器的命令格式

幀頭探測段是一個至少持續(xù)400μs的穩(wěn)定無調(diào)制載波（相當于16位數(shù)據(jù)的傳輸）。

幀頭是9位曼徹斯特“0”，NRZ格式就是010101010101010101。

分割符是用來區(qū)分幀頭和有效數(shù)據(jù)的，共定義了五種，經(jīng)常使用種5位分割符（1100111010）。

命令和參數(shù)段沒有作明確定義。

CRC采用16位CRC編碼。

TypeB中，電子標簽的應(yīng)答格式見表5。

表5TypeB電子標簽的應(yīng)答格式

靜默是電子標簽持續(xù)2字節(jié)的反向散射（40kbits的速率相當于400μs的持續(xù)時間）。

返回幀頭是一個16位數(shù)據(jù)“00000101010101010101000110110001”。

CRC采用16位數(shù)據(jù)編碼。

②數(shù)據(jù)和參數(shù)

在TypeB協(xié)議的通信中可能用到以下的數(shù)據(jù)內(nèi)容和參數(shù)信號。

電子標簽包含一個獨立的UID號，包含一個8位的標志段（低四位分別表示4個標志，高四位保留，通常為“0”）。

64位UID包含50位的獨立串號、12位的Foundrycode和一個兩位的校驗和。

③存儲器尋址

電子標簽通過一個8位的地址區(qū)尋址，因此它總共可以尋址256個存儲器塊，每個塊包含一個字節(jié)數(shù)據(jù)，整個存儲器將可以多保存2K位數(shù)據(jù)。

存儲器的0～17塊被保留用作存儲系統(tǒng)信息，18塊以上的存儲器用作電子標簽中普通的應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲區(qū)。

每個數(shù)據(jù)字節(jié)包含響應(yīng)的鎖定位，可以通過Lock命令將該鎖定位鎖定，可以通過Querylock（查詢鎖定）命令讀取鎖定位的狀態(tài)，電子標簽的鎖定位不允許被復位。

④通信中的一些時序規(guī)定

電子標簽向存儲器寫操作的等待階段，讀寫器需要向電子標簽提供至少15ms的穩(wěn)定無調(diào)制載波。在寫操作結(jié)束以后，讀寫器需要發(fā)送10個“01”信號。同時，在讀寫器的命令之間發(fā)生頻率跳變時，或者讀寫器的命令和電子標簽的