RFID的ISOIEC标准1.ppt

RFID技术基础,利节,第六章RFID的ISO/IEC标准,RFID标准概述ISO/IEC的RFID标准简介ISO/IEC14443标准ISO/IEC15693标准ISO/IEC18000-6标准,第六章RFID的ISO/IEC标准,RFID标准概述ISO/IEC的RFID标准简介ISO/IEC14443标准ISO/IEC15693标准ISO/IEC18000-6标准,标准标准是对重复性事物和概念所做的统一规定，它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。,标准的作用确保协同工作的进行，规模经济的实现，工作实施的安全性以及其他许多方面。RFID标准化的主要目的在于通过制定、发布和实施标准，解决编码、通信、空中接口和数据共享等问题，最大程度的促进RFID技术及相关系统的应用。标准采用过早，有可能会制约技术的发展和进步；采用过晚，可能会限制技术的应用范围。,RFID标准涉及的主要内容包括：技术（接口和通信技术，如空中接口、防碰撞方法、中间件技术、通信协议）一致性（数据结构、编码格式及内存分配）电池辅助及与传感器的融合应用（如不停车收费系统、身份识别、动物识别、物流、追踪、门禁等）,ISO/IEC概述国际标准化组织（ISO）的宗旨是在世界范围内促进国际标准的制定，协调世界范围内的标准化工作，组织各成员国和技术委员会进行情报交流，共同研究有关标准化的问题。国际电工委员会（IEC）成立于1906年，至今已有100多年的历史，是世界上成立最早的国际性电工标准化机构。ISO和IEC是RFID国际标准的主要制定机构，目前大部分RFID标准是由ISO/IEC组织下属的技术委员会（TC）或分委员会（SC）制定的。,ISO/IEC制定的RFID标准（P146表6.1）,ISO/IEC制定的RFID标准（P146表6.1）,和RFID技术相关的标准无线通信管理（频谱分布、功率、电磁兼容等内容）人类健康的有关标准和规范（国际非电离辐射保护委员会（ICNIRP）所提出的标准和规范)数据安全的有关标准和规范（经济合作与发展组织（OECD）隐私问题（目前，很多用于物品识别的应答器（电子标签）都能支持KILL命令）,第六章RFID的ISO/IEC标准,RFID标准概述ISO/IEC的RFID标准简介ISO/IEC14443标准ISO/IEC15693标准ISO/IEC18000-6标准,ISO/IEC的RFID标准常用的有三种：非接触式IC卡标准动物识别标准物品识别标准,ISO/IEC的RFID标准常用的有三种：非接触式IC卡标准动物识别标准物品识别标准,非接触式IC卡由于作用距离不同有三种不同的标准。密耦合IC卡及系统至今几乎没有得到应用。近耦合和疏耦合非接触式IC卡标准可用于身份证和各种智能卡，工作频率为13.56MHz。,ISO/IEC的RFID标准常用的有三种：非接触式IC卡标准动物识别标准物品识别标准,嵌入宠物、牧畜身上的RFID芯片可用于动物识别。动物识别的国际标准为ISO/IEC11784，ISO/IEC11785和ISO/IEC14223。,ISO/IEC11784规定动物识别的代码结构，动物识别代码由64位（8字节）组成。国内识别代码由各国自行管理。27-64位码也可分配用于区别不同动物类型、品种、区域和饲养者等。,ISO/IEC11785规定相关的技术准则，包括应答器数据的传输方法和阅读器的规范。阅读器的工作频率134.2kHz1.8kHz。应答器的工作方式可以是全双工/半双工方式或时序方式。,ISO/IEC11785规定相关的技术准则，包括应答器数据的传输方法和阅读器的规范。阅读器的工作频率134.2kHz1.8kHz。应答器的工作方式可以是全双工/半双工方式或时序方式。全双工：收发可以同时的。半双工：收和发不能同时。,ISO/IEC11785规定相关的技术准则，包括应答器数据的传输方法和阅读器的规范。阅读器的工作频率134.2kHz1.8kHz。应答器的工作方式可以是全双工/半双工方式或时序方式。全双工：收发可以同时的。手机，可以同时说话。半双工：收和发不能同时。对讲机，要么说要么听。,全双工/半双工方式应答器在从阅读器获得能量，建立起工作电源后，立即开始传输存储的识别数据。数据以差分曼切斯特码为数字基带信号，数据时钟频率为阅读器载波频率的32分频。,全双工/半双工方式应答器在从阅读器获得能量，建立起工作电源后，立即开始传输存储的识别数据。数据以差分曼切斯特码为数字基带信号，数据时钟频率为阅读器载波频率的32分频。数据的帧结构包括11位的起始域（头标）、64位识别代码、16位的CRC和24位终止域（尾标）。每传输8位后，插入一个具有逻辑1电平的填充位。,时序方式应答器应答器在阅读器50ms的持续载波场中充入能量，载波在持续50ms后暂停3ms，应答器在暂停载波后大约1-2ms内开始传输存储的识别数据。,时序方式应答器应答器在阅读器50ms的持续载波场中充入能量，载波在持续50ms后暂停3ms，应答器在暂停载波后大约1-2ms内开始传输存储的识别数据。采用NRZ码的2FSK数字脉冲调制，逻辑0的频率为134.2kHz，逻辑1的频率为124.2kHz。,时序方式应答器应答器在阅读器50ms的持续载波场中充入能量，载波在持续50ms后暂停3ms，应答器在暂停载波后大约1-2ms内开始传输存储的识别数据。采用NRZ码的2FSK数字脉冲调制，逻辑0的频率为134.2kHz，逻辑1的频率为124.2kHz。数据帧的结构包括8为起始（01111110）、64位识别代码、16位CRC和3字节的终止域，但没有插入填充位,阅读器对于全双工/半双工应答器，应答数据如果在50ms内没有全部传输完，则载波可延迟至100ms。对于时序应答器，为保证时序应答器可把识别数据全部传输完，停顿时间可以最多延长到20ms。,ISO/IEC14223为读取动物应答器内的特殊数字提供了协议，这些数字被存储在集中所有动物数据的中央数据库内。符合ISO/IEC14223标准的读取设备应具备抗干扰能力，保证动物的识别的持续性。,ISO/IEC的RFID标准常用的有三种：非接触式IC卡标准动物识别标准物品识别标准,物品识别标准ISO/IEC18000：空中接口的重要标准，无线频段（频率）有6个，即低于135kHz，13.56MHz，433MHz，860960MHz，2.45GHz和5.8GHz。作用距离从数厘米至十多米不等。,物品识别标准ISO/IEC18000ISO/IEC18001：给出了应答器的外形要求。ISO/IEC10374：,物品识别标准ISO/IEC18000ISO/IEC18001ISO/IEC10374：微波应答器的集装箱识别标准，工作频率范围为850950MHz以及2.42.5GHz，应答器的灵敏度以最大电场强度150mV/m定义，最大可阅读距离为13m。应答器在由未调制的载波信号形成的场中被激活，以变形的FSK副载波通过反向散射调制方式进行应答。,物品识别标准ISO/IEC18000ISO/IEC18001ISO/IEC10374：微波应答器的集装箱识别标准，工作频率范围为850950MHz以及2.42.5GHz，应答器的灵敏度以最大电场强度150mV/m定义，最大可阅读距离为13m。应答器中可存储的信息包括：货主编码、序列号和检测数据；集装箱的几何尺寸；集装箱的类别；总重量和空箱重量；等等。,第六章RFID的ISO/IEC标准,RFID标准概述ISO/IEC的RFID标准简介ISO/IEC14443标准ISO/IEC15693标准ISO/IEC18000-6标准,1.物理特性ISO/IEC14443-1近耦合非接触式IC卡的国际标准，可用于身份证和各种智能卡、存储卡。其尺寸：85.72mm*54.03mm*0.76mm容差。,ISO/IEC14443标准由四部分组成，即ISO/IEC14443-1/2/3/4。,2.ISO/IEC14443-2射频能量阅读器产生耦合到应答器的射频电磁场，用以传送能量。PICC通过耦合获取能量，并转换成芯片工作直流电压。PCD和PICC间通过调制与解调实现通信。射频频率为13.56MHz7kHz，阅读器产生的磁场强度为1.5A/m，PICC在距离PCD为10cm时应能正常不间断地工作。信号接口有两种：TYPEA和TYPEB。,2.ISO/IEC14443-2射频能量阅读器产生耦合到应答器的射频电磁场，用以传送能量。PICC通过耦合获取能量，并转换成芯片工作直流电压。PCD和PICC间通过调制与解调实现通信。射频频率为13.56MHz7kHz，阅读器产生的磁场强度为1.5A/m，PICC在距离PCD为10cm时应能正常不间断地工作。信号接口有两种：TYPEA和TYPEB。,TYPEA型PCD向PICC通信：载波频率为13.56MHz，采用修正密勒码的100%ASK调制。载波间隙的时间约为2-3us。PICC向PCD通信：PICC向PCD通信以负载调制方式实现，用数据曼切斯特码的副载波调制(ASK)信号进行负载调制。,TYPEB型PCD向PICC通信：用数据的NRZ码对载波进行ASK调制，调制度为10%（8%-14%）。逻辑1时，载波高幅度（无调制）；逻辑0时，载波低幅度。PICC向PCD通信：用数据的NRZ码对副载波进行BPSK调制，然后再用副载波调制信号进行负载调制实现通信。（P154图6.6）,3.ISO/IEC14443-4传输协议用于非接触环境的半双工分组传输协议。TYPEA型TYPEB型半双工分组传输协议,3.ISO/IEC14443-4传输协议用于非接触环境的半双工分组传输协议。TYPEA型TYPEB型半双工分组传输协议,TYPEA型防碰撞协议,PCD选定防碰撞命令SEL的代码为93H，95H或97H，分别对应于UIDCL1，UIDCL2，UIDCL3，即确定UIDCLn的n值。,UID的构成对应于n有4,7,10个字节。UID可以是一个固定的唯一序列号，也可以是由PICC动态产生的随机数。,UIDCL1编码：,UIDCL2或UIDCL3编码：,CT是级联标志，编码为88H.,BCC是UIDCLn的检验字节，是UIDCLn的4个字节的异或。,PCD指定NVB=20H，表示PCD不发出UIDCLn的任一部分，而迫使所有在场的PICC发回完整的UIDCLn作为应答。,TYPEA的帧有3中类型：短帧、标准帧和面向比特的防碰撞帧。,TYPEA的帧有3中类型：短帧、标准帧和面向比特的防碰撞帧。,短帧由起始位S、7位数据位和通信结束位E构成。,TYPEA的帧有3中类型：短帧、标准帧和面向比特的防碰撞帧。,短帧由起始位S、7位数据位和通信结束位E构成。,标准帧的帧中每一个数据字节后有一个奇检验位P。,TYPEA的帧有3中类型：短帧、标准帧和面向比特的防碰撞帧。,短帧由起始位S、7位数据位和通信结束位E构成。,标准帧的帧中每一个数据字节后有一个奇检验位P。,面向比特的防碰撞帧仅用于防碰撞循环，它是7个数据字节组成的标准帧。在防碰撞过程中，它被分裂为两部分，第1部分从PCD发送到PICC,第2部分从PICC发送到PCD。第1部分数据的最大长度为55位，最小长度为16为，第1部分和第2部分的总长度为56位。,NVB（有效位数）域的编码：高4位为字节数编码，是PCD发送的字节数，包括了SEL和NVB，因此字节数最小为2，最大为7，编码范围为00100111。低4位表示命令的非完整字节最后一位的位数，编码00000111对应的位数为07，位数为0表示没有非完整字节。,SEL和NVB的值指定了在防碰撞循环中分裂的为。若NVB指示其后有40个有效位（NVB=70H），则应添加CRC-A（2字节）。该命令为SELECT命令，SELECT命令是标准帧。,所有在场的PICC发回完整的UIDCLn作为应答。,如果多于1个PICC发回应答，则说明发生了碰撞；反之不发生碰撞。,PCD应认出发生第1个碰撞的位置。,PCD指示NVB值以说明UIDCLn的有效位数目，这些有效位是接收到的UIDCLn发生碰撞之前的部分，后面再由PCD决定加一位“1”或一位“0”。,设阅读器范围内有4个标签，A:10100111，B:10110101，C:10101111，D:10111101.1)要求区域内所有标签应答，发现碰撞101？1？1，D1，D3，D4位发生碰撞，将碰撞最高位D4置0，高于D4位不变化，低于D4位置1，可得下一次命令参数10101111.2）发送10101111，标签A和C应答，解码数据为1010？111，D3位发生碰撞，将D3位置0，D0D1D2置1，得到10100111.3）重复步骤直到有唯一标签。,只有PICC的UIDCLn部分与PCD发送的有效数据位内容相等，才发送出UIDCLn的其余位。,ANTICOLLISION命令,ANTICOLLISION和SELECT命令：,SEL和NVB的值制定了在防碰撞循环中分裂的位。若NVB指示其后有40个有效位（NVB=70H）,则应添加CRC-A(2字节),且该命令为SELECT命令。若NVB指定其后有效位小于40位，则为ANTICOLLISION命令。ANTICOLLISION命令是比特防碰撞帧。,如果还有碰撞发生，则重复，最大循环次数为32.,如果没有再发生碰撞，则PCD指定NVB=70H，表示PCD将发送完整的UIDCLn。,与40位UIDCLn匹配的PICC，以SAK作为应答。,SAK为1字节。它的结构如下：,b3位为Cascade位；b3=1表示UID不完整，还有未被确认部分；b3=0时，b6=1表示PICC依照ISO/IEC14443-4标准的传输协议。SAK的其他位为RFU备用，置0。,PICC的状态Power-off（断电）状态Idle（休闲）状态Ready（就绪）状态Active（激活）状态Halt（停止）状态,70,6RFID的ISOIEC标准,ISO/IEC的RFID标准简介,PCD激活TYPEA型PICC,71,6RFID的ISOIEC标准,ISO/IEC的RFID标准简介,REQA命令的编码为26H,72,6RFID的ISOIEC标准,ISO/IEC的RFID标准简介,当PICC发回SAK后，PCD必须检查SAK字节，以核实PICC是否支持对ATS(AnswertoSelect)的使用。,73,6RFID的ISOIEC标准,ISO/IEC的RFID标准简介,PCD激活TYPEA型PICC,PCD发出REQA命令后，处于休闲状态的PICC都应同步地以ATQA应答PCD。,RFU（备用）位都设置为0。b8b7编码：00时UID级长为1（CL1）,01时级长为2（CL2）,10时级长为3（CL3）,11为备用。b5-b1中仅有1位设置为1，表示采用的是比特帧防碰撞方式。,75,6RFID的ISOIEC标准,ISO/IEC的RFID标准简介,PCD激活TYPEA型PICC,76,6RFID的ISOIEC标准,ISO/IEC的RFID标准简介,PCD激活TYPEA型PICC,77,6RFID的ISOIEC标准,ISO/IEC的RFID标准简介,若SAK说明不支持ISO/IEC14443-4协议，则PCD应发送HALT命令使PICC进入Halt状态。若PICC发送SAK字节说明支持ISO/IEC14443-4协议，即表明可以回应ATS，则PCD发出RATS命令，PICC接收到RATS后以ATS回应。,78,6RFID的ISOIEC标准,ISO/IEC的RFID标准简介,PCD激活TYPEA型PICC,第一字节是命令开始，编码为E0H。第二个字节是参数字节。高4位称为FSDI，用于编码PCD可接收的FSD。低4位编码CID，定义了对PICC寻址的逻辑号，编码值为0-14，值15为备用。,80,6RFID的ISOIEC标准,ISO/IEC的RFID标准简介,PCD激活TYPEA型PICC,长度字节TL长度字节TL用于给出ATS响应的长度，包括TL字节，但不包含两个CRC字节。,格式字节T0只要它出现，长度字节TL的值大于1.FSCI的默认值为2H（FSC=32字节）,FSCI用于编码FSC，FSC为PICC可接收的最大帧长。FSCI的默认值为2H（FSC=32字节）。FSCI:0FH，FSC：16256。,接口字节TA(1)用于决定参数因子D，确定PCD至PICC和PICC至PCD的数据传输速率。,etu为位持续时间的基本时间单元，参数因子D的初始值为1.,接口字节TA(1)用于决定参数因子D，确定PCD至PICC和PICC至PCD的数据传输速率。,b8=1:两个方向具有相同的D。b8=0:支持两个方向具有不同的D。,接口字节TA(1)用于决定参数因子D，确定PCD至PICC和PICC至PCD的数据传输速率。,DR（接收因子）表示PCD向PICC通信时，PICC的数据传输速率能力。b7b6b5和b3b2b1的默认值为000，相应的D=1.,接口字节TA(1)用于决定参数因子D，确定PCD至PICC和PICC至PCD的数据传输速率。,D=2时比特率为212kbps。DS（发送因子）表示PICC向PCD通信时，PICC的数据传输速率能力。,接口字节TB(1)高半字节为FWI，用于定义PCD发送的帧和PICC发送的应答帧之间的最大延迟时间。默认值为4，相当于4.8ms。FWI的值为014，15为RFU.PCD可用FWT值来检测协议错误或未应答的PICC。若在FWT时间内，PCD未从PICC接收到响应，则可重发帧。,接口字节TB(1)低半字节为SFGI，定义PICC在发送ATS以后到准备接收下一帧之前所需要的特殊保护时间。默认值为0.,接口字节TC(1)b8-b3置为0，其他值作为RFU。b2位为1时支持CID，b1位为1时支持NAD。b2b1位默认值为10。,T1至TK是可选项，历史字符的大小取决于ATS的最大长度,91,6RFID的ISOIEC标准,ISO/IEC的RFID标准简介,若PICC在ATS中表明支持PPS并且参数可变，则PCD发送PPS请求命令，PICC以PPS响应应答。PICC不需要一定支持PPS.,92,6RFID的ISOIEC标准,ISO/IEC的RFID标准简介,PCD激活TYPEA型PICC,PPS请求由一个起始字节后跟两个参数字节加上两字节CRC组成。,PPSS的高4位编码为(1101)b，其他为RFU。低4位定义CID，即对PICC寻址的逻辑号。,PPS请求由一个起始字节后跟两个参数字节加上两字节CRC组成。,PPS0用于表明可选字节PPS1是否出现，b8b7b6为(000)b,b4b3b2b1为(0001)b,b5=1表示后面出现PPS1字节。,PPS请求由一个起始字节后跟两个参数字节加上两字节CRC组成。,PPS1字节b8b7b6b5为(0000)b,b4b3为DSI(设置发送因子DS的值)，b2b1为DRI(设置接收因子DR的值)。DSI和DRI的两位编码00,01,10,11对应的D值为1,2,4,8.,96,6RFID的ISOIEC标准,ISO/IEC的RFID标准简介,PCD激活TYPEA型PICC,为PICC接收PPS请求后的应答，由3字节组成，第1字节为PPSS，后两字节为CRC字节,97,6RFID的ISOIEC标准,ISO/IEC的RFID标准简介,3.ISO/IEC14443-4传输协议用于非接触环境的半双工分组传输协议。TYPEA型TYPEB型半双工分组传输协议,前缀Apf=05H=00000101b,作用是在PICC应答ATQB之前预选PICC。（编码见P117表4.8）,b4=0时，PICC在Idle状态和Ready状态应处理应答REQB命令；b4=1时，PICC在Idle状态和Ready状态和Halt状态应处理应答WUPB命令。,当AFI=00H，所有PICC满足AFI匹配条件；当AFI匹配且PARAM域中M编码的Nmax=1，PICC应答REQB/WUPB命令；当AFI匹配但M编码的Nmax1，PICC要选择随机时间片N，若N=1则立即应答，若N1则要等待SLOT-MARKER命令来匹配时间片。,时间片命令，PCD给出命令为第nnnn个时间片，当PICC产生的随机时间片N等于nnnn定义的时间片时才应答。,PICC对REQB/WUPB命令和SLOT-MARKER命令的应答都是ATQB.,用于在防碰撞期间区别PICC，由PICC动态产生的数或各种固定的数。可在Idle状态改变其值。,用来告知PCD在PICC上已装有哪些应用。0表示没有应用，FH表示应用数为15或更多。,给出PICC所支持的参数。,给出PICC所支持的参数。,FO:编码为1X时，PICC支持结点地址；编码为X1时，PICC支持卡标识符。NAD是在第一条高层命令期间由PCD分配的信道标识符，用于会话期间。,PCD接收到正确的ATQB应答后发出的命令,用于将PICC置于Halt状态。命令结构：50H+PUPI+CRC-B构成。PICC收到HLTB命令后应答帧结构为：00H+CRC-B。,TYPEB防碰撞过程示例,3.ISO/IEC14443-4传输协议用于非接触环境的半双工分组传输