RFID协议体系.ppt

第2章RFID协议体系,目录,2.1ISO/IEC14443标准2.2ISO/IEC18000-6标准,本章目标,理解ISO/IEC14443中不同部分的意义掌握ISO/IEC14443TYPEA的防碰撞流程掌握ISO/IEC14443TYPEA的传输协议掌握EPCC1G2与ISO/IEC18000-6标准关系理解ISO/IEC18000-6标准接口参数掌握ISO/IEC18000-6标准中标签的存储器结构,学习导航,任务描述,【描述】2.D.1用流程图描述TYPEA型PICC的状态及转换。【描述】2.D.2用流程图描述PCD初始化和防碰撞流程。【描述】2.D.3用流程图描述TYPEA型PICC激活的协议操作过程。,2.1ISO/IEC14443标准,ISO/IEC14443标准是近耦合非接触式IC卡的国际标准，可用于身份证和各种智能卡、存储卡。ISO/IEC14443标准由四部分组成，即ISO/IEC14443-1/2/3/4。在ISO/IEC14443标准中，阅读器称为PCD（ProximityCouplingDevice，近耦合设备），应答器称为PICC（ProximityICCard，近耦合IC卡）。本书配套高频RFID阅读器，即是符合ISO/IEC14443TYPEA协议的PCD设备。,2.1ISO/IEC14443标准-ISO/IEC14443-1,ISO/IEC14443-1部分是ISO/IEC14443的物理特性，协议中对近耦合卡做了相关规定，具体内容如下所述：PICC的机械性能。PICC尺寸应满足ISO7810中的规范，即85.72mm*54.03mm*0.76mm。对PICC进行弯曲和扭曲实验、紫外线、X射线和电磁射线的辐射实验的附加说明。,2.1ISO/IEC14443标准-ISO/IEC14443-2,ISO/IEC14443-2部分主要规定了ISO/IEC14443的射频能量和信号接口。1.射频能量阅读器（PCD）产生耦合到应答器（PICC）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13.56MHz，阅读器产生的磁场强度为1.5A/m=H256（备用）字节；低4位编码CID（卡标识符），定义了对PICC寻址的逻辑号，编码值为014，值15为备用（ReservedforFuture，RFU）。,2.1ISO/IEC14443标准-ISO/IEC14443-4,2.ATSATS的结果如表2-8所示。1)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。ATS的最大长度不能超出FSD的大小。2)格式字节T0格式字节T0是可选的，只要它出现，长度字节TL的值大于1。T0的组成如表2-9所示。FSCI用于编码FSC，FSC为PICC可接收的最大帧长，FSCI编码和FSDI编码定义的最大帧长（字节）相同。FSCI的默认值为2H（FSC=32字节）。,2.1ISO/IEC14443标准-ISO/IEC14443-4,3)接口字节TA（1）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。TA（1）编码的结构如表2-10所示。D=2时比特率为212kbps，其余D值对应的比特率可类推。上表中Dr（称为接收因子）表示PCD向PICC通信时，PICC的数据传输速率能力；Ds（称为发送因子）表示PICC向PCD通信时，PICC的数据传输速率能力。,2.1ISO/IEC14443标准-ISO/IEC14443-4,4)接口字节TB（1）TB（1）由两部分组成，分别定义了帧等待时间和启动帧的保护时间。高半字节为FWI，用于编码帧等待时间FWT。FWT定义为PCD发送的帧和PICC发送的应答帧之间的最大延迟时间，表示为：FWT=（256*16/fc）*2FWI其中，fc为载波频率；FWI值的范围为014，15为RFU。当FWI=0时，FWT=FWTmin=302us；当FWI=14时，FWT=FWTmax=4949ms。如果TB（1）是默认的，则FWI的默认值为4，相应的FWT为4.8ms。,2.1ISO/IEC14443标准-ISO/IEC14443-4,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接收到相应，则可重发帧。TB（1）的低半字节为SFGI，用于编码SFGT（启动帧保护时间），这是PICC在它发送ATS以后，到准备接收下一帧之前所需要的特殊保护时间。SFGI编码值为014，15为RFU。SFGI值为0表示不需要SFGT，SFGI=114对应的SFGT计算式为：SFGT=（256*16/fc）*2SFGI其中，fc为载波频率，SFGI的默认值为0。,2.1ISO/IEC14443标准-ISO/IEC14443-4,5)接口字节TC（1）TC（1）描述协议参数，它由两部分组成。第1部分从b8至b3，置为0，其他值作为RFU。第2部分的b2和b1用于编码PICC对CID（卡标识符）和NAD（结点地址）的支持情况，b2位为1时支持CID，b1位为1时支持NAD。b2b1位默认值为（10）b，表示支持CID不支持NAD。6)历史字符历史字符T1至Tk是可选项，历史字符的大小取决于ATS的最大长度。,2.1ISO/IEC14443标准-ISO/IEC14443-4,3.PPS（协议和参数选择）请求PPS请求的结构如表2-11所示。它由一个起始字节后跟两个参数字节加上两字节CRC组成。起始字节PPSS，PPSS的高4位编码为1101，其他值时为RFU。低4位定义CID，即对PICC的寻址的逻辑号。PPS0，PPS0用于表明可选字节PPS1是否出现。当该字节b8b7b6=000b，b5=1b，b4b3b2b1=0001b时，表示后面出现PPS1字节。,2.1ISO/IEC14443标准-ISO/IEC14443-4,PPS1，PPS1字节b8b7b6b5=0000b，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。4.PPS响应它为PICC接收PPS请求后的应答，由3字节组成，第一字节为PPSS（同PPS请求的PPSS），后两字节为CRC字节。,2.1ISO/IEC14443标准-ISO/IEC14443-4,2.2ISO/IEC18000-6标准,ISO/IEC18000-6标准定义了工作频率在860930MHz的阅读器和应答器之间的物理接口、协议、命令和防碰撞机制。它包含TypeA、TypeB和TypeC三种无源标签的接口协议，通信距离最远可以达到10m。目前，TYPEA和TYPEB发展已停滞，而TYPEC是EPCclass1gen2所采协议并且发展较快。基于上述原因和篇幅限制，本节只简要介绍TypeC。本书配套超高频RFID阅读器，即是符合ISO/IEC18000-6B/C协议的阅读器。,2.2ISO/IEC18000-6标准-EPCC1G2标准,ISO/IEC18000-6标准中的TYPEC与EPCclass1gen2（简称EPCC1G2）协议相同，本书对两者不加区分，下述内容将从接口参数，存储器结构等方面对其进行介绍。本节内容为EPCC1G2简要说明，以帮助用户对该标准有一个了解。详细说明请参考EPCC1G2标准。,1.系统介绍EPC系统是一个针对电子标签的应用规范。一般系统包括有读写器、电子标签、天线以及上层应用接口程序等部分。每家厂商提供的产品应符合相关标准，所提供的设备在性能上有不同，但功能会是相似的。,2.2ISO/IEC18000-6标准-EPCC1G2标准,2.操作说明读写器向一个或一个以上的电子标签发送信息，发送方式是采用无线通信的方式调制射频载波信号。标签通过相同的调制射频载波接收功率。读写器通过发送未调制射频载波和接收由电子标签反射(反向散射)的信息来接收电子标签中的数据。,2.2ISO/IEC18000-6标准-EPCC1G2标准,2.操作说明EPCC1G2UHF段的标准规定的无线接口频率为：860MHz-960MHz。但每个国家在使用时，会根据情况选择其中某段频率作为自己的使用频段。用户在选用电子标签和读写器时，应选用符合国家标准的电子标签及读写器。一般来说，电子标签的频率范围较宽，而读写器在出厂时会严格按照国家标准规定的频率来限定。,2.2ISO/IEC18000-6标准-EPCC1G2标准,3.频道工作模式读写器将有效的频段分为20个频道，在某个时刻读写器与电子标签的通信只占用一个频道。为防止占用某个频道时间过长或该频道被其他设备占用而产生的干扰，读写器使用会自动跳到下一个频道。,2.2ISO/IEC18000-6标准-EPCC1G2标准,3.频道工作模式用户在使用读写器时，如发现某个频道己被其他的设备所占用或某个频道上的信号干扰很大，也可在读写器系统参数设定中，先将该频道屏蔽掉，这样读写器在自动跳频时，会自动跳过该频道，以避免与其他设备的应用冲突。,2.2ISO/IEC18000-6标准-EPCC1G2标准,4.发射功率读写器的发射功率是一个很重要的参数。读写器对电子标签的操作距离主要会由该发射功率来确定，发射功率越大，则操作距离越远。我国的暂订标准为2W，读写器的发射功率可以通过系统参数的设置来进行调整。,2.2ISO/IEC18000-6标准-EPCC1G2标准,4.发射功率可分为几级或连续可调，用户需根据自己的应用调整该发射功率，使读写器能在用户设定的距离内完成对电子标签的操作。对于满足使用要求的，将发射功率调到较少，以减少能耗。,2.2ISO/IEC18000-6标准-EPCC1G2标准,5.天线天线作为RFID系统中非常重要的一部份，它对读写器与电子标签的操作距离有很大的影响。天线的性能越好，则操作距离会越远。用户在选用时需作较多的关注。读写器与天线的连接有二种情况，一种是读写器与天线装在一起，称为一体机另一种是通过50Ohm的同轴电缆与天线相连，称为分体机。,2.2ISO/IEC18000-6标准-EPCC1G2标准,5.天线天线的指标主要有使用效率（天线增益）、有效范围（方向性选择）、匹配电阻（50Ohm）、接口类型等。用户在选用时，需根据自己的需要选用相关的天线。一个读写器可以同时连接多个天线，在使用这种读写器时，用户需先设定天线的使用序列,2.2ISO/IEC18000-6标准-EPCC1G2标准,6.密集读写器环境（DRM）在实际应用场合,可能会同时存在多个读写器同时运行的情况，被称为密集读写器环境。在这种情况下，各个读写器会占用各自的操作频道对自己的某类电子标签自行操作。用户在使用时，需根据需要选用可在DRM环境下可靠运行的读写器。7.数据传输速率有高/低二种传输速率。一般的厂商都选择高速数据传输速率。,2.2ISO/IEC18000-6标准-EPCC1G2标准,2.2ISO/IEC18000-6标准-存储器结构,本节说明电子标签是指EPCC1G2中定义的标签，对于每个厂商生产的电子标签，其存储器结构是相同的，但容量大小会有差别。1.电子标签存储器在逻辑上来说，一个电子标签分为四个存储体，每个存储体可以由一个或一个以上的存储器字组成。其存储逻辑图如图2-6所示。,从上述结构图中可以看到，一个电子标签的存储器分成四个存储体分别是：存储体00、存储体01、存储体10和存储体11。1）存储体00存储体00为保留内存，保留内存为电子标签存储口令（密码）的部份。包括灭活口令和访问口令。灭活口令和访问口令都为4个字节。其中：灭活口令的地址为00H-03H（以字节为单位）；访问口令的地址为04H-07H。,2.2ISO/IEC18000-6标准-存储器结构,2）存储体01存储体01为EPC存储器，EPC存储器用于存储电子标签的EPC号、PC（协议-控制字）以及CRC-16校验码。CRC-16为本存储体中存储内容的CRC校验码。PC：电子标签的协议-控制字。PC表明本电子标签的控制信息。PC为2个字节，16位，其每位的定义如表2-12所示。EPC号是识别标签对象的电子产品码，由PC的值来指定的若干个字。EPC存储在以20h存储地址开始的EPC存储器内，MSB优先。,2.2ISO/IEC18000-6标准-存储器结构,3）存储体10存储体10是TID存储器，该存储体是指电子标签的产品类识别号，每个生产厂商的TID号都会不同。用户可以在该存储区中存储其自身的产品分类数据及产品供应商的信息。一般来说，TID存储区的长度为4个字。但有些电子标签的生产厂商提供的TID区会为2个字或5个字。用户在使用时，需根据自己的需要选用相关厂商的产品。,2.2ISO/IEC18000-6标准-存储器结构,4）存储体11存储体11是用户存储器，该存储区用于存储用户自定义的数据。用户可以对该存储区进行读、写操作。该存储器的长度由各个电子标签的生产厂商确定。相对来说，存储长度大的电子标签价格会高一些。用户应根据自身应用的需要，来选择相关长度的电子标签，以减低标签的成本。,2.2ISO/IEC18000-6标准-存储器结构,2.存储器的操作由电子标签供应商提供的标签为空白标签，用户首先会在电子标签的发行时，通过读写器将相关数据存储在电子标签中（发行标签）。然后在标签的流通使用过程中，通过读取标签存储器的相关信息，或将某状态信息写入到电子标签中得完成系统的应用。对于电子标签的四个存储区，读写器提供的存储命令都能支持对其的读写操作。但有些电子标签在出厂时就己由供应商设定为只读的，而不能由用户自行改写，这点在选购电子标签时需特别注意。,2.2ISO/IEC18000-6标准-存储器结构,2.2ISO/IEC18000-6标准-命令集,本节内容描述应用电子标签的命令集，用户若需详细了解，请参考EPCC1G2UHF的标准资料。电子标签的操作命令集在对电子标签的操作中，有三组命令集用于完成相关的操作。这三组命令集分别是：选择、盘存及访问，分别由一个或多个命令组成。,2.2ISO/IEC18000-6标准-命令集,1）选择（SELECT）选择命令集由一条命令组成。读写器对电子标签的读写操作前，需应用选择命令集选择符合用户定义的标签。使符合用户定义的标签进入相应的状态，