1、天津大学硕士学位论文基于ISO/IEC 18000-6 Type C的UHF RFID标签芯片数字处理单元设计姓名：邢晓辉申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：张为20090501摘要RFID(Radio Frequency Identification)，即无线射频识别，是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。RFID系统一般由读卡器和射频标签组成。在实际应用中，射频标签附着在待识别物体上，当带有射频标签的被识别物品通过读卡器的可识读范围时，读卡器与标签之间建立起无线方式的通信链路，自动以无接触的方式将标签中的约定识别信息读出来，从而实现自动识别物品或自动收集
2、物品标志信息的功能。RFID标签具有非接触、快速扫描、读取距离远、抗污染、安全性强、存储容量大和可重复使用的特点，逐渐被广泛应用在供应链管理、门禁控制、公共运输、身份识别和物体跟踪等多个领域。论文介绍了RFID技术的发展与应用，阐述了RFID系统的相关技术原理，并详细分析了设计所依据的ISOIEC 180006 Type C协议。按照该协议，以低功耗为目标，提出了标签数字基带处理电路的架构，完成了符合应用要求的数字处理电路设计。最终采用Chartered 035rn 33V CMOS工艺流片。数字处理电路的版图面积为660564851am2；使用Power Compiler对布局布线后提取的门
3、级网表进行功耗分析表明，在系统时钟为3MHz、电源电压为33V的工作条件下，电路的功耗为187“w。对芯片进行测试的结果表明该数字处理电路可以正确执行九条指令，完成既定功能。关键词：射频识别，标签，数字处理电路，ISOIEC 1 80006 Type c，低功耗ABSTRACTRFID(Radio Frequency Identification)is a technology used to identify and to getinformation from the target objects automaticallyRFID system is typically composed
4、of reader and tagIn practical applications，the tag with identified information isattached to objectsThe wireless communication link is built up when the tag comesinto a certain range，where the reader can get the information from the tagWith theadvantage of non-contact，rapid scanning，antipollution an
5、d safety,RFID is widelyused in many fields such as supply chain management，security,track of importantobjects，access control to buildings，public transportation，and many moreThis paper introduces the development and application of RFID，expounds therelated technologies of RFID systems，and analyzes the
6、 ISOIEC 1 8000-6 Type Cprotoc01In accordance with the protocol，the digital part of UHF tag was designedInthe end，the chip oftag was implanted with 33V voltage in Chartered 0359m CMOStechnologyThe area of digital chip was 6605 x64859m2，and the power analysis withPower Compiler showed that power dissi
7、pation ofthe digital circuit WaS 1 879w underclock of 3M and operating voltage of 33VThe test result on the fabricated chipshowed that the digital processing circuit can implement all the instructions correctlyKEY WORDS：Radio frequency identification，Tag，Digital processing unit，ISOIEC 1 80006 Type C
8、，Low power dissipation独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得叁鲞盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：研忱婢签字日疯 加7年f月)日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解鑫鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权丕鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅
9、和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：彳媲婢签字日期：矽刁年f月日签字日期：矽卅年(月弓日导师签名：气匆签字日期：纱。叮年f月弓曰第一章绪论11 RFID技术概述第一章绪论射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)，是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大，现已进入到人们日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术llJ。在RFID的实际应用中，电子标签附着在待识别物体上(表面或内部)，当带有电子标签的被识
10、别物品通过其可识读范围时，读卡器自动以无接触的方式将电子标签中的约定识别信息读出来，从而实现自动识别物品或自动收集物品标志信息的功能。RFID利用无线电波传送识别信息，不受空间限制，。可快速进行物品追踪和数据交换。工作时，RFID标签与读卡器的作用距离可达数十米甚至上百米。通过对多种状态下(高速移动或静止)的远距离目标(物体、设备、车辆和人员)进行非接触式的信息采集，可对其进行自动识别和自动化管理，省去了跟踪过程中的人工干预12J。电子标签最大的优点在于非接触，适合于实现系统的自动化且不易损坏，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。与传统中广泛应用的条形码技术相比，电子标签具有
11、以下优点：1快速扫描。条形码一次只能有一个条形码受到扫描，读取时间约4秒；RFID读码器可同时辨识读取数个RFID射频标签，读取时间约O205秒。2数据的记忆容量大。一维条形码的容量是50Bytes，二维条形码最大的容量可储存2至3000字符，RFID最大的容量则有数Megabytes，也就是说RFID射频标签的存储容量是2的96次方以上，所以物流行业第一次发现他们可以将世界上所有的商品每一个都以惟一的代码表示。以往使用条形码，由于长度的限制，物流行业只能给每一类产品定义一个类码，就是说，一批牛奶，不管保质期是哪一天，他们在商场的代码都是一样的，商场无法通过代码判断每一件产品的准确库存周期。R
12、FID射频标签彻底抛弃了这种限制，现在所有的产品都可以享受独一无二的ID。3穿透性和无屏障阅读。RFID是以无线电波来传递信息，所以不会有传输屏障的问题，在被覆盖的情况下，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或第一章绪论非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码数据的读取方式是通过光学或红外线来读取，条形码扫描器必须在近距离而且没有物体阻挡下，才可以辨读条形码。4体积小型化、形状多样化。RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外，RFID射频标签更可往小型化与多样化形态发展，以应用于不同产品。5抗污染能力和耐久性。传统条形码的载体是纸
13、张，因此容易受到污染，但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强的抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到磨损；RFID射频标签是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。适用于条件苛刻的环境。6可重复使用。现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID射频标签则可以重复地新增、修改、删除标签内储存的数据，方便信息的更新。7安全性。由于RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。传统条形码则容易被伪造及变造【3】。12 RFID发展与应用在过去的半个多世纪里，RFID技术获得了长远的发展，其发展历程可按十年期划分如下：19411950年，
14、雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理论基础。19511960年，早期RFID技术的探索阶段，主要出于实验室实验研究。19611970年，RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。19711980年，RFID技术与产品研发处于一个大发展时期，各种RFID技术测试得到加速，并出现了一些最早的RFID的应用。19811990年，RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。1991“2000年，RFID技术标准化问题目趋得到重视，RFID产品得到了广泛应用，RFID产品逐渐成为人们生活中的一部分14。从2001年至今，RFID标准化问题目趋为人们所
15、重视。RFID产品种类更加丰富，电子标签成本不断降低，应用规模不断扩大，RFID技术的理论得到了丰富和完善。单芯片电子标签、多标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的RFID正在成为现实。目前RFID技术主要应用在如下领域：第一章绪论1公共安全在公共安全领域可以通过应用RFID技术加强管理，具体方向包括医药卫生、食品安全、危险品管理、防伪安全、煤矿安全、电子证照、动物标识(涉及公共卫生安全)、门禁管理等。我国的第二代居民身份证就是种电子标签(采用的标准是ISO14443 TypeB协议)，第二代居民身份证与第一代居民身份证比较，克服了不能机读、防伪造和防变造性能差等
16、方面的缺点。此外，第二代居民身份证可以与阅读身份证的机具进行相互认证，通过机读信息进行安全性确认，实现现代化人口信息管理。2生产管理和控制用RFID技术在生产流水线上(汽车制造、家电生产、纺织服装等)可以实现自动控制、监视，提高生产率，改进了生产方式，节约了成本。例如：德国宝马汽车公司在装配流水线上应用射频技术，尽可能大量地生产用户定制的汽车：用户可以从上万种内部和外部选项中，选定自己所需车的颜色、引擎型号和轮胎式样等。然后，根据用户提出的要求式样而生产。因此，汽车装配流水线上必须可以装配上百种式样的宝马汽车，如果没有一个高度组织的、复杂的控制系统是很难完成这样复杂的任务的。宝马公司的做法是：
17、在其装配流水线上配上RFID系统，使用可重复使用的电子标签。该电子标签上带有汽车所需的所有详细的要求，在每个工作点处都有读卡器，这样可以保证汽车在各个流水线位置都能准确地完成装配任务。3现代物流与供应链管理RFID技术应用在物品的流通环节，可以实现物品跟踪与信息共享，彻底改变了传统的供应链管理模式，提高企业运行效率。具体应用方向包括仓储管理、物流配送、零售管理、集装箱运输、邮政业务等。例如：全球最大的连锁零售商沃尔玛就己提出采用RFID电子标签系统，要求它的供应商在包装上开始采用RFID技术。采用电子标签使商品管理既方便又快捷，而现今传统的条形码，易磨损，也易伪造，而电子标签则是唯一的号码，即
18、使是同时生产的产品，它们的电子信息都是不同的。由于RFID技术的最大特点就是可以同时识别多个电子标签，阅读时间快，所以去超市进行大量商品采购，通过收银台时，只需停留数秒钟，而不用将商品一件件去阅读，大大地缩短了结帐排队的等候时间，只需直接付费。若与超市系统有对接的购物卡，那就更方便了，此时，只要将卡在阅读器上轻轻一放，就能自动扣款。对超市来说，更便于管理，超市可在系统中设定一。个商品数，当商品已售则会实时扣除已售商品，若货物少于设定数，会自动提醒超市管理者，以便及时补货。4交通管理第一章绪论利用RFID技术对高速移动物体识别的特点，可以对运输工具进行快速有效的定位与统计，方便对车辆的管理和控制
19、。具体应用方向包括公共交通票证、不停车收费、车辆管理及铁路机车、车辆、相关设施管理等。例如：高速公路自动收费系统是中国在射频识别技术方面最成功的应用之一。佛山市政府是我国第一个在高速公路安装RFID自动收费系统的单位，整个RFID系统主要用于自动收取路桥费以提高车辆通过率，缓解公路交通瓶颈。RIFD读写设备可以在过往车辆时速达250公里情况下用少于05毫秒的时间正确读取识别车辆信息，并且正确率达9995。其后是上海市在高速公路上也安装了基于RFID的自动收取养路费系统。其他各省市也陆续有RFID自动收费项目实施。高速公路实施RFID项目后，可在高速公路不同地段设计安装RFID读卡器，实现高速公
20、路对过往车辆的全程监控；另一方面在收费站实现RFID不停车收费，节省过往车辆的排队交费时间，充分发挥了高速公路作用15J。RFID的独特优势以及广泛的应用范围展示了美好的前景。但是在RFID的前进中遇到的一些问题仍需要努力解决。标准不统一是影响RFID大规模上线生产制造的原因之一。迄今为止，全球也还没有正式形成统一的(包括各个频段)RFID国际标准。标准(特别是关于数据格式定义的标准)的不统一是制约RFID发展的重要因素，而数据格式的标准问题又涉及到各个国家自身的利益和安全。标准的不统一也使各个厂家推出的RFID产品互不兼容，这势必阻碍了未来RFID产品的互通和发展f6】。成本问题也是RFID
21、系统不容忽视的。如果要实现大规模商用，就必须降低成本。目前，美国一个电子标签最低的价格是5-“20美分左右，而条形码还不到1美分。RFID在低价格物品上的使用会导致成本陡涨，甚至有可能超过物品本身的价值。只有标签的单价下降到lO美分以下，才可能大规模应用于整箱整包的商品：只有下降到3美分以下，才有可能应用于单件包装消费品。在欧美国家，RFID的最大问题是RFID技术可能导致对个人隐私权的侵犯，因而RFID的使用受到了许多人权组织和个人的反对，他们示威甚至企图通过法律来阻止RFID产品的使用。目前，各大RFID厂商正努力寻找解决之道，他们试图通过使射频标签在商品销售到消费者手中后自动失效或者通过
22、加密手段来保护个人隐私。在技术方面，虽然在RFID电子标签单项技术上已经趋于成熟，但总体上产品还不够完善，还存在较高的差错率。由于液体和金属制品等对无线电信号的干扰很大，单个标签被误读的比例有时高达20。射频标签和读卡器具有方向性，且射频识别信号容易被物体阻断，这也是射频技术发展的一大挑战。安全方面的问题，已经受到越来越多的人的关注。尽管很多厂家一再保证第一章绪论RFID使用的电磁波符合国际关于电磁辐射的标准，但RFID所使用的800“900MHz已经属于甚高频范围，很多人担心长期生活在RFID包围中会受到高频射线影响。人身安全也是RFID大规模配置时应当考虑的问题之一【7J。RFID技术的发
23、展需要多项技术的综合发展。所涉及的关键技术大致包括：芯片技术、天线技术、无线收发技术、数据变换与编码技术、电磁传播技术等。随着技术的不断进步，RFID产品的种类将越来越丰富，应用也越来越广泛。可以预计，在未来的几年中，RFID技术将持续保持高速的发展势头。13本文章节安排本文共分为五章。第一章对RFID技术及其发展和应用进行了简单介绍；第二章对现有的各类协议作了简单的分析和比较，并在对RFID技术原理进行分析的基础上，得到了标签的系统构架，分析了标签设计的技术要求；第三章对符合ISOIEC 180006 Type C标准的UHF RFID标签数字处理电路的设计方法和流程进行了具体介绍，包括系统
24、设计分析、各单元设计、前端与后端设计流程、设计仿真验证以及芯片测试等，并给出了芯片的功耗分析；第四章对设计中采用的关键技术进行了介绍，包括数字低功耗设计和设计资源复用等；第五章对本文的工作进行了总结。第二章RFID技术原理21 RFID协议第二章RFID技术原理211常用RFID标准介绍KFID是一种利用射频技术实现的非接触式自动识别技术。电子标签和读卡器之间通过相应的空中接口协议才能进行相互通信。空中接口协议定义了读卡器与标签之间进行命令和数据双向交换的机制，即读卡器发给标签的命令和标签发给读卡器的响应。因此空中接口标准在RFID系统中举足轻重，它将直接决定系统传输和识别的可靠性和有效性。R
25、FID技术标准的基本结构如图2I所示。图2I RFID技术标准的基本结构目前国际上现有的RFID产品工作在多个无线频率范围内，常见的工作频率有：低频125kHz与1342kHz，高频1356MHz，超高频433MHz、860930MHz、245GHz等。针对不同频段，国际上制定了不同的技术标准，而在相同的频率下也有多种RFID技术标准共存。不同的标准采用的无线调制方式、基带编码格式、传输协议和传输距离各有差异【sJ。国际上在UHF频段采用的标准包括欧美的EPC规范、日本的UID规范以及ISO(International Standardization Organization)的18000系列
26、标准等。EPCglobal标准体系是面向物流供应链领域，可以看成是一个应用标准。EPCglobal的目标是解决供应链的透明性和追踪性，为此EPCglobal制定了EPC编码标准，它可以实现对所有物品提供单件惟一标识：也制定了空中接口协议、读卡器协议。这些协议与ISO标准体系类似。但EPCglobal空中接口协议有它的局限范围，仅仅关注UHF 860930MHz。EPC采用业务链的方式，面向企业，面向产品信息的流动(物联网)，比较强调与互联网的结合。日本UID制定的RFID标准体系，在编码方面制定了ueode编码体系，它能弱第二章RFID技术原理够兼容日本已有的编码体系，同时也能兼容国际其他的编
27、码体系。在空中接口方面积极参与ISO的标准制定工作，也尽量考虑与ISO相关标准兼容。在信息共享方面主要依赖于日本的泛在网络，它可以独立于因特网实现信息的共享。UID采用扁平式信息采集分析方式，强调信息的获取与分析，比较强调前端的微型化与集成【引。ISO(国际标准化组织)作为一个全球性的非政府组织，在国际标准化领域中具有十分重要的地位，其任务是促进全球范围内的标准化及其有关活动，以利于国际间产品与服务的交流。ISO 18000可用于商品供应链，是目前较热门的标准。ISO 18000由一系列标准组成，如表2-1所示。表21 ISO 1 8000标准组成标准号 内容 应用领域180001 一般参数定
28、义180002 135KHz以下空气接口参数 适合短距离纸类标签，如门禁卡180003 1356MHz空气接口参数 适合中距离使用，如货架180004 245GHz空气接口参数 适合长距离使用860MHz960MHz空气接口参180006 适合长距离使用数易被其它通信器材干扰(只是作为一180007 43392MHz空气接口参数 种选择)其中ISO 180006基本上是整合了一些现有RFID厂商的产品规格和EANUCC所提出的标签架构要求而订出的规范。它只规定了空气接口协议，对数据内容和数据结构无限制。本文中的设计即采用ISO 1 80006 Type C标准。212 ISOIEC 1 800
29、06 Type C标准flo】ISOIEC 180006 Type C标准定义了860-960MHz频段范围内射频识别系统的空气接口和通信传输协议。其定义的相关参数如表22所示。读卡器对标签发送的指令采用PIE编码。且必须以Preamble或Frame Sync作为指令帧头。Preamble和Frame Sync的格式如图22和图23所示。Preamble只是比Frame Sync多出了TRcal这部分。读卡器对标签发送的指令中，只有Query命令采用Preamble作为帧头，其他指令都采用Frame Sync作为帧头。第二章RFID技术原理调制方式 ASK，PRASK编码方式 Uniquel
30、y decoded PIE读卡器 位速率 267kbiVs to 1 28kbiVs到标签 16-bit CRC错误检测 (对于Query指令采用5-bit CRC，另外有些指令不设置CRC校验)调制方式 ASK，PSK副载波频率 40kHz to 640kHz标签到错误检测 16bit CRC(对于RNl6不设置CRC校验)编码方式 FMO or Miller-subcarrier读卡器minimum l 6 bits，唯一序号maximum 496 bits防冲突实现算法 Random Slotted Collisionarbitration芒 出 酗。，。-。h。嘣。；。一 。鼍。_，L
31、一图22 Preamble格式士 I凶。，。一。鲥。“-一图2-3 Frame Sync格式图中，delimiter是一段持续约125us的低电平，data-O是PIE编码后的数据0，RTcal是标签对接收指令数据进行解码的基准参考值。RTcal的长度等于PIE编码的data-0的长度与PIE编码的data-1的长度之和，即RTcal=0iength+llengtll。标签在接收指令数据的时候，首先应记录下RTcal的长度，在接收后面数据的时候，可以认为长度小于RTcal2的数据为data0，长度大于RTcal2的数据为data1，长度大于4RTcal的数据位为错误的数据位。TRcal的长度与
32、Query指令中的DR参数共同规定了标签发送应答数据时的反向散射链路速率值BLF(BLF：Backscatter Link Frequency)。BLF等于采用FM0第二章RFID技术原理编码时的基带编码数据速率，或采用Miller编码时的副载波频率。标签向读卡器发送应答数据时，可以采用FMO编码或者Miller副载波编码。Query指令中的M参数，决定了采用的编码方式及其对应的数据速率。具体关系如表23所示。表23不同编码方式及其对应的数据速率M：每个符号的副载波周期数 编码方式 数据速率(kbits)1 FM0 BLF2 Mi ller subcarrier BLF24 Miller su
33、bcarrier BLF48 Miller subcarrier BLF8读卡器应当支持且标签需要提供四个通话(session，用S0，Sl，S2和S3表示)。标签在一个盘存周期(inventory round)期间只能参加一个通话。两个或两个以上的读卡器可以利用不同的通话独立且互不干扰地盘存(inventory)共同的标签群。标签应为每个通话维持各自独立的已盘标记(Inventoried Flag)。每个已盘标记都有两个值，即A和B。各盘存周期开始时，读卡器选择盘存A或B标签，将其存入四个通话中的一个。参加某一通话的某盘存周期的标签不可使用或者修改另一个通话的已盘标记从而改变通话。已盘标记为
34、标签单独提供给既定通话的唯一独享资源，其他标签资源为各通话共享。标签还应当配置选定标记(Selected Flag，即SL)，读卡器可以通过Select指令对其予以确认(assert)或者取消确认(deassert)。通过Query指令中的Sel参数，读卡器可以有选择地对确认SL或者取消确认SL的标签进行盘存，或者忽略该标记而盘存所有标签。SL标记并不为任何通话所共享，其适合与所有标签的所有通话。标准对标签的主状态及其转移方式也做出了相应的定义。本设计中用到的主状态(main state)共有六个，分别足就绪状态(Ready)、仲裁状态(Arbitrate)、应答状态(Reply)、确认状态(
35、Acknowledged)、开放状态(Open)和保护状态(Secured)。就绪状态可被视为通电标签被灭活(Kill)或者正在参与某个盘存周期的保持状态。进入读卡器的射频场之后，未灭活的标签应进入就绪状态。标签应保持在就绪状态直至收到已盘参数(Query指令规定通话的已盘参数)和sel参数与其当前标记匹配的Query指令。此时，匹配的标签应从RNG(Random NumberGenerator)中抽出Q位随机数伪随机数，将该数字载入时隙计数器(Slot Counter)第二章RFID技术原理内，若该数字非零则跳转到仲裁状态，若该数字为零则跳转到应答状态。若标签的电源断电，则应该在恢复电源之后
36、即返回就绪状态。仲裁状态可被视为参与当前盘存周期但时隙计数器中的数值非零的标签的保持状态。处于仲裁状态的标签每次收到其通话参数与当前盘存周期通话匹配的QueryRep指令后，使得时隙计数器减l，当计数器达到零的时候，主状态跳转到应答状态。一旦进入到应答状态，标签应当向读卡器发送RNl6(16位随机数伪随机数)。若此状态的标签收到有效的确认指令(ACK)，则主状态跳转到确认状态，并且向读卡器返送其UII存储器内的fPC，UII，CRC161。如果标签在协议规定的时间间隔内未能收到ACK，或者收到的是无效的ACK指令，则应当返回到仲裁状态。处于确认状态的标签可以根据接收到的指令跳转到其余任何状态。
37、处于确认状态并且访问口令(Access Password)非零的标签一旦收到Req RN指令，应当跳转到开放状态，并且向读卡器发送在随后的通话过程中将使用的RNl6(handle：句柄)。处于开放状态的标签可以根据收到的指令跳转到除确认状态之外的任何状态。处于确认状态并且访问口令为零的标签一旦收到Req RN指令，应当跳转到保护状态，并且向读卡器发送其在随后的通话过程中将使用的RNl6(handle)。处于保护状态的标签可以跳转到除开放或确认状态之外的任何状态，具体情况视收到的指令而定。标签应配置15位时隙计数器。收到Query或QueryAdjust命令，标签应将从该标签的伪随机数产生器中抽
38、出的0至2Q1之间的某个数值预先载入时隙计数器内。Q为(O，15)范围内的一个整数。Query命令指定Q，QueryAdjust命令可以对以前Query命令指定的Q值进行修改，QuetyRep命令可以让时隙计数器减值。同时，时隙计数器应当能够连续计数，即当计数值下降到0000h后应从7FFFFh重新开始倒计数。作为防冲突算法的一部分，标签还应当配置随机数伪随机数生成器。如图24所示，读卡器采用选择、盘存、访问三个基本操作管理标签群，每个操作均由一个或一个以上的命令组成。下面对这三个操作介绍如下：1选择：读卡器选择标签群以便于盘存和访问的过程。读卡器可以用一个或一个以上的select命令在盘存之
39、前选择特定的标签群。读卡器可以连续使用select命令进行基于标签群的并(U)、交(n)和否定(一)操作。通过执行u和n操作，逐渐挑选出与Target、Action、Membank、Pointer、Length和Mask等命令参数相匹配的标签。第二章RFID技术原理读卡器l 选择I盘存上访问标签状念瞧级仲拔向莶确认玎陂豫护图2-4读卡器标签操作和标签状态2盘存：读卡器识别标签的过程。读卡器在四个通话的其中一个通话中发送Query命令，开始一个盘存周期。一个或多个标签可以应答，读卡器检测某个标签的应答，并要求该标签发送PC，uII和CRC1 6。读卡器一次仅在一个通话中进行一个盘存周期。3访问。
40、：读卡器通过多个命令对标签进行读写操作的过程。读卡器对标签进行盘存和访问的过程如图25所示。读卡器1建舂嚣饺送qnJery、咖eryAd川s：藏kPJcrYleD和争3捩#；辞发i薹n】b桕H的札K确认椿签5睡#器发送皇青裥猢心16的R吡ll、缸每7读卡嚣i0姆怀乍；再酊孵命争U；IIdr为够数标签2阿可晓晌铤：l】xlt：一0：杯签“16|垂=爸2)3lot，0；无世梅4，麟分町麓的缩繁：】jl娅n】u：抓嚣rk IP(，E1(J短备2)咒敏R、j6：无应蕃6。热分开钝的眩鬟：l；商旌E、岫：杯蔓以lJt硼d：P；成答2七敛R、1机无心籍8扣：篙娩骑H帅d：r，蕾p瞳，k答忽戤每图2-5标签
41、盘存和访问示意图第二章RFID技术原理下面对设计中使用的指令介绍如下：1Select(选择类指令)基于用户定义的不同标准，Select指令可以实现对特定标签群的选择。读卡器通过向标签连续地发送Select指令，可以实现对标签不同集合的交集与并集的组合操作。Select指令可以确认(assert)或者取消确认(deassert)适用于标签的四个通话的SL标记，或者可以在四个通话的其中一个通话中将标签的已盘标记设置为A或者B。其指令格式如表24所示。表2-4 Select指令Command Target Action Membank Pointer Length Mask Truncate CRC
42、16位4 3 3 2 81624 8 0255 l 16数描 10lO 000：已 参见 00：lUU 启动掩 掩模 掩模 O：禁止述 盘标记 表25 0li EPC 模地址 长度 值 截短(S0) 10：TID 一(EBV (根 1：启动001：已 11：User 格式) 据情 截短盘标记 况决(S1) 定)010：已盘标记(S2)0ll：已盘标记(S3)100：SLOtllerS：RFUSelect的指令代码为4b1010。Target表示匹配标签是否对已盘标记或SL标记做出修改。Action表示匹配标签是对sL标记进行确认还是取消确认，或者将其已盘标记设置到A还是B。标签对Action参
43、数的响应如表25所示。Membank、Pointer、Length和Mask这几部分用于判断标签是否匹配。第二章RFID技术原理Membank规定Mask值适用于存储器的UII、TID还是User部分。Pointer表示存储位地址。从存储单元的对应位置当中读出长度等于Length的位序列，并把读出的数值与Mask作比较。如果两者相等，表明当前标签匹配，可以执行Target和Action所规定的操作；如果不相等，表明标签不匹配，不执行任何操作。Truncate表示标签对ACK指令的应答是采用简化形式还是普通的长格式。CRC16为针对本指令的16位循环冗余校验码。表25标签对动作参数的响应Acti
44、on Matching NonMatching000 确认SL标志或已盘标志一A 取消确认SL标志或已盘标志一B001 确认SL标志或已盘标志一A 无作为OlO 无作为 取消确认SL标志或已盘标志一BOll 否定SL标志or(AB，BA) 无作为100 取消确认sL标志或已盘标志一B 确认SL标志或己盘标志一A101 取消确认sL标志或已盘标志-B 无作为110 无作为 确认SL标志或已盘标志一A11l 无作为 否定SL标志或(AB，BA)2Query(盘存类指令)Query命令启动和规定盘存周期。其指令格式如表2-6所示。com CRCDR M TRe)(t Sel 通话 目标 Qmand
45、-5位号 4 1 2 l 2 2 l 4 50： 00：M=l 0：无导 oo：全部 00：SODR=8 Ol：M=2 频音 0l：全部 01：S1 0：A描述 1000 o-15l： 10：M=4 1：采用 10：一SL 10：S2 1：BDR=643 11：M=8 导频音 11：SL ll：S3Query的指令代码为4b1000。DR设置T_今R(Tag to Reader)的链路频率。M设置T=R的数据速率和调制形式。TRext对标签发送应答数据时的前同步码的形式进行设置。第二章RFID技术原理Sel选择与Query指令的要求相匹配的标签。Session选择当前发起的盘存周期的通话。Ta
46、rget选择己盘标记为A或者B的标签参与盘存周期。Q用于设置盘存周期中的时隙数。CRC5是从第一位操作码计算到Q参数的最后一位得到的5位校验码，如果标签收到的指令有CRC5错误，则应忽略该指令。收到Query指令之后，Sel与Target参数都匹配的标签，产生一个大小在(0，2Q1)范围内的随机数伪随机数，并把该数置入时隙计数器当中。如果载入到时隙计数器当中的数值为0，则标签应产生新的16位随机数伪随机数作为对Query指令的响应；否则标签应保持沉默。Query指令可用于启动新通话或者上一轮通话中的盘存周期。如果处于确认状态、开放状态或者保护状态的标签收到的Query指令的通话参数与上一轮的通
47、话参数一致，则应把该通话的已盘标记反向(即AB，BA)：反之，如果处于确认状态、开放状态或者保护状态的标签收到的Query指令的通话参数与上一轮的通话参数不匹配的话，则应在开始新的盘存周期时保持上一轮通话的已盘标记不变。3QueryAdjust(盘存类指令)QueryAdjust指令用于对Q值进行调整，从而改变一个盘存周期的时隙数，而其它的盘存周期参数不变。QueryAdjust指令的格式如表2-7所示。Command Session UpDn位号 4 2 300：S0、 01：Sl110：Q=Q+1描述 1001 000不改变Q值10：S2011：Q=Q-111： S3QueryAdjust
48、的指令代码为4b1001。Session用于确认当前盘存周期的通话值。如果标签收到的QueryAdjust指令中的Session值与启动该盘存周期的Query指令中的Session值不同，则应忽略该指令。UpDn参数决定是否调整或者如何调整Q值。如果标签收到的QueryAdjust第二章RFID技术原理指令中的UpDn的值与上述规定的有效值不同的话，则应忽略该指令。如果标签收到了有效的QueryAdjust指令，应首先更新Q值，然后根据新的Q值重新产生一个大小在(O，2Q1)范围内的随机数伪随机数，并把该数载入到时隙计数器当中。如果载入到时隙计数器当中的数值为0，则标签应产生新的16位随机数伪
49、随机数作为对QueryAdjust指令的响应；否则标签应保持沉默。处于确认状态、开放状态或者保护状态的标签收到有效的QueryAdjust指令后，应把当前已盘标记的值反向(即AB，BA)，并且跳转到就绪状态。4QueryRep(盘存类指令)QueryRep指令使得时隙计数器的值减1，如果时隙计数器在减l之后得到的数值为0，则标签应向读卡器发送一个RNl6。QueryRep指令的格式如表2-8所示。command Session 位号 2 200：S001：Sl描述 00lO： S21l：S3QueryRep的指令代码为2bOO。Session用于确认当前盘存周期的通话值。如果标签收到的QueryRep指令中的通话值与启动该盘存周期的Query指令中的通话值不同，则应当忽略该指令。如果标签收到了有效的QueryRep指令，应首先使得时隙计数器的值减1。如果减l之后计数器中的数值为0，则
