RFID培训资料b5a2e3fc407e.ppt

一、RFID技术概述,射频识别即RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间 建立机械或光学接触。,1.1 RFID的技术的发展历程,射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间的能量传递及信号传递)，在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型(雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机)。1948年哈里斯托克曼发表的利用反射功率的通信奠定了射频识别射频识别技术的理论基础。,1940-1950年：雷达的改进和应用催生了射频识别技术，1948年奠定了射频识别技术的理论基础。1950-1960年：早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。1960-1970年：射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。1970-1980年：射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。出现了一些最早的射频识别应用。,1980-1990年：射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。1990-2000年：射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。2000年后：标准化问题日趋为人们所重视，射频识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。至今，射频识别技术理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、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射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。,RFID技术及其产业正在展现出一个美好的未来。2006年6月9日和2009年11月3日，由中国多个部委联合发布的中国射频识别技术政策白皮书和中国射频识别技术发展与应用报告，不仅为中国RFID产业发展指明了方向，也全面带动了全国范围内RFID应用的发展。特别是2009年8月温家宝总理提出建立“感知中国”中心，推进物联网发展，实现流通现代化的目标后，RFID应用的全面推进更是指日可待。,二、RFID系统组成及工作原理,作为物联网的核心技术之一，RFID技术的应用领域非常广泛。由于不同领域的应用需求不同，造成了目前多种标准和协议的RFID设备共存的局面，这就使得应用系统架构的复杂程度大为提高。但是就基本的RFID系统来说，其组成相对简单而清晰，主要包括RFID标签、读写器、天线、中间件和应用软件等五部分。,2.1.1 RFID标签,标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个RFID标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，俗称电子标签或智能标签。RFID电子标签：主动式（有源）标签，被动式（无源）标签。工作原理：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。,RFID标签中存储一个唯一编码，通常为64bit、96bit甚至更高，其地址空间大大高于条码所能提供的空间，因此可以实现单品级的物品编码。图2-1是一款RFID标签芯片的内部结构图，主要包括射频前端、模拟前端、数字基带处理单元和EEPROM存储单元四部分。,图2-1 RFID标签芯片的内部结构示意图,RFID标签内部结构：,2.1.2 RFID读写器,RFID系统至少包含电子标签和读写器两部分。RFID读写器（阅读器）通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。读写器主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。一方面，RFID标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写器的射频模块中并转换为数字信号，再经过读写器的数字信号处理单元对其进行必要的加工整形，最后从中解调出返回的信息，完成对RFID标签的识别或读/写操作；另一方面，上层中间件及应用软件与读写器进行交互，实现操作指令的执行和数据汇总上传。,2.1.3 RFID天线,天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射出去的设备，是电路与空间的界面器件，用来实现导行波与自由空间波能量的转化。在RFID系统中，天线分为电子标签天线和读写器天线两大类，分别承担接收能量和发射能量的作用。在确定的工作频率和带宽条件下，天线发射射频载波，并接收从标签发射或反射回来的射频载波。目前，RFID系统主要集中在LF（135 kHz）、HF（13.56 MHz）、UHF（860960 MHz）和微波频段（2.45 GHz），不同工作频段的RFID系统天线的原理和设计有着根本上的不同。RFID读写器天线的增益和阻抗特性会对RFID系统的作用距离等产生影响，RFID系统的工作频段反过来对天线尺寸以及辐射损耗有一定要求。所以RFID天线设计的好坏关系到整个RFID系统的成功与否。,以UHF频段（900MHz）的天线为例，一般具有如下特征：足够的小以至于能够贴到需要的物品上 有全向或半球覆盖的方向性 提供最大可能的信号给卷标的芯片 无论物品什么方向，天线的极化都能与卡片阅读机的询问信号相匹配 具有鲁棒性（即控制系统在一定的参数摄动下，维持某些性能的特性）非常便宜,图2-2是不停车收费系统（ETC）应用示意图，在这个应用中很好的体现了天线的上述特征。,图2-2 不停车收费系统（ETC）应用示意图,2.1.4 RFID中间件,中间件是一种面向消息的、可以接收应用软件端发出的请求、对指定的一个或者多个读写器发起操作并接收、处理后向应用软件返回结果数据的特殊化软件。中间件在RFID应用中除了可以屏蔽底层硬件带来的多种业务场景、硬件接口、适用标准造成的可靠性和稳定性问题，还可以为上层应用软件提供多层、分布式、异构的信息环境下业务信息和管理信息的协同。,2.1.5 RFID应用软件,应用软件（Application Software）是直接面向RFID应用最终用户的人机交互界面，协助使用者完成对读写器的指令操作以及对中间件的逻辑设置，逐级将RFID原子事件转化为使用者可以理解的业务事件，并使用可视化界面进行展示。由于应用软件需要根据不同应用领域的不同企业进行专门制定，因此很难具有通用性。从应用评价标准来说，使用者在应用软件端的用户体验是判断一个RFID应用案例成功与否的决定性因素之一。,2.1.6 RFID系统工作原理,RFID系统基本工作原理是：读写器通过天线发出含有信息的一定频率的调制信号；当电子标签进入到读写器的工作区时，其天线通过耦合产生感应电流，从而为电子标签提供相应的能量，此时标签根据读写器发来的信息决定是否响应，是否发送数据；当读写器接收到电子标签发送过来的信号，经过解调和解码之后，将标签内部的数据识别出来。,图2-3 RFID工作原理图例,在RFID系统的五个组件中，通常来说，RFID标签、读写器和天线三部分的性能指标是设备选型和现场部署阶段所关注的主要对象，是解决RFID应用可靠性问题的主要挑战。而RFID中间件和应用软件的性能指标更多依赖于软件代码质量和网络架构的复杂度，一般在后期的系统集成阶段才会被关注。因此，在不同的阶段，使用者所关心的RFID对象也有所不同。,2.1.7 RFID的关键技术,RFID关键技术主要包括产业化关键技术和应用关键技术两方面。RFID产业化关键技术主要包括：标签芯片设计与制造：例如低成本、低功耗的RFID芯片设计与制造技术，适合标签芯片实现的新型存储技术，防冲突算法及电路实现技术，芯片安全技术，以及标签芯片与传感器的集成技术等。天线设计与制造：例如标签天线匹配技术，针对不同应用对象的RFID标签天线结构优化技术，多标签天线优化分布技术，片上天线技术，读写器智能波束扫描天线阵技术，以及RFID标签天线设计仿真软件等。,RFID标签封装技术与装备：例如基于低温热压的封装工艺，精密机构设计优化，多物理量检测与控制，高速高精运动控制，装备故障自诊断与修复，以及在线检测技术等。RFID标签集成：例如芯片与天线及所附着的特殊材料介质三者之间的匹配技术，标签加工过程中的一致性技术等。读写器设计：例如密集读写器技术，抗干扰技术，低成本小型化读写器集成技术，以及读写器安全认证技术等。,RFID应用关键技术主要包括：RFID应用体系架构：例如RFID应用系统中各种软硬件和数据的接口技术及服务技术等。RFID系统集成与数据管理：例如RFID与无线通信、传感网络、信息安全、工业控制等的集成技术，RFID应用系统中间件技术，海量RFID信息资源的组织、存储、管理、交换、分发、数据处理和跨平台计算技术等。RFID公共服务体系：提供支持RFID社会性应用的基础服务体系的认证、注册、编码管理、多编码体系映射、编码解析、检索与跟踪等技术与服务。RFID检测技术与规范：例如面向不同行业应用的RFID标签及相关产品物理特性和性能一致性检测技术与规范，标签与读写器之间空中接口一致性检测技术与规范，以及系统解决方案综合性检测技术与规范等。,2.2 RFID的工作频率,对一个RFID系统来说，它的频段概念是指读写器通过天线发送、接收并识读的标签信号频率范围，也就是所传输数据的载波频率范围。从应用角度来说，射频标签的工作频率也就是射频识别系统的工作频段，它直接决定系统应用的各方面特性，如系统工作原理(电感耦合还是电磁耦合)、识别距离、射频标签及读写器实现的难易程度和设备成本等方面特性。在RFID系统中，系统工作就像我们平时收听调频广播一样，射频标签和读写器也要调制到相同的频率才能工作。,RFID系统主要工作在以下四个频段：（1）低频段(30kHz300kHz)低频率的RFID系统主要是通过电感耦合的方式进行工作，也就是在读写器线圈和感应器(电子标签)线圈间存在着变压器耦合作用，通过读写器交变场的作用在感应器天线中感应的电压被整流，可作供电电压使用场区域能够很好的被定义，但是场强下降得太快。,（2）高频(13.56MHz)在该频率的感应器不再需要线圈进行绕制，可以通过腐蚀活着印刷的方式制作天线。感应器一般通过负载调制的方式 的方式进行工作。也就是通过感应器上的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化，实现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制。如果人们通过数据控制负载电压的接通和断开，那么这些数据就能够从感应器传输到读写器。,（3）甚高频(UHF,433MHz、860MHz960MHz)甚高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快，但是读取的区域不是很好进行定义。该频段读取距离比较远，无源可达10m左右。主要是通过电容耦合的方式进行实现。（4）微波(工作频率为2.45Hz或5.8Hz之间)这个频段的优势在于其受各种强电磁场（如电动机、焊接系统等）的干扰较小，识别距离介于高频和甚高频系统之间，而且标签可以设计得很小，但是成本较高。各频段特性的对比如表2-1所示：,表2-1 RFID频段特性对比表,2.3 RFID应用领域概述,射频识别技术以其独特的优势，逐渐地被广泛应用于工业自动化、商业自动化和交通运输控制管理等领域。随着大规模集成电路技术的进步以及生产规模的不断扩大，射频识别产品的成本将不断降低，其应用也将越来越广泛。射频识别技术在国外发展非常迅速，射频识别产品种类繁多。而在我国，由于射频识别技术起步较晚，应用的领域不是很广，除了在中国铁路应用的车号自动识别系统外，主要应用仅限于射频卡。RFID技术的典型应用主要在以下几方面：,(1)物流与供应链管理(2)工业制造业(3)交通运输(4)访问控制、资产管理(5)医疗健康(6)消费品质量跟踪(7)图书管理(8)其他应用RFID技术的应用领域如表2-2所示：,表2-2 RFID技术的应用领域,三、CVT-RFIDMCU-II实验系统简介,CVT-RFIDMCU-II教学实验系统如下图所示：,系统特色支持125KHz、13.56MHz、900MHz RFID实验，结合2.4GHz ZIGBEE无线传输，可以实现RFID和ZIGBEE的物联网组网通讯。支持125KHz只读卡、可读可写卡的操作实验，并且提供同步时钟、调制、解码输出测试点引脚。13.56MHz集成了ISO14443和ISO15693两种不同协议实验，对ISO14443标签进行识别、防冲突、密码验证、存储区读写、密码改写等操作，对ISO15693标签进行识别、静默、选择、复位、写AFI、锁AFI、读块、写块、写DSFID、锁DSFID、读系统信息、读安全状态、防碰撞实验等操作,ISO15693采用分离电路设计，使RFID读写器的内部结构更加清晰，结合示波器和逻辑分析仪，可以提取和展现出RFID系统中的所有射频信号，包括编码信号、载波信号、调制前信号、调制后信号、功率放大信号、标签返回信号、FSK解调信号、ASK解调信号。实验箱提供以上信号的测试引脚，加深学生对RFID各种信号的认识。各种不同频率的RFID实验切换方便，系统采用CPLD进行切换，在上位机软件进行设置即可。系统集成考勤管理、物流管理、图书管理三个综合实验，帮助学生了解RFID在生活中的各种应用。RFID系统可以和ZIGBEE无线传输网系统实现无缝连接，进行组网以及数据交换，实现真正意义的物联网系统。,系统主要硬件组成：（1）主处理器采用ATMEL的高性能AVR单片机ATMEGA128，主要处理RFID标签的读写操作、ZIGBEE模块的数据传输、键盘和显示电路的处理，以及和上位机的通信。系统有标准JTAG接口和ISP下载接口，方便程序的调试和下载。（2）CPLD采用ALTERA的MAX系列CPLD，型号为EPM7064STC44，完成系统和上位机通信串口的切换工作，以及各种不同频率的RFID实验切换。,图3-2 系统硬件原理框图,ISO15693硬件原理 采用模拟分立元件的设计方法，使RFID读写器的内部结构更加清晰，能提取和展现出RFID系统中整个的射频信号，包括编码信号、载波信号、调制信号、调制载波信号功率放大信号电子标签返回的信号、FSK解调信号和ASK解调信号。,图3-3 ISO15693硬件原理功能框图,ISO15693射频信号测量点：J8：Carrier测量点，射频发射的载波信号测量点。J9：FSK测量点，电子标签返回FSK放大后的信号测量点。J10：Modu测量点，射频发射的载波调制后信号测量点。J11：ASK测量点，电子标签返回ASK放大后的信号测量点。J12：RF_OUT测量点，射频发射/接受天线信号测量点。J19、J20：GND测量点，信号公共地。J21：MCU_TRIG测量点，处理器对载波信号进行调制的数字信号测量点。,图3-4 ISO15693信号测量点,125KHz信号测量点：J22：GND测量点，信号公共地。J23：RDY_CLK测量点，射频芯片返回给处理器的同步时钟 信号测量点。J24：MOD测量点，处理器发送的调制信号测量点。J25：DEMOD_OUT测量点，射频芯片返回给处理器的数据输出信号测量点。,图3-5 125KHz信号测量点,控制软件界面如图3-6所示:,图3-6 控制软件界面,CVT-RFIDMCU-II实验平台可以做的实验有：LF 125K，HF ISO14443，HF ISO15693，UHF 900M和Zigbee 2.4G。实验箱上电后，打开该控制软件，系统上电后默认的实验时LF 125K，如果想进行其它实验，点击对应的实验名称，进行实验设置即可。CVT-RFIDMCU-II实验箱上有两个串口：COM1和COM2，做LF 125K，HF ISO14443和HF ISO15693实验时，PC机连接实验箱的COM1；做UHF 900M和Zigbee 2.4G实验时，PC机连接实验箱的COM2。COM1还起到设置实验类型的作用，在做任何实验前，必须通过实验箱的COM1设置好实验类型后，再选择实验时使用哪个串口。软件的具体操作详见实验教程的实验章节部分。,四、标签存储结构介绍,4.1 125KHz标签简介实验中用到的125KHz 标签分只读卡和可读可写卡两种，这里对两种卡进行简单介绍：只读卡主要特征：64位EEPROM多种编码（Manchester，Bi-phase，miller，PSK，FSK）多种速率工作频率范围（100-150KHz）工作温度范围（-40到+85）存储器结构：64位的EEPROM由5个部分组成，其中9位用作数据头（全1），数据头后紧接着10组4位的数据，每4位数据跟着1位奇偶校验位，最后一行由4位奇偶校验位和1位停止位（停止位规定为0）组成，详细结构如表4-1所示：,125KHz只读卡存储区结构：,可读写卡主要特征：16个32位的数据块组成512位EEPROM32位密码读写保护32位唯一的ID码10位客户码锁定位可以将EEPROM的数据块变成只读模式多种编码（Manchester，Bi-phase，miller，PSK，FSK）多种速率工作频率范围（100-150KHz）工作温度范围（-40到+85）512位的EEPROM由16个32位的数据块组成，EEPROM的块被编号成0到15，每块的位被编号为位0到位31。访问总是从LSB开始的。这32bit的EEPROM字段，是以一个字段的写命令编程的。开始的两个块是被芯片制造商规划安排的只读块（块0和块1）。它们被分别写入有该芯片的类型、版本，客户码和唯一序列号（UID），再往下的3个块（块2到块4），用来定义器件的操作选项，分别为密码字段、保护字段和配置字段。块5到块15是用户可以自由使用的空间。详细结构如表4-2所示：,125KHz读写卡存储区结构：,4.2 ISO14443标签简介ISO14443实验使用Mifare one卡，Mifare one卡简称M1卡。容量为8K位EEPROM分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节,以块为存取单位每个扇区有独立的一组密码及访问控制每张卡有唯一序列号，为32位具有防冲突机制，支持多卡操作无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次工作温度：-2050(温度为90%),PET材料封装得M1卡，温度可达100。工作频率：13.56MHZ通信速率：106KBPS读写距离：10mm以内（与读写器有关）存储结构：（1）M1卡分为16个扇区，每个扇区由4块（块0、块1、块2、块3）组成，（我们也将16个扇区的64个块按绝对地址编号为063，存贮结构如图4-3所示：,M1卡存储区结构：,（2）第0扇区的块0（即绝对地址0块），它用于存放厂商代码，已经固化，不可更改。（3）每个扇区的块0、块1、块2为数据块，可用于存贮数据。数据块可作两种应用：用作一般的数据保存，可以进行读、写操作。用作数据值，可以进行初始化值、加值、减值、读值操作。（4）每个扇区的块3为控制块，包括了密码A、存取控制、密码B。具体结构如下：A0 A1 A2 A3 A4 A5 FF 07 80 69 B0 B1 B2 B3 B4 B5 密码A（6字节）存取控制（4字节）密码B（6字节）（5）每个扇区的密码和存取控制都是独立的，可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制。存取控制为4个字节，共32位，扇区中的每个块（包括数据块和控制块）的存取条件是由密码和存取控制共同决定的。,4.3 ISO15693标签简介 ISO15693标签使用I CODE 2电子标签，该标签支持ISO15693标准协议，是飞利浦公司生产的一种工作频率为1356 MHz的非接触式智能标签卡芯片，该芯片主要针对包裹运送、航空行李、租赁服务以及零售供应链管理等物流系统应用所新研发设计的一系列RFID射频识别芯片。数据和电能的供给非接触方式传输(无需电池供电)操作距离：可达到15 m(依赖天线几何尺寸和读写器功率)工作频率：1356 MHz(工业安全，许可世界范围自由使用)快速数据传送：达 到53 Kbits数据高度完整性：16bit CRC校验真正防冲突电子物品监测(EAS)支持应用程序系列标识符(AFl)数据储存格式标识符(DS FID)附加快速防冲突读写距离与读距离相同1024bit的EEPROM，共分为32块每块4字节(32bit),较高的12块为用户数据块超过10年的数据保持能力擦写周期大于十万次每个芯片具有不可改变的惟一的标识符(序列号)，保证了每个标签的惟一性每个块具有锁定机制(写保护)内存与数据格式：64位惟一的序列标识符(UID)根据ISOIEC15693-3协议，在生产过程期间已经被规划，而且以后不能被修改。64位标识符依据上述协议，以低位UIDO开始，以高位UID7结束。其中“块-1”为用户可设置的访问控制块，“块-2”为其他特殊功能设置块。1024 bit的EEPROM，共分为32块每块4字节(32 bit)，最低的4个块包含序列号、读写条件以及一些配置位。注意事项:鉴于有些指令的操作结果对电子标签的改动是不可逆的。同时，只有强制指令对不同厂家生产的标签，都能达到相同的执行效果，而可选指令需根据具体厂家生产的具体标签的数据手册执行，才能实现相应的功能。因此，强烈建议在使用各种命令前，先阅读ISO15693协议第三部分，了解相关指令的功能和产生的后果以及所用电子标签的具体数据手册。锁定块、锁定AFI和锁定DSFID这些命令执行后，锁定的部分被写保护，不能再写。,4.4 900MHz标签简介从逻辑上将900MHz标签存储器分为四个存储体，每个存储体可以由一个或一个以上的存储器组成。如图4-4所示。这四个存储体是：（1）保留内存：保留内存应包含杀死口令和访问口令。杀死口令应存储在00h至1Fn的存储地址内。访问口令应存储在20h至3Fn的存储地址内。（2）EPC存储器：EPC存储器应包含在00h至1Fn存储位置的CRC-16、在10h至1Fh存储地址的协议-控制(PC)位和在20h开始的EPC。PC被划分成10h至14Fh存储位置的EPC长度、15h至17Fh存储位置的RFU位和在18h至1Fh存储位置的编号系统识别(NSI)，CRC-16、PC、EPC应优先存储MSB(EPC的MSB应存储在20h的存储位置)。（3）TID存储器：TID存储器应包含00h至07n存储位置的8位ISO15963分配类识别(对于EPCglobal为111000102)、08h至13n存储位置的12位任务掩模设计识别(EPCglobal成员免费)和14h至1Fn存储位置的12位标签型号。标签可以在1Fn以上的TID存储器中包含标签指定数据和提供商指定数据(例如，标签序号)。（4）用户存储器：用户存储器允许存储用户指定数据。该存储器组织为用户定义。,900MHz标签存储区结构：,五、RFID通讯协议简介,RFID标准化工作最早可以追溯到20世纪90年代。1995年国际标准化组织ISO/IEC联合技术委员会JTCl设立了子委员会SC31（以下简称SC31），负责RFID标准化研究工作。SC31委员会由来自各个国家的代表组成，如英国的BSI IST34委员、欧洲CEN TC225成员。他们既是各大公司内部咨询者，也是不同公司利益的代表者。因此在ISO标准化制定过程中，有企业、区域标准化组织和国家三个层次的利益代表者。SC31子委员会负责RFID标准可以分为四个方面：数据标准（如编码标准ISO/IEC 15691、数据协议ISO/IEC 15692、ISO/IEC 15693，解决了应用程序、标签和空中接口多样性的要求，提供了一套通用的通信机制）、空中接口标准（ISO/IEC 18000系列）、测试标准（性能测试ISO/IEC 18047和一致性测试标准ISO/IEC 18046）、实时定位（RTLS）（ISO/IEC 24730系列应用接口与空中接口通信标准）方面的标准。为了更好地推动RFID新产业的发展，国际标准化组织ISO、以美国为首的EPCglobal、日本UID等标准化组织纷纷制定RFID相关标准，并在全球积极推广这些标准。,ISO/IEC 18000系列标准定义了RFID标签和读写器之间的信号形式、编解码规范、多标签碰撞协议，以及命令格式等内容，为所有RFID设备的空中接口通信提供了全面的指导。该标准具有广泛的通用性，覆盖了RFID应用的常用频段，如125134.2KHz、13.56MHz、433MHz、860960MHz、2.45GHz、5.8GHz等，主要有以下几部分组成：（1）ISO/IEC 18000-1 提供了基本的信息定义和系统描述。它规范了空中接口通信协议中共同遵守的读写器与标签的通信参数表、知识产权基本规则等内容。这样每一个频段对应的标准不需要对相同内容进行重复规定。（2）ISO/IEC 18000-2 定义了125134.2KHz的空中接口通信协议参数，规定了在标签和读写器之间通信的物理接口，读写器应具有与Type A(FDX)和Type B(HDX)标签通信的能力；规定了协议和指令以及多标签通信的防碰撞方法。,（3）ISO/IEC 18000-3定义了13.56MHz的空中接口通信协议参数，规定了读写器与标签之间的物理接口、协议和命令以及防碰撞方法。关于防碰撞协议可以分为两种模式，而模式1又分为基本型与两种扩展型协议（无时隙无终止多应答器协议和时隙终止自适应轮询多应答器读取协议）。模式2采用时频复用FTDMA协议，共有8个信道，适用于标签数量较多的情形。（4）ISO/IEC 18000-4定义了2.45GHz的空中接口通信协议参数，规定了读写器与标签之间的物理接口、协议和命令以及防碰撞方法。该标准包括两种模式，模式1是无源标签工作方式是读写器先讲；模式2是有源标签，工作方式是标签先讲。（5）ISO/IEC 18000-5定义了5.8GHz的空中接口通信协议参数，规定了读写器与标签之间的物理接口、协议和命令以及防碰撞方法。这些协议保证兼容的读写器和标签之间能够实现通信，该标准的制定工作目前已经停止。（6）ISO/IEC 18000-6定义了860960MHz的空中接口通信协议参数，规定了读写器与标签之间的物理接口、协议和命令以及防碰撞方法。（7）ISO/IEC 18000-7适用于超高频段433.92 MHz，属于有源电子标签。规定了读写器与标签之间的物理接口、协议和命令以及防碰撞方法。有源标签识读范围大，适用于大型固定资产的跟踪。,ISO15693协议简介,ISO15693 是一系列针对近距离（vicinity）RFID 的国际化、独立于厂商的标准。它工作于 13.56MHz，并使用磁场耦合读卡器(VCD)和卡片(VICC)。读取距离可达 1-1.5 米非接触智能卡，使用的频率为13.56MHz，设计简单让生产读卡器的成本比 ISO14443 低，大都用来做出入控制、出勤考核等，现在很多企业使用的门禁卡大都使用这一类的标准。由于这类卡可以以较大距离工作，故所需的场强（1.15-5 A/m）小于接近式卡片(1.5 to 7.5 A/m)。ISO 15693-1 这部分描述了物理层ISO 15693-2 这部分描述了射频的电源和信号界面ISO 15693-3 这部分描述了防冲突和传输协议这里主要简单介绍ISO15693-3部分，其它两部分参照ISO15693的协议。,下列缩略语适用于本部分：ASK移幅键控FSK移频键控EOF帧结束LSB最低有效位MSB最高有效位PPM脉冲位置调制RF射频SOF起始帧VCD附近式耦合设备VICC附近式集成电路卡1、数据编码数据编码采用脉冲位置调制。VICC应能够支持两种数据编码模式：256取1模式和4取1模式。VCD决定选择哪一种模式，并在帧起始（SOF）时给与VICC指示。实验箱使用4取1脉冲位置调制模式，这种模式一次决定2个位。4个连续的位对构成1个字节，首先传送最低的位对。,图5-1 4取1编码模式,例如：图5-2示出了VCD传送E1=(11100001)b=225。,图5-1 4取1编码示例,2、选择帧 选择帧为了容易同步和不依赖协议。帧由帧起始（SOF）和帧结束（EOF）来分隔，使用编码违例来实现此功能。这里介绍4取1模式的选择帧，如图5-2和图5-3所示：,图5-2 4取1模式的开始帧,图5-3 4取1模式的结束帧,3、VICC状态一个VICC可能处于以下4种状态中的一种：断电：当VICC不能被VCD激活的时候，它处于断电状态。准备：当VICC被VCD激活的时候，它处于准备状态。选择标志没有置位时，它将处理任何请求。静默：当VICC处于静默状态，目录标志没有设置且寻址标志已设置情况下，VICC将处理任何请求。选择：只有处于选择状态的VICC才会处理选择标志已设置的请求。断电、准备和安静状态的支持是强制性的。选择状态的支持是可选的。,4、命令协议定义了四种命令：强制的、可选的、定制的、私有的。（1）强制的 命令码范围从 01 到 1F。所有VICCs都支持强制命令码。（2）可选的 命令码范围从 20 到 9F。VICCs可以有选择地支持可选的命令码。假如某个VICC不支持一个可选的命令，并且寻址标志或选择标志已设置，它可能会返回一个错误码（“不支持”）或保持静默。（3）定制的 命令码范围从 A0 到 DF。VICCs支持定制命令，在它们的可选范围内，执行由制造商规定的功能。（4）私有的 命令码范围从 E0 到 FF。这个命令方便IC和VICC制造商用于各种目的的应用，如测试、系统信息编程等等。,ISO15693协议命令编码表,六、CVT-RFIDMCU-II实验操作,125KHz RFID实验操作13.56MHz ISO14443实验操作13.56MHz ISO15693实验操作900MHz RFID实验操作2.4GHz ZIGBEE实验操作考勤管理系统实验物流管理系统实验图书管理系统实验,七、AVR编译环境介绍,编译环境：ICCV7ICCV7使用简介如何新建工程ISO1443 demo程序演示AVR单片机烧写软件：PonyProg2000PonyProg2000使用简介,八、ISO15693寻卡命令分析,根据ISO15693标准协议，识别标签分单卡识别和多卡识别两种，每种识别模式下，可以选择是FSK调制还是ASK模式。单卡识别时只能放一张标签在天线感应区内，同时识别两张以上标签时会发生碰撞；多卡识别具有防碰撞功能，所以可以同时识别多张标签，理论上可以一次识别16张不同标签。考虑到天线感应区大小，具体的识别数量根据实验情况确定。关于防碰撞的具体过程参见标准协议。打开控制软件，切换到HF ISO15693实验模式下，把ISO15693标签放到ISO15693的天线感应区内，选择FSK模式，启动自动识别标签。操作界面如图8-1所示，信息栏会打印出找到的标签号。,图8-1 FSK模式下INVENTORY命令实验,从图8-1的信息栏里可以看出：“执行时间：11:50:56”发送的内容可以分解为：帧头43BC；帧长度0D，即整个发送的数据包长度为13个字节，包含帧头和CRC校验；模块类型03，表示当前的实验是“HF ISO15693”实验；数据06 01 27 01 00 2A 50，其中06为数据的长度，01为命令序号，27 01 00 2A 50中的27为表9-2-1目录请求格式的标志，表示当前启动的识别是单卡识别、选择FSK模式进行通信，01 为请求格式的目录，00 为请求格式的Mask长度，2A 50为请求格式的CRC，请求格式的具体定义参见第6.3.7节；CRC校验22 12。“执行时间：11:50:57”接收的内容可以分解为：帧头43BC；帧长度14，即整个发送的数据包长度为20个字节，包含帧头和CRC校验；模块类型03，表示当前的实验是“HF ISO15693”实验；数据0D 01 00 00 66 78 D9 12 00 01 04 E0 A2 7A，其中0D为数据的长度，01为命令序号，后面紧跟的两个00分别为表9-2-2目录响应格式的标签返回标志和DSFID值，后面8个字节数据为识别到的标签号UID，低位在前，高位在后，组合得到的标签号即：E004010012D97866，在右上方的信息栏可以看到该标签号已经被打印出来，A2 7A为响应格式的CRC，响应格式的具体定义参见ISO15693标准协议第三部分。,观测信号，如图8-2所示。图8-2 FSK模式下的标签识别实验波形 在图8-2中，CH1通道是标签返回的信号，即VICC到VCD，CH2是触发信号，即VCD到VICC帧。关于VCD和VICC之间的通讯信号接口参见标准协议，结合示波器观测的波形，分析ISO15693标准协议中的标签识别部分。,除了可以采用示波器观测射频信号外，还可以使用逻辑分析仪对射频编码、解码的数字信号进行采集分析，如图8-3所示。,图8-3 逻辑分析仪采集的编码数字信号,