RFID原理及应用计算机科学与技术学院 宋洪涛nRFID技术概述(2)nRFID系统的通信原理(2)nRFID标签与读写器(8)nRFID标准化(6)nRFID的中间件及体系结构(2)nRFID系统中的关键技术(4)nRFID技术应用案例(2)n课堂讨论（6学时）n2.4GHz有源RFID系统设计与实验(8)目录 4.1 RFID的标准体系4.1.1 标准的作用1.促进：使不同企业生产的产品互相兼容，提高技 术的可信度。2.协调：同一领域中不同标准的技术相同，不同的标 准之间彼此相互认同。3.优化：单个标准技术不一定是最高水平，但所有标 准技术整合起来形成的标准体系将是最优水平。4.限制与垄断：行业寡头通过推出行业标准控制竞争 ；各国利用标准的不同保护本国的民族工业。4.1 RFID的标准体系4.1.2 RFID的三大标准体系1.ISO(国际标准化组织)/IEC（国际电工委员会）2.EPCgloble（美国统一编码委员会UCC+国际物品 编码协会EAN）3.UID（泛在识别【Ubiquitous ID】,日本）4.1 RFID的标准体系EPCgloble（Electronic Product Code）l读写器读取EPC标签信息，送入互联网EPC体系中 PML（Physical Mark-up Language，实体标记语 言）服务器后，实现对物品信息的采集和追踪。l利用EPC体系的网络中间件等，实现对所采集的 EPC标签信息的利用。l通常条码系统只能表示A公司的B类产品，而EPC系 统可以表示A公司于B时间在C地点生产的D类产品 的第E件4.1 RFID的标准体系ONS（对象名称解析服务）实体标记语言服务器本地数据库数据处理终端本地网络 追踪EPC编 码表示物品 的相关信息EPC编码射频 识别 系统射频读写器EPC标签射频读写器EPC标签信 息 网 络 系 统EPC系统构成信息网络系统由本地网络和全球互联网组成 ，是实现信息管理、信息流通的功能模块。 在互联网基础上通过EPC中间件、ONS和 EPC信息服务（ IS）实现全球实物互联.EPCIS：模块化可扩展的数据和服务接口， 是EPC数据在企业内外共享。4.1 RFID的标准体系EPC编码体系标 头厂商识别 码对象分类代 码序列号EPC- 9682824364.1 RFID的标准体系UID（Ubiquitous Identification）l泛在识别码 U-code泛在通信器 UCU-code标 签产品U-codeU-code解析服务器信息系统服务器无线通信存储U-code相 关信息，防复 制伪造对UID相关信 息服务的系统 地址进行检索 的分散型目录 服务系统4.1 RFID的标准体系UID编码编码类别标识编码的内容 （长度可变）物品的唯一标 识基本代码长度128字节，可以以128字节为单位扩充。兼容如条码、ISBN码 、IP地址等多种已有ID代码编码体系。4.1 RFID的标准体系4.1.3 ISO/IEC RFID标准体系4.1 RFID的标准体系4.1.4 ISO/IEC 技术标准4.1 RFID的标准体系4.1.5 ISO/IEC 18000空中接口技术标准 1.18000-1:空中接口一般参数 2.18000-2：低于135KHz空中接口参数 3.18000-3：13.56MHz空中接口参数 4.18000-4：2.45GHz空中接口参数 5.18000-5：5.85GHz空中接口参数 6.18000-6：860-960MHz空中接口参数 7.18000-7：433.92MHz空中接口参数4.1 RFID的标准体系4.1.6 ISO/IEC 非接触式智能卡标准 1.14443:近耦合，非接触集成电路卡，100/Fc4.3 非接触式智能卡(重点)4.3.3.3 B型PICCu 状态图 N:读写器可提供的时隙数 R:PICC选择的随机数 n)AFI:(不)匹配AFI (n)Slot-MARKER：(不)匹配 时间槽的Slot-MARKER命令 HLTB(n)PUPI) ：(不)匹配 PUPI的HLTB命令 ATTRIB(n)PUPI) ：(不)匹配 PUPI的ATTRIB命令 Error：发生错误或非期望帧4.3 非接触式智能卡(重点)4.3.3.3 B型PICCu 初始化和防碰撞及协议激活 u REQB/WUPB command format05预选应用者 ，“00” 表示 所有000b4 = (0)b 定义 REQB: PICCs 在 IDLE or READY 处理命令. b4 = (1)b 定义WUPB: PICCs 在 IDLE state 或READY 或 HALT 处理该命令 b5表示PCD是否支持扩展的ATQB（请求应答，对REQB和Slot-MARKER的响应 ）4.3 非接触式智能卡(重点)4.3 非接触式智能卡(重点)4.3.3.3 B型PICCu 初始化和防碰撞及协议激活 u Slot-MARKER command u REQB/WUPB命令后, PCD 发送多达Slot-MARKER 命 令来定义时隙的开始. u PCD 接收到 ATQB之后,或限定时间没有接收到ATQB 之前发送APn = (nnnn 0101)b4.3 非接触式智能卡(重点)4.3.3.3 B型PICCu 初始化和防碰撞及协议激活 u ATQB response format上电到空闲的时候 动态随机产生的用 于防冲突中区别 PICC的伪码高有效半字节0-F分别表示0- 15种应用4.3 非接触式智能卡(重点)4.3.3.3 B型PICCu 初始化和防碰撞及协议激活 u ATQB response format4.3 非接触式智能卡(重点)4.3.3.3 B型PICCu 初始化和防碰撞及协议激活u ATTRIB command format（选择PICC命令 ）PUPI in the ATQB确认协议类型及 给出min TR2定义逻辑地址更多信息4.3 非接触式智能卡(重点)4.3.3.3 B型PICCu 初始化和防碰撞及协议激活 u Answer to ATTRIB commandMBLI = 0 ： PICC 内部缓存不提供信息; MBLI 0：表示内部缓存长度 (PICC Maximum Frame Size) x 2(MBLI 1)4.3 非接触式智能卡(重点)4.3.3.3 B型PICCu 初始化和防碰撞及协议激活 u HLTB command and Answer4.3 非接触式智能卡(重点)以概率1/N响应4.3 非接触式智能卡(重点)4.3.4 数据传输协议 u 14443-4定义数据传输协议的结构及传输故障处理 u 协议结构与接触式智能卡协议（7816-3）非常相似 u 协议的作用是控制读写器与PICC之间的数据传输： 自动对数据字节正确寻址、对超大数据字节进行分 配和时序传输（级联或链接）、对时间特性进行监 控等（FWT帧等待等）及传输纠错4.4 非接触式智能卡（15693）ISO/IEC 15693: 识别卡-非接触式集成电路卡-疏 耦合卡的作用原理和工作参数(Vicinity Card) 第一部分：物理特性 第二部分：空中接口与初始化 第三部分：防碰撞和传输协议4.4 非接触式智能卡（15693） 4.4.1 物理特性卡尺寸：7810,ID-14.4 非接触式智能卡（15693） 4.4.2 空中接口与初始化 n 频率 13.56MHz，典型线圈3-6匝 n 读写器产生的磁场强度不得超过极限值150ma/mH 5A/m(对比14443:1.5 7.5A/m)4.4 非接触式智能卡（15693） 4.4.2 空中接口与初始化4.4.2.1 读写器(VCD)到智能卡(VICC)的数据传输编编 码码 调调制256取1 PPM 4取1 PPM10% ASK长长距离模式优优 先 100% ASK短距离或读读写 器遮蔽优优先PICC必须分别支持以上两种编码与调制方式！4.4 非接触式智能卡（15693） 4.4.2 空中接口与初始化4.4.2.1 读写器(VCD)到智能卡(PICC)的数据传输100% ASK4.4 非接触式智能卡（15693） 4.4.2 空中接口与初始化4.4.2.1 读写器(VCD)到智能卡(PICC)的数据传输10% ASK4.4 非接触式智能卡（15693） 4.4.2 空中接口与初始化4.4.2.1 读写器(VCD)到智能卡(VICC)的数据传输 256取1的PPM通过控制在0-255范围的脉冲位置来表示传输的数据值。 数据传输速率：1s/4.833ms*8 = 1.65kbps 如果用9.44us从0开始编号，调制脉冲只出 现在奇数时间段4.4 非接触式智能卡（15693）4.4.2 空中接口与初始化4.4.2.1 读写器(VCD)到智能卡(VICC)的数据传输 256取1的PPM 信息块结构：4.4 非接触式智能卡（15693） 4.4.2 空中接口与初始化4.4.2.1 读写器(VCD)到智能卡(PICC)的数据传输 4取1的PPM：脉冲的时间位置代表传输的数值0-3 一个字节传输时间75.52us 数据传输速率 = 1/75.52us*2 = 26.48kbps4.4 非接触式智能卡（15693） 4.4.2 空中接口与初始化4.4.2.1 读写器(VCD)到智能卡(VICC)的数据传输 例：传输E1 = （11100001）b = 225SOFEof同2564.4 非接触式智能卡（15693） 4.4.2 空中接口与初始化4.4.2.2 VICC到VCD的数据传输 副载波调制+曼彻斯特编码 副载波调制利用100% ASK或FSK调制 VICC总是支持两种方法ASK（开关键 控）FSK副载波频率 Fc =13.56MHz的分 频比423.75kHz Fc/32423.75/484.28k Hz Fc/32;Fc/28相比14443副载波 频率848KHz4.4 非接触式智能卡（15693） 4.4.2 空中接口与初始化4.4.2.2 VICC到VCD的数据传输ASK 逻辑0ASK 逻辑1423.75kHz423.75kHz4.4 非接触式智能卡（15693） 4.4.2 空中接口与初始化4.4.2.2 VICC到VCD的数据传输8脉冲 423.75kHz9脉冲 484.28kHz9脉冲 484.28kHz8脉冲 423.75kHzFSK 逻辑0FSK 逻辑14.4 非接触式智能卡（15693）4.4.2 空中接口与初始化4.4.2.2 VICC到VCD的数据传输ASK模式SOF FSK模式SOF 484.28kHz423.75kHz逻辑1（9 + 8）4.4 非接触式智能卡（15693） 4.4.2 空中接口与初始化4.4.2.2 VICC到VCD的数据传输ASK模式EOF FSK模式EOF 484.28kHz423.75kHz逻辑0（8 + 9）4.4 非接触式智能卡（15693） 4.4.3 防碰撞 UID（unique identifier） 64bit IC生产厂家设定的恒定不变的数值 在防碰撞循环及一对一交换数据时对VICC寻址ISO7816-648bit唯一序列码4.4 非接触式智能卡（15693） 4.4.3 防碰撞 DSFID（Data Storage Format Identifier） 指示VICC存储的组织形式 可通过命令编程或锁定 如果VICC不支持DSFID，响应为00 VICC存储组织 多达256个块可被寻址 块大小可达256bit 最大存储容量为8kBytes4.4 非接触式智能卡（15693） 4.4.3 防碰撞 询问格式（Request Format）SOFFlagsCommand c