射頻識別技術漫談(24)——ISO15693的防沖突與傳輸協(xié)議

遵守ISO15693協(xié)議的電子標簽都有一個8字節(jié)共64bit的全球唯一序列號(UID),這個UID一方面可以使全球范圍內(nèi)的標簽互相區(qū)別，更重要的是可以在多標簽同時讀寫時用于防沖突。8字節(jié)UID按權重從高到低標記為UID7--UID0，其中UID7固定為16進制的E0H，UID6是標簽制造商的代碼，例如NXP的代碼為04H,TI的代碼為07H;UID5為產(chǎn)品類別代碼，比如ICODE SL2 ICS20是01H,Tag-it HF-I Plus Chip為80H,Tag-it HF-I Plus Inlay為00H。剩下的UID4-UID0為制造商內(nèi)部分配的號碼。
電子標簽數(shù)量眾多，應用范圍極為廣泛。為了區(qū)分不同行業(yè)中的電子標簽，ISO用一個字節(jié)的AFI(Application family identifier)來區(qū)分不同行業(yè)中的電子標簽。AFI的高半字節(jié)表示主要行業(yè)，低半字節(jié)表示主要行業(yè)中的細分行業(yè)。其中AFI=00H表示所有行業(yè)。需要注意的是并不強制要求電子標簽支持AFI，電子標簽是否支持AFI是可選的，在收到"Inventory"清點命令后，如果標簽不支持AFI，則標簽必須立刻做出應答；如果支持AFI，則只有收到的AFI與標簽存儲的AFI一致才做出應答。
15693國際標準還規(guī)定了一個字節(jié)的可選的數(shù)據(jù)存儲格式識別符(DSFID)，用來區(qū)分標簽中不同的數(shù)據(jù)存儲格式。如果標簽支持DSFID，在清點命令中標簽將返回一個非零的DSFID，讀寫器可據(jù)此判斷射頻場中的標簽是否具有期望的數(shù)據(jù)格式。
電子標簽的內(nèi)存最大可達8K字節(jié)，以數(shù)據(jù)塊(Block)為單位進行管理，標簽內(nèi)最多可以有256個數(shù)據(jù)塊，每個數(shù)據(jù)塊最大可以有32字節(jié)。數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容可以鎖定以防止修改。
讀寫器與標簽之間的數(shù)據(jù)交流使用"命令-應答"的方式，如下所示：
命令：標志(Flags)+命令碼(Command code)+參數(shù)(parameters)+數(shù)據(jù)(Application data)+校驗(CRC16)
應答：標志(Flags) +參數(shù)(parameters)+數(shù)據(jù)(Application data)+校驗(CRC16)
可見應答除了沒有應答碼之外，結(jié)構(gòu)與命令碼類似。每一條命令及其應答都使用CRC校驗以保證數(shù)據(jù)的完整性。讀寫器可以發(fā)出一條請求后讓射頻場內(nèi)的所有電子標簽同時應答(Addressed mode)，也可以指定一個電子標簽應答(Non-addressed mode)。在Non-addressed模式下，可以使用兩種方法指定一個電子標簽，一種是命令中給出電子標簽的唯一序列號UID，另一種是命令中不給出 UID，而是在之前的步驟中先選中一個標簽，使其處于選中(select)狀態(tài)，然后命令中指明僅要求處于選中狀態(tài)的標簽做出應答。
ISO15693電子標簽的防沖突與ISO14443A中基于位的防沖突類似。其最根本的一點就是基于標簽有一個全球唯一的序列號。因為序列號的唯一性，所以全球范圍內(nèi)的任意兩個標簽，其64bit的序列號中總有一個bit的值是不一樣的，也就是說任意兩個標簽的序列號總有一個bit上一個是“0”，另一個是“1”。防沖突的過程可以1位1位的進行，也可以4位4位的進行。具體的原理參見位和時隙相結(jié)合的防沖突機制。
電子標簽支持的命令可以分為強制(Mandatory)命令、可選(Optional)命令和用戶(Custom)命令三種。強制命令和可選命令的功能和格式在標準中都有明確而詳細的定義，用戶命令則由標簽制造商制定。
強制命令有兩個：清點(Inventory)和保持靜默(Stay quiet),標簽必須支持。標簽最基本的功能是可以通過防沖突送出一個標簽識別號，這兩個命令就是實現(xiàn)這個功能的。如果磁場中有多個標簽，使用清點命令可以得到一個標簽UID，然后使用保持靜默命令使其休眠；然后再使用清點命令可以得到下一個標簽UID，依次類推，從而實現(xiàn)對射頻場中的所有標簽實現(xiàn)清點輪詢。
可選命令是否支持由標簽制造商決定，可以分為以下4類：
1.對整個標簽操作：選擇(Select)、復位(Reset to ready)、讀取系統(tǒng)信息(Get system information)；
2.對標簽數(shù)據(jù)塊操作：讀單塊(Read single block)、寫單塊(Write single block)、鎖數(shù)據(jù)塊(Lock block)、讀多塊(Read multiple blocks)、寫多塊(Write multiple blocks)、讀多塊安全狀態(tài)(Get multiple block security status)；
3.對AFI操作：寫AFI(Write AFI)、鎖定AFI(Lock AFI)；
4.對DSFID操作：寫DSFID(Write DSFID)、鎖定DSFID(Lock DSFID)。

審核編輯 黃宇