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XRA00射频识别(RFID)芯片的原理及应用

作者:时间:2005-06-13来源:网络收藏
摘要:是意法半导体公司推出的一个甚高频(UHF)存储器,可用于设计感应式系统。文中介绍了的基本工作,给出了它作为电子标签在消费品零售和行李搬运领域的典型

关键词:);甚高频(UHF);;EPCglobal 1类规范

(Radio Frequency IDentification)常被称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡等。一套完整的RFID系统通常由Reader(读卡器)和Transponder(应答器)两部分组成。正常工作时,由Reader发射一特定频率的无线电能量波给Transponder,以驱动Transponder电路并将内部的ID Code送出,同时Read-er接收此ID Code。Transponder的特殊之处在于无需电池、免接触、免刷卡?故不怕脏污,其晶片密码为世界唯一,无法复制,安全性高,寿命长。文中以意法半导体(ST)公司推出的甚高频RFID存储器XRA00为例来介绍识别芯片的工作

1 XRA00的主要特点

XRA00是一个工作在甚高频的用于识别的应答器或标签集成电路。该芯片具有以下特点:

●完全符合EPCglobal 1.0规范;

●采用868MHz ISM 频带和15MHz ISM 频带甚高频载波频率;

●接收信号是异步脉宽调制(PWM)脉冲编码的50%到100%幅度键控(ASK)调制信号,应答为双相空间编码信号;

●内含带锁存的128位EEPROM和96位ePC;

●具有库存、读取、编程和擦除功能;

●提供删除命令;

●采用标准30ms编程时间;

●可循环擦写10000次以上;

●数据可保存40年以上。

2 性能概述

XRA00的逻辑框图如图1所示,其中AC0和AC1为天线连接点。和天线连接之后,XRA00便可以从读卡器辐射的射频能量中获得工作所需的电源。如果需要,用户可通过XRA00中的非易失性存储器为标签编程,XRA00只有在接收到读卡器有效的正确命令之后才会对读卡器做出应答。

此外,ARX00内部还有一个针对RFID的噪声应用环境的快速防冲突协议,该协议完全符合自动识别中心1类甚高频规范。

3 工作过程

当ePC信息写入之后,对EEPROM中的锁存位进行编程可保护芯片中的数据。此时XRA00即进入用户模式。在用户模式下,ERASEID、 PROGRAM-MEID和VERIFYID等命令通常未被激活,XRA00只对防冲突命令做出响应。此时,XRA00芯片支持SCROLLID、SCROLLALLID、PINGID、QUIET、TALK、KILL、ERASEID、 PROGRAMMEID和VERIFYID等命令,每个命令的含义如表1所列。

表1 XRA00支持的命令

SCROLLID XRA00匹配数据,返回整个ID代码作为应答
SCROLLALLID XRA00不进行辨别,返回整个ID代码作为应答
PINGID 用于多XRA00时防冲突的情况,XRA00匹配数据并在特定的时间段做出响应
QUIET XRA00匹配数据,进入休眠状态,不再响应读卡器的命令,直到接收到Talk命令或失去电源能量
TALK XRA00匹配数据,进入工作状态,响应读卡器的命令
KILL XRA00永久删除存储器内ID代码和所有数据
ERASEID 擦除XRA00内部存储器内容
PROGRAMMEID 在没有锁存的状态下对XRA00内部存储器编程(一次16位)
VERIFYID 校验XRA00存储器中的所有数据位,确保正确编程

在进行射频识别时,读卡器和XRA00之间一般按照如下步骤进行对话:首先,读卡器辐射的甚高频工作场使XRA00获得应答所需的电源能量,并使其进入激活状态,准备接收读卡器的命令;然后,读卡器发射包含命令的信号并等待XRA00的应答;最后由XRA00根据接收到的命令发射应答信号。这种工作方式被称为RTF(Reader Talk First)。

4 存储器映射

XRA00内部的128位存储器共分八个块,每块16位。XRA00的内部存储器映射如图2所示。读取时每一位可以单独读取,写入则可按照每块16位的方式写入。其中第一个存储器块用来存储ePC规范定义的CRC(循环冗余校验码),接下来六个块全都用来存储库存序列号中用到的96位产品代码,最后一块由8位删除代码和8个锁存位公用,其中8个锁存位用于保护存储器里的数据。

5 典型应用

RFID可广泛应用于动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理等。

XRA00功能齐全、成本低廉,特别适用于消费品零售和行李搬运领域的物品跟踪。过去一直采用条形码的方式监控这些应用,而ePC标签则可实现自动化的非视线阅读和唯一识别。

XRA00为超长射程器件类芯片,从阅读器到芯片的操作距离长达10米。XRA00的这种甚高频技术十分适合美国市场的902-928MHz频带和欧洲市场的866-868MHz频带。此外,这款器件内的非易失性存储器还可以使用户能够在供应链的应用点来为标签进行编程,同时允许给一个特殊的物品分配一个专用代码,或者在标签通过系统时更改标签内的数据,其典型编程时间为30ms。

XRA00全面支持EPCglobal Class 1b防冲突协议,由于多个标签常处于同一个阅读器射程范围内(如零售商业环境),因而在这种情况下就需要防冲突机制。XRA00芯片提供的删除命令(通常叫做“隐私”命令)可在工作期结束(如当顾客离开商店时)时永久地禁用该器件。

6 结束语

成本低廉的RFID IC特别适合大批量的电子条形码应用,XRA00以其低廉的成本和强大的功能极有可能成为现在广泛使用的条形码的替代品。



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