射頻識(shí)別技術(shù)漫談(24)——ISO15693的防沖突與傳輸協(xié)議

遵守ISO15693協(xié)議的電子標(biāo)簽都有一個(gè)8字節(jié)共64bit的全球唯一序列號(hào)(UID),這個(gè)UID一方面可以使全球范圍內(nèi)的標(biāo)簽互相區(qū)別，更重要的是可以在多標(biāo)簽同時(shí)讀寫(xiě)時(shí)用于防沖突。8字節(jié)UID按權(quán)重從高到低標(biāo)記為UID7--UID0，其中UID7固定為16進(jìn)制的E0H，UID6是標(biāo)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(lèi)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(hào)碼。
電子標(biāo)簽數(shù)量眾多，應(yīng)用范圍極為廣泛。為了區(qū)分不同行業(yè)中的電子標(biāo)簽，ISO用一個(gè)字節(jié)的AFI(Application family identifier)來(lái)區(qū)分不同行業(yè)中的電子標(biāo)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(xì)分行業(yè)。其中AFI=00H表示所有行業(yè)。需要注意的是并不強(qiáng)制要求電子標(biāo)簽支持AFI，電子標(biāo)簽是否支持AFI是可選的，在收到"Inventory"清點(diǎn)命令后，如果標(biāo)簽不支持AFI，則標(biāo)簽必須立刻做出應(yīng)答；如果支持AFI，則只有收到的AFI與標(biāo)簽存儲(chǔ)的AFI一致才做出應(yīng)答。
15693國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了一個(gè)字節(jié)的可選的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式識(shí)別符(DSFID)，用來(lái)區(qū)分標(biāo)簽中不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式。如果標(biāo)簽支持DSFID，在清點(diǎn)命令中標(biāo)簽將返回一個(gè)非零的DSFID，讀寫(xiě)器可據(jù)此判斷射頻場(chǎng)中的標(biāo)簽是否具有期望的數(shù)據(jù)格式。
電子標(biāo)簽的內(nèi)存最大可達(dá)8K字節(jié)，以數(shù)據(jù)塊(Block)為單位進(jìn)行管理，標(biāo)簽內(nèi)最多可以有256個(gè)數(shù)據(jù)塊，每個(gè)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(xiě)器與標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)交流使用"命令-應(yīng)答"的方式，如下所示：
命令：標(biāo)志(Flags)+命令碼(Command code)+參數(shù)(parameters)+數(shù)據(jù)(Application data)+校驗(yàn)(CRC16)
應(yīng)答：標(biāo)志(Flags) +參數(shù)(parameters)+數(shù)據(jù)(Application data)+校驗(yàn)(CRC16)
可見(jiàn)應(yīng)答除了沒(méi)有應(yīng)答碼之外，結(jié)構(gòu)與命令碼類(lèi)似。每一條命令及其應(yīng)答都使用CRC校驗(yàn)以保證數(shù)據(jù)的完整性。讀寫(xiě)器可以發(fā)出一條請(qǐng)求后讓射頻場(chǎng)內(nèi)的所有電子標(biāo)簽同時(shí)應(yīng)答(Addressed mode)，也可以指定一個(gè)電子標(biāo)簽應(yīng)答(Non-addressed mode)。在Non-addressed模式下，可以使用兩種方法指定一個(gè)電子標(biāo)簽，一種是命令中給出電子標(biāo)簽的唯一序列號(hào)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(gè)標(biāo)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(biāo)簽做出應(yīng)答。
ISO15693電子標(biāo)簽的防沖突與ISO14443A中基于位的防沖突類(lèi)似。其最根本的一點(diǎn)就是基于標(biāo)簽有一個(gè)全球唯一的序列號(hào)。因?yàn)樾蛄刑?hào)的唯一性，所以全球范圍內(nèi)的任意兩個(gè)標(biāo)簽，其64bit的序列號(hào)中總有一個(gè)bit的值是不一樣的，也就是說(shuō)任意兩個(gè)標(biāo)簽的序列號(hào)總有一個(gè)bit上一個(gè)是“0”，另一個(gè)是“1”。防沖突的過(guò)程可以1位1位的進(jìn)行，也可以4位4位的進(jìn)行。具體的原理參見(jiàn)位和時(shí)隙相結(jié)合的防沖突機(jī)制。
電子標(biāo)簽支持的命令可以分為強(qiáng)制(Mandatory)命令、可選(Optional)命令和用戶(Custom)命令三種。強(qiáng)制命令和可選命令的功能和格式在標(biāo)準(zhǔn)中都有明確而詳細(xì)的定義，用戶命令則由標(biāo)簽制造商制定。
強(qiáng)制命令有兩個(gè)：清點(diǎn)(Inventory)和保持靜默(Stay quiet),標(biāo)簽必須支持。標(biāo)簽最基本的功能是可以通過(guò)防沖突送出一個(gè)標(biāo)簽識(shí)別號(hào)，這兩個(gè)命令就是實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的。如果磁場(chǎng)中有多個(gè)標(biāo)簽，使用清點(diǎn)命令可以得到一個(gè)標(biāo)簽UID，然后使用保持靜默命令使其休眠；然后再使用清點(diǎn)命令可以得到下一個(gè)標(biāo)簽UID，依次類(lèi)推，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻場(chǎng)中的所有標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)清點(diǎn)輪詢。
可選命令是否支持由標(biāo)簽制造商決定，可以分為以下4類(lèi)：
1.對(duì)整個(gè)標(biāo)簽操作：選擇(Select)、復(fù)位(Reset to ready)、讀取系統(tǒng)信息(Get system information)；
2.對(duì)標(biāo)簽數(shù)據(jù)塊操作：讀單塊(Read single block)、寫(xiě)單塊(Write single block)、鎖數(shù)據(jù)塊(Lock block)、讀多塊(Read multiple blocks)、寫(xiě)多塊(Write multiple blocks)、讀多塊安全狀態(tài)(Get multiple block security status)；
3.對(duì)AFI操作：寫(xiě)AFI(Write AFI)、鎖定AFI(Lock AFI)；
4.對(duì)DSFID操作：寫(xiě)DSFID(Write DSFID)、鎖定DSFID(Lock DSFID)。

審核編輯 黃宇