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RFID常用的国际标准（一）

已有 790 次阅读 2009-09-18 10:00 标签: 国际标准 RFID

目前常用的RFID国际标准主要有用于对动物识别的ISO11784和ISO11785，用于非接触智能卡的ISO10536（Close coupled cards）、ISO15693（Vicinity cards）、ISO14443(Proximity cards),用于集装箱识别的ISO10374等。下面对常见的国际标准进行简单的介绍。

1 动物识别——国际标准ISO 11784、ISO 11785、ISO 14223

国际标准ISO 11784和ISO11785涉及了应用射频识别系统对动物进行识别。

ISO 11784：动物的射频识别——代码结构。

ISO 11785：动物的射频识别——技术标准。

ISO 14223-1：动物的射频识别——空气接口。

IS0 14223-2：动物的射频识别——协议定义。

标准中没有对应答器(电子标签)样式尺寸加以规定，因此可以设计成适合于所涉及的动物的各种形式，如玻璃管状、卫标或项圈等。为了识别牛、马和羊，通常使朋可以注射到脂肪组织内的小型无菌玻璃电子标签，也可以使用耳电子标签或颈圈。

1.1 代码结构——国际标准ISO 11784

动物识别代码总共由64位(8个字节)组成。表9.1给出了各位的含义。

各国国内识别代码由该国自行管理。27到64位也可以分配用于区别不同的动物的类型、品种、所在区域、饲养者等等。这些在此标签内没有做出规定。

1.2 技术标准——国际标准ISO 11785

ISO 11785技术标准规定了电子标签的数据传输方法和读写器规范，以便激活电子标签的数据载体。制定该技术标准的目的足使范围广泛的小同制造商的电子标签能够使用一个共同的读写器来询问。动物识别用的符合国际标准的读写器能够识别和区分使用全双工／半双工的系统(负载调制)的电了标签和使用时序系统的电子标签。

(1)需求

在标准中规定了134.2kHz±1.8kHz作为读写器的T作频率。发送场为电了标签提供了能量供应，因此被称为“活化场”(如图9.4所示)。

活化场周期地每50ms接通一次，然后每30ms断开一次。在50ms的接通过程中，等待着全双工／半双工电子标签的可能的应答，场内的时序电子标签需要活化场对它的充电电容器充电(如图9.5所示)。

如果在活化场的作用范围内存在一个全双工／半双工电子标签，那么这个电子标签在场的工作区间发送它的数据。在接收数据时，假如数据在第一个50ms内没有全部被传输，则工作区间可以延长到100ms。

在活化场作用范围内的时序电子标签在3ms的暂停时间内便开始传输数据。为了允许把数据记录全部传输完，暂停时间最多可以延长到20ms。

如果可移动的或固定的读写器互相邻近工作，那么有很大的可能性，一个读写器在另外一个读写器的3ms暂停过程中发送它的活化场。结果是没有一个读写器能够接收到时序电子标签的数据信号。由于与时序电子标签的场强相比活化场相当强，这种效应出现在数倍于读写器正常的阅读半径的范围内。

可移动的和固定的读写器可以通过扩大暂停时间到30ms来检测周围范围内第二个读写器(B)的可能存在。如果第二个读写器(B)的活化场在30ms暂停时间内被接收到，则标准规定：当先前检测到的读写器(B)于下一个3ms的暂停后重新接通其活化场之际，应立即接通读写器(A)的活化场，最长为50ms。这样，两个相邻的读写器之间的某种程度的同步是可能的。因为数据只从电子标签向读写器传输，所以单独的一个电子标签可由两个移动的读写器同时读出。为了保持稳定，每逢第十个暂停周期可从3ms延长到30ms，以便检测可能的新进入此区域的别的电子标签。

固定工作的读写器也使用一个同步电缆与系统中所有的读写器相连。电缆中的同步信号是一个简单的具有高低电平的逻辑信号。导线的静止状态是逻辑低电平。

如果连接的读写器之一检测到一个电子标签，则同步电缆将转换至高电平，而数据则从电子标签传输到读写器。所有其他读写器均延长其现行的暂停状态。

如果被检测到的数据载体是全双工／半双工的电子标签，则被同步的读写器正处于“活化场”阶段。活化场的活化时间延长到同步电缆再次切换至低电平时为止。

如果接收到的是时序电子标签的信号，则被同步的读写器正处于“暂停”阶段。同步电缆的同步信号把所有读写器的暂停时间延长20ms。

(2)全双工／半双工系统

全双工／半双工电子标签通过活化场得到电源，并立即开始传输存储的数据。因为是不需要副载波的负载调制过程，同时数据表示成差分双相代码(DBP)。把读写器频率除以32即可以得到出位率。当频率为134.2kHz时，传输速率(位率)为4194bit/s。

全双工／半双工数据报文包括了11位的起始域(头标)、64位(8字节)有用数据、16位(2字节)CRC以及24位(3字节)终止域(尾标)。每传输8位后，插入一个逻辑“1”电平的填充位，以便避免出现头标为“00000000001”的情况。在给定传输速率的情况下，传输128位大约需要30.5ms。

(3)时序系统

每50ms后活化场暂停3ms。时序电子标签事先已经通过活化场充入了能量，在活化场暂停后大约1～2ms开始传输储存的数据。

电子标签用频移键控(2FSK)调制法。位编码采用NRz逻辑“0”与基频134.2kHz对应，逻辑“1”与频率124.2kHz对应。

把发送频率除以16就可以得到比特率。因此，在频移键控情况下，比特率对于逻辑“0”为8387bit／s，对于逻辑“1”为7762bit／s。

时序数据报文包括了8位起始域0111111Ob、64位(8字节)有用数据、16位(2字节)CRC以及24位(3字节)终止域，没有填充位。

在给定传输速率的情况下，传输112位最多需要14.5ms(“1”序列)。

1.3 高级标签——国际标准ISO 14223

ISO 14223-1：动物的射频识别——空气接口。

ISO 14223-2：动物的射频识别——协议定义。

2 非接触智能卡——国际标准ISO 10536、ISO 14443、ISO 15693

如果按照作用距离进行分类，那么目前国际上有三种标准可供非接触IC卡使用，见

表9.2。

密耦合IC卡标准ISO 10536是在1992年到1995年之间发展起来的。由于这种IC卡的生产成本比较高，而与接触式IC卡相比优点很少，所以这种密耦合系统从未在市场上销售过，并且至今还没有应用。

近耦合和疏耦合IC标准ISO 14443和ISO 15693大约是1995年开始制定的。在过渡时间里，这两项标准的物理接口的技术规范(频率、动作场强、调制方法等)可以看作是独立的。单个系统于1999年开始进入市场，然而，两项标准最终的完成则是在2000年以后。

2.1 密耦合IC卡——国际标准ISO 10536

国际标准ISO 10536以识别卡——非接触的集成电路卡说明了非接触的密耦合IC卡的结构和工作参数。国际标准ISO 10536主要包括四个部分。

第1部分，物理特性。

第2部分，耦合区的尺寸和位置。

第3部分，电信号和复位过程。

第4部分，复位应答和传输协议。

1．第1部分，物理特性

在标准的第1部分，规定了密耦合IC卡的物理特性。对机械尺寸来说，规定了和非接触IC卡相同的要求。

2．第2部分，耦合区的尺寸和位置

在标准的第2部分详细地规定了耦合元件的尺寸和位置。这里不仅使用了电感耦合元件(H1～H4)，而且使用了电容耦合元件(E1～E4)。耦合元件的配置是这样选择的：密耦合IC卡在插入式读写器中能够在所有四个位置上工作(如图9.8所示)。

3．第3部分，电信号和复位过程

(1)能量供应

密耦合IC卡的能量供应是通过四个电感耦合元件H1～H4来完成的。电感交变场的频率是4.9152MHz。耦合元件H1、H2作为线圈是按绕线方向的相反方向设计的，使得如果耦合元件同时供电时相伴生的磁场F1和F2之间的相位差为180°。对于耦合元件H3和H4也是同样的。

读写器必须设计成经磁场Fl～F4的任一个都能给非接触IC卡提供150mW的功率。然而，同时经过所有的磁场，IC卡不能吸收超过200mW的功率。

(2)卡到读写器的数据传输

为了卡和读写器之间传输数据，可选用电感耦合元件或电容耦合元件。然而，在通信过程中，不允许在耦合方式之间进行切换。

· 电感的：为了经过耦合场H1～H4传输数据，可以借助副载波的负载调制。副载波频率为307.2kHz，副载波用180°的相移键控来调制。读写器被设计为当场F1～F4中有一个或多个基本负载的负载变化为10％时，可以识别为负载调制信号。IC卡的最小负载改变规定为1mW。

· 电容的：这里使用成对的耦合场El、E2或E3、E4，在这两种情况下，都用一个差分信号控制成对的耦合场。电压差Udier=UE1-UE2。应该这样测量：在读写器的耦合表面E1′和E2′上至少出现0.33V的电平。数据传输用基带(即没有副载波)中的NRZ编码，复位后的数据率为9600bit／s。在工作时可以使用更高的数据率。