超高頻RFID讀寫器讀寫電子標(biāo)簽的詳解

  本文主要針對UHF RFID讀標(biāo)簽數(shù)據(jù)和寫標(biāo)簽數(shù)據(jù)功能，進行實現(xiàn)和總結(jié)。
  在應(yīng)用電子標(biāo)簽進行系統(tǒng)應(yīng)用前，用戶需先詳細了解UHF電子標(biāo)簽的功能、存貯結(jié)構(gòu)以及操作命令。
  1、EPC G2 UHF標(biāo)準(zhǔn)的接口參數(shù)
對于每間公司生產(chǎn)的符合EPC G2 UHF標(biāo)準(zhǔn)的電子標(biāo)簽，其功能和性能均應(yīng)符合EPC G2 UHF相關(guān)無線接口性能的標(biāo)準(zhǔn)。從用戶應(yīng)用標(biāo)簽的角度來說，我們不需要詳細了解該標(biāo)準(zhǔn)的各項參數(shù)以及讀寫器與電子標(biāo)簽之間的無線通信接口的協(xié)議。但對以下參數(shù)有一個大致的了解，對于用戶應(yīng)用電子標(biāo)簽會有較大的幫助。
以下為EPC G2 UHF物理接口概念以及其簡要說明，以幫助用戶對標(biāo)準(zhǔn)有一個了解。詳細說明請參考EPC G2 UHF標(biāo)準(zhǔn)文本。
  系統(tǒng)介紹
EPC系統(tǒng)是一個針對電子標(biāo)簽應(yīng)用的使用規(guī)范。一般系統(tǒng)包括有讀寫器、電子標(biāo)簽、天線以及上層應(yīng)用接口程序等部份。每家廠商提供的產(chǎn)品應(yīng)符合國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，所提供的設(shè)備在性能上有不同，但功能會是相似的。
無線通信過程
讀寫器向一個或一個以上的電子標(biāo)簽發(fā)送訪問命令信息，發(fā)送方式是采用無線通信的方式調(diào)制射頻載波信號。標(biāo)簽通過相同的調(diào)制射頻載波接收功率。
讀寫器通過發(fā)送未調(diào)制射頻載波和接收由電子標(biāo)簽發(fā)射（反向散射）的信息來接收電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)。
工作頻率：920.125MHz—924.875MHz,20個頻道（國家標(biāo)準(zhǔn)）
          865.7MHz—867.5MHz，4個頻道（歐洲標(biāo)準(zhǔn)）
          902.75MHz—927.25MHz，50個頻道（美國標(biāo)準(zhǔn)）等
EPC G2 UHF的標(biāo)準(zhǔn)文本所規(guī)定的無線接口頻率為：860MHz—960MHz，但每個國家在確定自己的使用頻率范圍時，會根據(jù)自己的情況選擇某段頻率作為自己的使用頻段。
我國目前暫訂的使用頻率為：920MHz—925MHz。
用戶在選用電子標(biāo)簽和讀寫器時，應(yīng)選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的電子標(biāo)簽及讀寫器。一般來說，電子標(biāo)簽的頻率范圍較寬，而讀寫器在出廠時會嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的頻率來限定。
頻道工作模式：跳頻擴頻模式
讀寫器在有效的頻段范圍內(nèi)，將該頻段分為20個或4個或50個頻段，在某個使用的時刻讀寫器與電子標(biāo)簽的通信只占用一個頻道進行通信。為防止占用某個頻道時間過長或該頻道被其他設(shè)備占用而產(chǎn)生的干擾，讀寫器應(yīng)用FHSS自動跳頻技術(shù)動態(tài)跳到下一個頻道。
用戶在使用讀寫器時，如發(fā)現(xiàn)某個頻道在某地已被其他的設(shè)備所占用或某個頻道上的信號干擾很大，可在讀寫器系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定中，先將該頻道屏蔽掉，這樣讀寫器在自動跳頻時，會自動跳過該頻道，以避免與其他設(shè)備的應(yīng)用沖突。
發(fā)射功率：最大2W  
讀寫器的發(fā)射功率是一個很重要的參數(shù)。讀寫器對電子標(biāo)簽的操作距離主要會由該發(fā)射功率來確定，發(fā)射功率越大，則操作距離越遠。
我國的暫訂標(biāo)準(zhǔn)為2W，讀寫器的發(fā)射功率可以通過系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置來進行調(diào)整。可分為幾級或連續(xù)可調(diào)，用戶需根據(jù)自己的應(yīng)用調(diào)整該發(fā)射功率，使讀寫器能在用戶設(shè)定的距離內(nèi)完成對電子標(biāo)簽的操作。對于滿足使用要求的，將發(fā)射功率調(diào)到較小，會較少能耗。
天線：50Ohm,范圍為900—930 MHz
天線是讀寫系統(tǒng)中非常重要的一部份，它對讀寫器與電子標(biāo)簽的操作距離有很大的影響。天線的性能越好，則操作距離可能會越遠，操作的穩(wěn)定性會更好。
天天線的選擇參數(shù)包括：天線增益，駐波比及天線的方向性和天線尺寸。一般應(yīng)選擇天線駐波比低的，應(yīng)小于1.5。用戶在選用時需作較多的關(guān)注。
讀寫器與天線的連接有二種情況，一種是讀寫器與天線裝在一起，稱為一體機，另一種是通過50Ohm的同軸電纜與天線相連，稱為分體機。
一個讀寫器可以同時連接多個天線或只有一個天線，在使用這種含多個天線的讀寫器時，用戶需先設(shè)定天線的使用順序。密集讀寫器環(huán)境（DRM）
在實際應(yīng)用場合，可能會同時存在多個讀寫器在一個空間范圍內(nèi)同時運行，這種情況被稱為密集讀寫器環(huán)境，各個讀寫器會占用各自的操作頻道對自己的某類電子標(biāo)簽自行操作。用戶在使用時，需根據(jù)需要選用可在DRM環(huán)境下可靠運行的讀寫器。
數(shù)據(jù)傳輸速率
讀寫器與標(biāo)簽之間交換數(shù)據(jù)，有高/低兩種傳輸速率。對于一般的廠商提供的標(biāo)簽，我們都首先選擇高速數(shù)據(jù)傳輸速率。
  2、電子標(biāo)簽的存貯器結(jié)構(gòu)
對于每個廠商生產(chǎn)的電子標(biāo)簽，其存貯器的結(jié)構(gòu)是相同的，但會存在貯存器容量大小的差別。
2.1 電子標(biāo)簽存貯器
從邏輯上來說，一個電子標(biāo)簽被分為四個存貯體，每個存儲體可以由一個或一個以上的存儲器字（2個字節(jié)）組成。其存貯邏輯圖為：

從以上結(jié)構(gòu)圖中可以看到，一個電子標(biāo)簽的存貯分為四個存貯體，分別是：
存貯體0：保留內(nèi)存（Reserver）
存貯體1：EPC存貯器（EPC）
存貯體2：TID存貯器（TID）
存貯體3：用戶存貯器（User）
這四個存儲體的定義是：
a) 保留內(nèi)存
保留內(nèi)存為電子標(biāo)簽存貯密碼（口令）的部分。包括滅活口令（Kill
Password）和訪問口令（Access Password）。
滅活口令和訪問口令都為4個字節(jié)。
其中：滅活口令的地址為00H—03H（以字節(jié)為單位）；
訪問口令的地址為04H—07H。

通常標(biāo)簽的初始訪問口令默認為：00 00 00 00，在寫標(biāo)簽時會需要這個口令。
你可以根據(jù)需要修改訪問口令，如
將訪問口令11 22 33 44改成00 00 33 44


b) EPC存儲區(qū)
EPC存儲區(qū)用于存貯電子標(biāo)簽的EPC編號、PC（協(xié)議-控制字）以及本存貯塊數(shù)據(jù)的CRC—16校驗碼。
其中：CRC—16：存貯地址為00—01H,2個字節(jié)，CRC—16為本存貯體中存貯數(shù)據(jù)的CRC校驗碼。
                      PC：電子標(biāo)簽的協(xié)議-控制字，存貯地址為02—03H，2個字節(jié)。
            PC是指本電子標(biāo)簽的控制信息，包括如下內(nèi)容：
            PC為2個字節(jié)，16位，其每位的定義為：
                00—04位：電子標(biāo)簽的EPC號的數(shù)據(jù)長度
                 =000002：EPC為零個字，0位
                 =000012：EPC為一個字，16位
                 =000102：EPC為二個字，32位
                 …
                 =111112：EPC為31個字，496位
                05—07位：RFU=000
                08—0F位：=000000002
            EPC編號：若干個字，由PC的值來指定。
                              EPC為本標(biāo)簽的編碼。EPC存儲在以04H字節(jié)存儲地址開始的EPC存儲存儲器內(nèi)，MSB優(yōu)先。
               每類電子標(biāo)簽（不同廠商或不同型號）的EPC號長度可能會不同。
               用戶通過讀該存貯器內(nèi)容命令讀取EPC號。
              在發(fā)行標(biāo)簽時，可通過改寫EPC編號，使該值在系統(tǒng)中僅有，以標(biāo)明每個商品的ID號。
               一般地，EPC號為96位，12個字節(jié)。
                

     
         修改EPC，用寫標(biāo)簽指令：
        

c) TID存儲器
該存貯器是指電子標(biāo)簽的產(chǎn)品類識別號，每個生產(chǎn)廠商的TID號都會不同。標(biāo)簽生產(chǎn)廠商會在該存貯區(qū)中存貯其自身的產(chǎn)品分類數(shù)據(jù)及產(chǎn)品供應(yīng)商的信息。
一般來說，TID存貯區(qū)的長度為4個字，8個字節(jié)。但有些電子標(biāo)簽的生產(chǎn)廠商提供的TID區(qū)會為2個字或5個字。
該TID值在標(biāo)簽出廠時，往往是有廠商寫好，用戶無法再作修改。
用戶在使用時，需根據(jù)自己的需要選用相關(guān)廠商的產(chǎn)品。
                  

有12個字。

d) 用戶存儲器
該存貯區(qū)用于存貯用戶自定義的數(shù)據(jù)。用戶可以對該存貯區(qū)進行讀、寫操作。
該存貯器的長度由各個電子標(biāo)簽的生產(chǎn)廠商確定。每個生產(chǎn)廠商提供的電子標(biāo)簽，其用戶存貯區(qū)的容量會不同。
存貯容量大的電子標(biāo)簽會貴一些。用戶應(yīng)根據(jù)自身應(yīng)用的需要，來選擇符合要求的電子標(biāo)簽，以減低標(biāo)簽的成本。
許多電子標(biāo)簽為低成本的，可能會不包括該用戶存貯器。
             

可看出所用的標(biāo)簽用戶存儲器容量64字節(jié)。
向用戶區(qū)寫入數(shù)據(jù)，見下圖：
                    
        用戶區(qū)分塊讀取：