XRA00射頻識別（RFID）芯片的原理及應用

關(guān)鍵詞：射頻識別（RFID）；甚高頻（UHF）；XRA00；EPCglobal 1類(lèi)規范

RFID（Radio Frequency IDentification）常被稱(chēng)為感應式電子晶片或近接卡、感應卡、非接觸卡等。一套完整的ＲＦＩＤ系統通常由Ｒｅａｄｅｒ（讀卡器）和Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ（應答器）兩部分組成。正常工作時(shí)，由Ｒｅａｄｅｒ發(fā)射一特定頻率的無(wú)線(xiàn)電能量波給Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ，以驅動(dòng)Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ電路并將內部的ＩＤ Ｃｏｄｅ送出，同時(shí)Ｒｅａｄ-ｅｒ接收此ＩＤ Ｃｏｄｅ。Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ的特殊之處在于無(wú)需電池、免接觸、免刷卡?故不怕臟污，其晶片密碼為世界唯一，無(wú)法復制，安全性高，壽命長(cháng)。文中以意法半導體（ＳＴ）公司推出的甚高頻ＲＦＩＤ存儲器芯片ＸＲＡ００為例來(lái)介紹射頻識別芯片的工作原理及應用。

１　XRA00的主要特點(diǎn)

ＸＲＡ００是一個(gè)工作在甚高頻的用于射頻識別的應答器或標簽集成電路。該芯片具有以下特點(diǎn)：

●完全符合ＥＰＣｇｌｏｂａｌ １．０規范；

●采用８６８ＭＨｚ ＩＳＭ 頻帶和１５ＭＨｚ ＩＳＭ 頻帶甚高頻載波頻率；

●接收信號是異步脈寬調制(ＰＷＭ）脈沖編碼的５０％到１００％幅度鍵控（ＡＳＫ）調制信號，應答為雙相空間編碼信號；

●內含帶鎖存的１２８位ＥＥＰＲＯＭ和９６位ｅＰＣ；

●具有庫存、讀取、編程和擦除功能；

●提供刪除命令；

●采用標準３０ｍｓ編程時(shí)間；

●可循環(huán)擦寫(xiě)１００００次以上；

●數據可保存４０年以上。

２　性能概述

ＸＲＡ００的邏輯框圖如圖１所示，其中ＡＣ０和ＡＣ１為天線(xiàn)連接點(diǎn)。和天線(xiàn)連接之后，ＸＲＡ００便可以從讀卡器輻射的射頻能量中獲得工作所需的電源。如果需要，用戶(hù)可通過(guò)ＸＲＡ００中的非易失性存儲器為標簽編程，ＸＲＡ００只有在接收到讀卡器有效的正確命令之后才會(huì )對讀卡器做出應答。

此外，ＡＲＸ００內部還有一個(gè)針對ＲＦＩＤ應用的噪聲應用環(huán)境的快速防沖突協(xié)議，該協(xié)議完全符合自動(dòng)識別中心１類(lèi)甚高頻規范。

３ 工作過(guò)程

當ｅＰＣ信息寫(xiě)入之后，對ＥＥＰＲＯＭ中的鎖存位進(jìn)行編程可保護芯片中的數據。此時(shí)ＸＲＡ００即進(jìn)入用戶(hù)模式。在用戶(hù)模式下，ＥＲＡＳＥＩＤ、 ＰＲＯＧＲＡＭ-ＭＥＩＤ和ＶＥＲＩＦＹＩＤ等命令通常未被激活，ＸＲＡ００只對防沖突命令做出響應。此時(shí)，ＸＲＡ００芯片支持ＳＣＲＯＬＬＩＤ、ＳＣＲＯＬＬＡＬＬＩＤ、ＰＩＮＧＩＤ、ＱＵＩＥＴ、ＴＡＬＫ、ＫＩＬＬ、ＥＲＡＳＥＩＤ、 ＰＲＯＧＲＡＭＭＥＩＤ和ＶＥＲＩＦＹＩＤ等命令，每個(gè)命令的含義如表１所列。

表1 XRA00支持的命令

在進(jìn)行射頻識別時(shí)，讀卡器和ＸＲＡ００之間一般按照如下步驟進(jìn)行對話(huà)：首先，讀卡器輻射的甚高頻工作場(chǎng)使ＸＲＡ００獲得應答所需的電源能量，并使其進(jìn)入激活狀態(tài)，準備接收讀卡器的命令；然后，讀卡器發(fā)射包含命令的信號并等待ＸＲＡ００的應答；最后由ＸＲＡ００根據接收到的命令發(fā)射應答信號。這種工作方式被稱(chēng)為ＲＴＦ（Ｒｅａｄｅｒ Ｔａｌｋ Ｆｉｒｓｔ）。

４　存儲器映射

ＸＲＡ００內部的１２８位存儲器共分八個(gè)塊，每塊１６位。ＸＲＡ００的內部存儲器映射如圖２所示。讀取時(shí)每一位可以單獨讀取，寫(xiě)入則可按照每塊１６位的方式寫(xiě)入。其中第一個(gè)存儲器塊用來(lái)存儲ｅＰＣ規范定義的ＣＲＣ（循環(huán)冗余校驗碼），接下來(lái)六個(gè)塊全都用來(lái)存儲庫存序列號中用到的９６位產(chǎn)品代碼，最后一塊由８位刪除代碼和８個(gè)鎖存位公用，其中８個(gè)鎖存位用于保護存儲器里的數據。

５　典型應用

ＲＦＩＤ可廣泛應用于動(dòng)物晶片、汽車(chē)晶片防盜器、門(mén)禁管制、停車(chē)場(chǎng)管制、生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化、物料管理等。

ＸＲＡ００功能齊全、成本低廉，特別適用于消費品零售和行李搬運領(lǐng)域的物品跟蹤。過(guò)去一直采用條形碼的方式監控這些應用，而ｅＰＣ標簽則可實(shí)現自動(dòng)化的非視線(xiàn)閱讀和唯一識別。

ＸＲＡ００為超長(cháng)射程器件類(lèi)芯片，從閱讀器到芯片的操作距離長(cháng)達１０米。ＸＲＡ００的這種甚高頻技術(shù)十分適合美國市場(chǎng)的９０２－９２８ＭＨｚ頻帶和歐洲市場(chǎng)的８６６－８６８ＭＨｚ頻帶。此外，這款器件內的非易失性存儲器還可以使用戶(hù)能夠在供應鏈的應用點(diǎn)來(lái)為標簽進(jìn)行編程，同時(shí)允許給一個(gè)特殊的物品分配一個(gè)專(zhuān)用代碼，或者在標簽通過(guò)系統時(shí)更改標簽內的數據，其典型編程時(shí)間為３０ｍｓ。

ＸＲＡ００全面支持ＥＰＣｇｌｏｂａｌ Ｃｌａｓｓ １ｂ防沖突協(xié)議，由于多個(gè)標簽常處于同一個(gè)閱讀器射程范圍內（如零售商業(yè)環(huán)境），因而在這種情況下就需要防沖突機制。ＸＲＡ００芯片提供的刪除命令（通常叫做“隱私”命令）可在工作期結束（如當顧客離開(kāi)商店時(shí)）時(shí)永久地禁用該器件。

６ 結束語(yǔ)

成本低廉的ＲＦＩＤ ＩＣ特別適合大批量的電子條形碼應用，ＸＲＡ００以其低廉的成本和強大的功能極有可能成為現在廣泛使用的條形碼的替代品。