XRA00射頻識別（RFID）芯片的原理及應用
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關鍵詞：射頻識別（RFID）；甚高頻（UHF）；XRA00；EPCglobal 1類規(guī)范
RFID（Radio Frequency IDentification）常被稱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(tǒng)通常由Ｒｅａｄｅｒ（讀卡器）和Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ（應答器）兩部分組成。正常工作時，由Ｒｅａｄｅｒ發(fā)射一特定頻率的無線電能量波給Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ，以驅(qū)動Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ電路并將內(nèi)部的ＩＤ Ｃｏｄｅ送出，同時Ｒｅａｄ-ｅｒ接收此ＩＤ Ｃｏｄｅ。Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ的特殊之處在于無需電池、免接觸、免刷卡?故不怕臟污，其晶片密碼為世界唯一，無法復制，安全性高，壽命長。文中以意法半導體（ＳＴ）公司推出的甚高頻ＲＦＩＤ存儲器芯片ＸＲＡ００為例來介紹射頻識別芯片的工作原理及應用。
１ XRA00的主要特點
ＸＲＡ００是一個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：
●完全符合ＥＰＣｇｌｏｂａｌ １．０規(guī)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(diào)制(ＰＷＭ）脈沖編碼的５０％到１００％幅度鍵控（ＡＳＫ）調(diào)制信號，應答為雙相空間編碼信號；
●內(nèi)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編程時間；
●可循環(huán)擦寫１００００次以上；
●數(shù)據(jù)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為天線連接點。和天線連接之后，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，用戶可通過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對讀卡器做出應答。
此外，ＡＲＸ００內(nèi)部還有一個針對ＲＦＩＤ應用的噪聲應用環(huán)境的快速防沖突協(xié)議，該協(xié)議完全符合自動識別中心１類甚高頻規(guī)范。
３ 工作過程
當ｅＰＣ信息寫入之后，對ＥＥＰＲＯＭ中的鎖存位進行編程可保護芯片中的數(shù)據(jù)。此時ＸＲＡ００即進入用戶模式。在用戶模式下，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，ＸＲＡ００芯片支持ＳＣＲＯＬＬＩＤ、ＳＣＲＯＬＬＡＬＬＩＤ、ＰＩＮＧＩＤ、ＱＵＩＥＴ、ＴＡＬＫ、ＫＩＬＬ、ＥＲＡＳＥＩＤ、 ＰＲＯＧＲＡＭＭＥＩＤ和ＶＥＲＩＦＹＩＤ等命令，每個命令的含義如表１所列。
表1 XRA00支持的命令
| SCROLLID | XRA00匹配數(shù)據(jù)，返回整個ID代碼作為應答 |
| SCROLLALLID | XRA00不進行辨別，返回整個ID代碼作為應答 |
| PINGID | 用于多XRA00時防沖突的情況，XRA00匹配數(shù)據(jù)并在特定的時間段做出響應 |
| QUIET | XRA00匹配數(shù)據(jù)，進入休眠狀態(tài)，不再響應讀卡器的命令，直到接收到Talk命令或失去電源能量 |
| TALK | XRA00匹配數(shù)據(jù)，進入工作狀態(tài)，響應讀卡器的命令 |
| KILL | XRA00永久刪除存儲器內(nèi)ID代碼和所有數(shù)據(jù) |
| ERASEID | 擦除XRA00內(nèi)部存儲器內(nèi)容 |
| PROGRAMMEID | 在沒有鎖存的狀態(tài)下對XRA00內(nèi)部存儲器編程（一次16位） |
| VERIFYID | 校驗XRA00存儲器中的所有數(shù)據(jù)位，確保正確編程 |
在進行射頻識別時，讀卡器和ＸＲＡ００之間一般按照如下步驟進行對話：首先，讀卡器輻射的甚高頻工作場使ＸＲＡ００獲得應答所需的電源能量，并使其進入激活狀態(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(jù)接收到的命令發(fā)射應答信號。這種工作方式被稱為ＲＴＦ（Ｒｅａｄｅｒ Ｔａｌｋ Ｆｉｒｓｔ）。
４ 存儲器映射
ＸＲＡ００內(nèi)部的１２８位存儲器共分八個塊，每塊１６位。ＸＲＡ００的內(nèi)部存儲器映射如圖２所示。讀取時每一位可以單獨讀取，寫入則可按照每塊１６位的方式寫入。其中第一個存儲器塊用來存儲ｅＰＣ規(guī)范定義的ＣＲＣ（循環(huán)冗余校驗碼），接下來六個塊全都用來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個鎖存位公用，其中８個鎖存位用于保護存儲器里的數(shù)據(jù)。
５ 典型應用
ＲＦＩＤ可廣泛應用于動物晶片、汽車晶片防盜器、門禁管制、停車場管制、生產(chǎn)線自動化、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域的物品跟蹤。過去一直采用條形碼的方式監(jiān)控這些應用，而ｅＰＣ標簽則可實現(xiàn)自動化的非視線閱讀和唯一識別。
ＸＲＡ００為超長射程器件類芯片，從閱讀器到芯片的操作距離長達１０米。ＸＲＡ００的這種甚高頻技術十分適合美國市場的９０２－９２８ＭＨｚ頻帶和歐洲市場的８６６－８６８ＭＨｚ頻帶。此外，這款器件內(nèi)的非易失性存儲器還可以使用戶能夠在供應鏈的應用點來為標簽進行編程，同時允許給一個特殊的物品分配一個專用代碼，或者在標簽通過系統(tǒng)時更改標簽內(nèi)的數(shù)據(jù)，其典型編程時間為３０ｍｓ。
ＸＲＡ００全面支持ＥＰＣｇｌｏｂａｌ Ｃｌａｓｓ １ｂ防沖突協(xié)議，由于多個標簽常處于同一個閱讀器射程范圍內(nèi)（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(jié)束（如當顧客離開商店時）時永久地禁用該器件。
６ 結(jié)束語
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(xiàn)在廣泛使用的條形碼的替代品。
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