RFID技术中关于通讯协议的基础介绍及作用

2018-12-18 09:10:50 lqgs
在RFID设备的应用中,通常会遇到一个RFID通讯协议方面的选定问题。RFID通讯协议是指超高频读写器和电子标签之间通讯交流时必须遵循的规则,包括哪方首先发起通讯请求,简单我话说就是一方如何问,另一方如何答;先交流什么,后交流什么等等。
至于哪方首先发起通讯,很明显只有两种,超高频读写器先发请求和RFID电子标签先发请求。前一种叫Reader Talk First,简称为RTF;后一种叫Tag Talk First,简称为TTF。
我们知道,RFID电子标签从超高频读写器产生的射频场获取工作时需要的能量,通常认为应该是超高频读写器主动,电子标签被动才对。所以功能稍复杂的RFID电子标签都是采用RTF模式,即超高频读写器发问,电子标签回答。超高频读写器没有命令,RFID电子标签是不能主动说话的。但是有些RFID电子标签功能单一,每次与超高频读写器的交流中只需要回答一个同样的问题。对于这种RFID电子标签,如果再让超高频读写器每次先提问已经没有什么意义了,还不如每次与超高频读写器交流直接让RFID电子标签先说那永远不会变的一句话了,于是就有了TTF模式。TTF模式的RFID电子标签一般都是我们常说的ID卡,ID卡每次说的相同的一句话都是一个自身的编号(即全球唯一ID号),RFID读写器识别这个编号来确定持卡者的身份。
RFID技术中关于通讯协议的基础介绍及作用
其次是交流的顺序。对TTF电子标签当然没什么顺序可言了,一进入射频场RFID电子标签就自说自话,超高频读写器识别ID号。但对RTF的RFID电子标签一般有严格的顺序。
第一步是超高频读写器发出查询请求,如果射频场中有超高频读写器支持的RFID电子标签,电子标签即回送一个应答,告诉超高频读写器自己是什么类型的电子标签。
然后读写发出命令选中RFID电子标签,如果射频场中有多张RFID电子标签,通常还要进行防冲突循环以便选出唯一张电子标签进行操作(防冲突请见前博文)。
第三步是进行相互认证,一方面超高频读写器要认证RFID电子标签是否是合法的,另一方RFID电子标签也要认证超高频读写器是否是合法的。
如果认证通过,就可以进行正常的读写数据操作了。
自然,这些步骤并不都是必须的,还有些简单的RFID电子标签,要求操作前用户直接把电子标签放到超高频读写器上,超高频读写器直接对其进行读写操作,前面的三步都省了;有些RFID电子标签没有密码,自然也就不需要相互认证了;有些RFID电子标签并不支持防冲突,同时有多张RFID电子标签时就无法操作;还有些RFID电子标签将呼叫和防冲突用一个步骤代替。所以对于具体的RFID电子标签,要仔细阅读其说明书,进行具体的分析。
还有一类RFID电子标签既可以工作在TTF模式又可以工作在RTF模式。两种模式之间的切换一般有两种方式:一种是电子标签刚进入射频场上电复位后会等待一个固定时间,在这段时间内如果有超高频读写器的命令,则工作在RTF模式,如果没有收到命令则进入TTF模式。另一种是RFID电子标签上电后主动在RTF与TTF之间不停的切换,在TTF模式下发送完一个识别号后,立即进入RTF模式等待超高频读写器的命令,如果有命令则执行命令,没有命令则退出RTF模式返回TTF模式继续发送识别号,之后进行下一次的循环切换。
还有一个全双工(Full Duplex,FDX)和半双工(Half Duplex,HDX)的概念。在有线通讯中,我们知道全双工就是通讯双方可以同时双向通讯,半双工就是虽能双向通讯,但某一时刻只能有一个方向通讯。一般来说当然是全双工好,如果技术上能实现全双工,当然最好不用半双工;成本上全双工贵,半双工便宜。但在射频识别技术中FDX和HDX并不是这个意思。在ISO11785中对FDX和HDX的定义如下:
FDX:电子标签和超高频读写器在读写器产生的磁场没有消失的情况下进行通讯。
HDX:电子标签和超高频读写器在读写器产生的磁场停止之后进行通讯。

RFID技术中FDX的例子如Mifare系列RFID电子标签,HDX的例子如TI公司的900MHz电子标签,如RI-TRP-WR2B。目前的射频卡FDX比较多,因为射频卡无源,需要从超高频读写器的射频场取电,射频场不消失,RFID电子标签可以源源不断的取电,对RFID电子标签内部的储能电路要求不高。缺点是RFID电子标签回送数据时因为自己不能产生射频场,只能被动发送,所以一般采取负载调制的方法回送数据。HDX在超高频读写器的射频场停止后回送数据,读写器对RFID电子标签数据的识别解调容易。缺点是对RFID电子标签的储能电路要求较高,而且回送数据量有限。成本上HDX也未必比FDX便宜。 

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