超高频RFID系统的通信协议解析
《RFID技术和应用》试题库(附答案解析)
《RFID技术与应用》试题库（含答案）一、填空题（共7题，每题2分，共14分）【13选7】1．自动识别技术是一个涵盖【射频识别】、【条码识别技术】、【光学字符识别（OCR）】技术、磁卡识别技术、接触IC卡识别技术、语音识别技术和生物特征识别技术等，集计算机、光、机电、微电子、通信与网络技术为一体的高技术专业领域。
2．自动识别系统是应用一定的识别装置，通过与被识别物之间的【耦合】，自动地获取被识别物的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的数据采集系统，加载了信息的载体（标签）与对应的识别设备及其相关计算机软硬件的有机组合便形成了自动识别系统。
3．条码识别是一种基于条空组合的二进制光电识别，被广泛应用于各个领域，尤其是【供应链管理之零售】系统，如大众熟悉的商品条码。
4．RFID技术是20世纪90年代开始兴起的一项自动识别技术，即利用【射频】信号通过空间【耦合】（交变磁场或电磁场）实现【无】接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。
5．国际标准（国际物品编码协会GS1），射频识别标签数据规范1.4版（英文版），也简称【EPC】规范。
6．射频识别标签数据规范给出包括【“标头”】和【“数字字段”】的标签通用数据结构，所有的RFID标签都应该具有这种数据结构。
7．ISO14443中将标签称为邻近卡，英语简称是【PICC】，将读写器称为邻近耦合设备，英文简称是【PCD】。
8．ISO15693与ISO14443的工作频率都是【13.56】Mhz。
9．ISO15693标准规定标签具有【8】字节的唯一序列号（UID）。
10．对于物联网，网关就是工作在【网络】层的网络互联设备，通常采用嵌入式微控制器来实现网络协议和路由处理。
11．控制系统和应用软件之间的数据交换主要通过读写器的接口来完成。
一般读写器的I/O接口形式主要有【RS-232串行接口】、【RS-485串行接口】、【以太网接口】、【USB接口】。
UHF超高频RFID标准详解空中接口协议（物理层、MAC层）
UHF超高频RFID标准详解空中接口协议（物理层、MAC层）超高频RFID空中接口协议1RFID系统组成RFID(RadioFrequencyIdentificatiON)的基本原理就是将电子标签安装在被识别的物体上，当被标识的物体进入RFID系统的阅读范围时，射频识别技术利用无线电波或微波能量进行非接触双向通信，来实现识别和数据交换功能。
标签向读写器发送携带信息，读写器接收这些信息并进行解码，通过串口将读写器采集到的数据送到后端处理，并通过网络传输给服务器，从而完成信息的全部采集与处理过程，以达到自动识别被标识物体的目的。
RFID应用系统的架构如图1所示，基本由阅读器，天线和标签组成，另外还有后台的企业应用系统。
标签和读写器之间通过耦合元件实现射频信号的非接触耦合。
系统中有一个中间件负责完成系统与多种阅读器的适配，过滤阅读器从标签获得的数据，以减少网络流量。
标签与读写器之间通过空中接口协议进行通讯，读写器与中间件之间的通信通过读写器协议进行定义，中间件与应用系统之间的通信接口由ALE协议规定。
图2为RFID系统阅读器和标签之间的通信过程。
读写器和标签通过射频电磁场进行数据交换。
阅读器首先发送连续载波信号，通过ASK调制等方式发送各种读写命令，标签通过反向散射调制的方式响应阅读器发出的命令，返回EPC(电子产品编码)等信息。
2空中接口协议如图1所示，RFID系统涉及的协议从底层通讯到上层应用都有各自的规范，根据标签的供电方式不同，RFID系统可分为有源系统和无源系统两种;根据系统工作的频段不同，可分为低频，高频，超高频和微波频段的RFID系统。
论文主要讨论超高频段无源RFID空中接口协议部分的关键技术。
当前超高频RFID空中接口协议主要是ISO18000-6TYPEB协议和EPCGlobalClass1GEN2协议(EPCC1GEN2协议，现已经成为ISO18000-6TYPEC)。
两种协议的对比如表1所示。
RFID协议射频识别的通信协议解析
RFID协议射频识别的通信协议解析RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术已经广泛应用于各个行业，如物流、供应链管理、智能交通等。
射频识别的核心是通信协议，它定义了标签与读写器之间的通信规则和数据格式，确保数据的准确传输与解析。
本文将对RFID协议进行深入解析，探讨其通信机制和功能特点。
一、RFID协议的基本概念和分类RFID协议是指在RFID系统中，标签和读写器之间数据传输的规范和标准化方式。
根据国际上的标准，RFID协议可以分为三个层次：物理层协议、中间层协议和应用层协议。
物理层协议主要涉及射频信号的传输和调度；中间层协议则负责数据传输的传输控制、安全认证等；应用层协议则决定了数据的具体应用和业务功能。
二、RFID协议的通信特点1. 非接触式通信：RFID技术通过无线射频信号进行通信，标签与读写器之间无需物理接触，实现了非接触式的数据传输。
2. 同时读取多个标签：相较于条形码等传统识别技术，RFID技术可以同时读取多个标签的信息，大大提高了数据读取的效率。
3. 双向通信：RFID协议支持标签和读写器之间的双向通信，标签可以主动向读写器发送信息，读写器也可以向标签发送指令进行控制和读取数据。
4. 高速通信：RFID协议的通信速率较高，可以在短时间内读取和写入大量数据，适用于需求频繁的场景。
5. 实时性和可靠性：RFID协议的通信具有较高的实时性和可靠性，确保数据的准确传输。
三、RFID协议常用的通信标准1. EPC协议：EPC（Electronic Product Code）协议是一种用于物流和供应链管理的RFID标准。
它支持标签的唯一识别和全球统一编码，可实现对物品的精确追踪和管理。
2. ISO/IEC 14443协议：ISO/IEC 14443是一种非接触式智能卡标准，常用于支付、门禁等领域。
它定义了射频信号的传输规范和数据格式，确保标签与读写器之间的数据传输准确和安全。
实验2、HF高频RFID通讯协议
实验二、HF高频RFID通信协议一、实验目的1.1 掌握高频读卡器的通讯协议1.2 掌握本平台高频模块的操作过程1.3 掌握高频模块工作原理二、实验设备硬件：RFID实验箱套件，电脑等。
软件：Keil，串口调试助手。
三、实验原理2.1高频RFID系统典型的高频HF（12.56MHz）RFID系统包括阅读器（Reader）和电子标签（Tag，也称应答器Responder）。
电子标签通常选用非接触式IC卡，全称集成电路卡又称智能卡，可读写，容量大，有加密功能，数据记录可靠。
IC卡相比ID卡而言，使用更方便，目前已经大量使用在校园一卡通系统、消费系统、考勤系统、公交消费系统等。
目前市场上使用最多的是PHILIPS的Mifare系列IC卡。
读写器（也称为“阅读器”）包含有高频模块（发送器和接收器）、控制单元以及与卡连接的耦合元件。
由高频模块和耦合元件发送电磁场，以提供非接触式IC 卡所需要的工作能量以及发送数据给卡，同时接收来自卡的数据。
此外，大多数非接触式IC卡读写器都配有上传接口，以便将所获取的数据上传给另外的系统（个人计算机、机器人控制装置等）。
IC卡由主控芯片ASIC（专用集成电路）和天线组成，标签的天线只由线圈组成，很适合封状到卡片中，常见IC卡内部结构如图2.1所示。
图2.1 IC卡内部结构图较常见的高频RFID应用系统如图2.2所示，IC卡通过电感耦合的方式从读卡器处获得能量。
下面以典型的IC 卡MIARE1为例，说明电子标签获得能量的整个过程。
读卡器向IC 卡发送一组固定频率的电磁波， 标签内有一个LC 串联谐振电路（如图2.3），其谐振频率与读写器 发出的频率相同，这样当标签进入读写器范围时便产生电磁共振，从而使电容内有了电荷， 在电容的另一端接有一个单向通的电子泵， 将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当储存积累的电荷达到2V 时，此电源可作为其他电路提供工作电压，将标签内数据发射出去或接 收读写器的数据。
RFID实验9 UHF 900MHz ISO 18000-6读取数据
数据段
SOF
长度
1
LEN EBV
CMD 1
APWD 4
BANK 1
PTR Байду номын сангаасBV
CNT 1
UII
CRC16 EOF
2
1
数据段说明： ① APWD：标签的数据访问密码。 当用户读取的数据存储区为非 Reserved 存储区时，APWD 将置为 0x00000000。 当用户读取的数据存储区为 Reserved 存储区时，APWD 为标签的访问密钥。 ② BANK：标签的存储分区。 Reserved 存储区，BANK=0x00 UII 存储区，BANK=0x01 TID 存储区，BANK=0x02 User 存储区，BANK=0x03 ③ PTR：标签存储区的起始地址，EBV 格式。 ④ CNT：数据长度，以 WORD（2 字节）为单位，支持 CNT=0。 （4）具体发送的数据命令。 读取数据：（卡号为“3000E20040008609003319304D47”，存储区为“00:Rsv”区， 选中“安全”复选框，起始序号为 3，数量为 1），发送命令：
} catch
//转换过程出现异常，给出异常原因
{ AddUHFList("您填写的访问密码不符合规范，将使用默认密码 0x00000000！");
txt_UHF_AccessPwd.Text = "00000000";
for (Int32 i = 0; i < 4; i++)
uAccessPwd[i] = 0x00;
返回命令：
AA 05 13 00 00 00 55（读到的数据为：0000）
返回数据命令解析：第一字节“0xAA”为数据帧开始标识，最后一个字节“0x55”为 数据帧结束标识；第二字节“0x05”为从数据帧开始标识 0xAA 到数据帧结束标识 0x55 之 间共有 5 个字节数据；第三字节“0x13”为读取数据命令；第四字节“0x00”为所读取的存 储区为“00:Rsv”区；第五到第六字节“0x00 0x00”为读取到的数据。
05_RFID技术标准与通信协议
初稿
ISO
21
初稿
标准介绍
动物识别标准：ISO 11784、ISO 11785和ISO 14223 非接触式智能卡标准：ISO 10536、ISO 14443和 ISO 15693 品项管理 (Item Management) 标准：ISO 18000、 ISO 24710 其它相关的标准
14
初稿
卷标与读取器间之通讯协议
UHF Class 1 Gen2协议概述 Physical Layer
Double-sideband Amplitude Shift Keying (DSB-ASK) Single--sideband Amplitude Shift Keying (SSB-ASK) Phase-reversal Amplitude Shift Keying (PR-ASK)
初稿
卷标与读取器间之通讯协议（续）
UHF Class 1 Gen1
UHF Class 1 Gen2
防碰撞
防碰撞
Binary TreeWalkingProtocol CRC-16
错误侦测
Query Tree Protocol (Q Protocol): Aloha-based 读取器对标签发出查询时，会送 出此卷标ID最前面的位，如果 这个卷标的ID符合他所送出的 信息，此卷标才会做出响应，如 果发生碰撞，读取器会将送出的 数据增加1个bit的长度直到没有 碰撞发生为止 CRC-16
Tag-identification Layer
三个基本的操作
Select Inventory Access
第 05 章 超高频RFID协议标准
PingID ：提供掩码（Mask）过滤器，其指定了遍历过程的起始 位置以及对标签的访问情况。
0001 0100 0101 reply in bin 0 1000 reply in bin 4 1100 reply in bin 5 1101 reply in bin 7 1111
作。
灵活的可持续发展的体系
EPC系统是一个灵活的、开放的、可持续发展的体系，可在不可替换原有系统的情况下做到 系统升级
1. EPC的产生与发展
条形码：
20世纪70年代，商品条形码的出现引发了商业的第一次革命
RFID EPC
21世纪的今天，基于RFID技术的电子产品编码（Electronic Product Code， EPC）新技术，给商品的识别、存储、流动、销售各个环节带来了巨大的变革，信
用户不可写入
其EPC码（Electronic Product Code）包括64比特和96比特两种。
2.Class 0 标签识别协议
EPCglobal Class 0标准使用了二进制树的变种算法用于媒介访问控制， 访问模式如下图：
0
0
1
01
01
01 01 01 01
1 0
01
1 01
阅读器发 送的序列
证和各种智能卡、存储卡等。 ISO/IEC 14443标准由四部分组成，即ISO/IEC14443—1/2/3/4。
3. RFID国际标准化组织--EPCglobal EPC:
EPC—Electronic Product Code，基于RFID技术的EPC，为商品 的 识别、存储、生产加工、物流、销售各个环节带来了巨大变革， 信息化浪潮使商业进入了一个崭新的时代，也将使工业进入崭新的时 代。
RFID通信协议(全)
1．数据格式1．1数据格式数据格式（起始位，数据位，校验位，停止位）可以根据通讯的需要由软件1．2数据包格式数据包格式，命令包是由主机发送到读写器，返回包是由读写器返回主机。
命令包格式(主机到读写器)：(BCC) = STATION ID ⊕DATALENGTH⊕CMD⊕DATA [0] ⊕… ⊕DATA [n], where ⊕is the “EOR”.(BCC) = STATION ID ⊕DATA LENGTH⊕ STATUS⊕ DATA [0] ⊕… ⊕DATA [n], where ⊕is the “EOR”.COMMANDS（命令）3 System Commands3.1 SetAddress (0x80)发送数据:DATA[0]: 要设置的新地址,十六进制表示。
正确返回：STATUS: 0x00 – OKDATA[0] 设置的地址错误返回：STATUS: 0x01 –FAILDATA[0] 参考错误代码表描述:为读写器设置新的地址，读写器返回设置好的地址.比如:发送命令：02 00 02 80 02 80 03回执数据：02 00 02 00 02 00 033.2 SetBaudrate (0x81)发送数据:DATA[0] 波特率0x00 – 9600 bps0x01 – 19200 bps0x02 – 38400 bps0x03 – 57600 bps0x04 – 115200 bps> 0x04—9600 bps正确返回：STATUS: 0x00 – OKDATA[0] 设置的波特率代码.错误返回：STATUS: 0x01 –FAILDATA[0] 参考错误代码表描述: 设置读写器与主机通讯的波特率. 这个波特率将被保存到EEPROM内并作为新的默认波特率.设置好新的波特率后，系统开始使用新的波特率，而不需要复位。
比如:发送命令：02 00 02 81 01 82 03回执数据：02 00 02 00 01 03 03 （设置波特率为19200,N,8,1）3.3 SetSerNum (0x82)发送数据:DATA[0..7]: 8个字节的读写器序列号正确返回：STATUS: 0x00 – OKDATA[0] 0x80(表示操作成功)错误返回：STATUS: 0x01 –FAILDATA[0] 参考错误代码表描述: 设置8个字节的序列号。
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• ISO 18000-6 – 其规范之频率860~960MHz为物流管理 (Logistics Management) 之最佳 选择，已成为国际供应链 RFID应用技术的重要标准 – 由整合一些现有之RFID厂商产品规格、EAN.UCC所提出的Global Tag (GTAG) 架构及有意参与人士之意见而订出之规范 – 其标规格亦符合EPC的编码架构，但ISO 18000-6标签较EPC系统有更多 的应用范围。
票务
ISO 14443
物品管理
ISO 15693 ISO 18000
(part 3) EPC HF1
近场通信
ISO 18092
物品管理
ISO 18000 (part 7)
物品管理
ISO 18000 (part 6)
EPC UHF0 EPC UHF1
100KHz
1MHz
400MHz1GHz3 Nhomakorabea物品管理t
ISO 18000 (part 4)
超高频RFID系统EPC Class1 Gen1与Gen2标准
• UHF Class 1 Gen1 – 在Auto-ID中心时期所制定 – 包括Class 0和Class 1
• UHF Class 1 Gen2 – 由加入EPCglobal组织的主要公司于2004年12月合作开发完成 – 推动新的RFID硬件产品开发之标准接口和协议的一项基础要素 – 于2006年6月被ISO组织批准并入了ISO/IEC18000-6c标准里，使得全球UHF RFID技术发展得到规范 – 在频率的部分是涵盖到各个国家的范围 – 渥尔玛于2006年9月正式开始用Gen2标签替代Gen1标签
4
UHF Class 1 Gen1 与UHF Class 1 Gen2之比较
特性
Class 1 Gen1
频率
860-930MHz
固定内存锁定 无
读取速度（每秒）
230 个标签（美国） 115 个标签（欧洲）
写入速度 (96-bit EPC) （每秒）
3个标签
读取对应标签的方式
Binary Tree Walking Protocol Sleep/Wake 状态
5
超高频RFID ISO18000-6标准
• ISO 18000：属于品项管理之标准，主要运用于供应链的管理
– 物流系统无线通信技术的首项国际标准 – RFID标签与读取器间的沟通标准 – 范围广，包含六部分，涵盖了不同的带宽
• 其中 Part 6涵盖UHF
– 涵盖所有类别的标签，应用范围广
• 如：只读、可擦写、一写多读
超高频RFID系统的通信协议
1
目录页 CONTENTS PAGE
EPC 标准
1
ISO标准
2
UHF Class 1 Gen1-Gen2
3
ISO18000-6
4
目录
*
2
RFID的通讯协议标准(超高频部分)
动物识别
ISO 11784 ISO 11785 ISO 14223
物品管理
ISO 18000 (part 2)
ID长度
96位
卷标数据检验
读取有16-bit CRC来检验讯 息正确性
安全性
Write、Kill有8-bit的密码保 护
Class 1 Gen2
860-960MHz 可 880个标签（美国） 450个标签（欧洲）
5 个标签
“Q” Protocol “Symmetric” 状态 512位 读写皆有16-bit CRC来检验 讯息正确性 Read、Write、Lock与Kill 皆有32-bit的密码保护
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