RFID UHF(EPC)標籤使用常識

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如今作UHF應用的愈來愈多了，如何根據實際應用設計系統以達到更佳的使用效果，其中對UHF標籤相關內容的瞭解相當重要，不少朋友對標籤的瞭解很少，在此不才，整理了一些資料，供你們參考，有出入的地方歡迎各位鞋童多拍磚頭，你們一塊兒來探討，最後達到你好，我好，你們都好的效果。      符合EPC Class1 Gen2（簡稱G2）協議V109版的電子標籤（Tag，簡稱標籤）和Reader（讀寫器）,應該具備下述的特性。

Q1：標籤存儲器分爲哪幾個區？

A：Tag memory（標籤內存）分爲Reserved（保留），EPC（電子產品代碼），TID（標籤識別號）和User（用戶）四個獨立的存儲區塊（Bank）。
Reserved區：存儲Kill Password（滅活口令）和Access Password（訪問口令）。
EPC區：存儲EPC號碼等。
TID區：存儲標籤識別號碼，每一個TID號碼應該是惟一的。
User區：存儲用戶定義的數據。
此外還有各區塊的Lock（鎖定）狀態位等用到的也是存儲性質的單元。

Q2：標籤有哪幾種狀態？

A：收到連續波（CW）照射即上電（Power-up）之後，標籤可處於Ready（準備），Arbitrate（裁斷），Reply（回令），Acknowledged（應答），Open（公開），Secured（保護），Killed（滅活）七種狀態之一。
一、Ready狀態是未被滅活的標籤上電之後，開始所處的狀態，準備響應命令。
二、在Arbitrate狀態，主要爲等待響應Query等命令。
三、響應Query後，進入Reply狀態，進一步將響應ACK命令就能夠發回EPC號碼。
四、發回EPC號碼後，進入Acknowledged狀態，進一步能夠響應Req_RN命令。
五、Access Password不爲0才能夠進入Open狀態，在此進行讀、寫操做。
六、已知Access Password纔可能進入Secured狀態，進行讀、寫、鎖定等操做。
七、進入到Killed狀態的標籤將保持狀態不變，永遠不會產生調製信號以激活射頻場，從而永久失效。被滅活的標籤在全部環境中均應保持Killed狀態，上電即進入滅活狀態。滅活操做不可逆轉。
要使標籤進入某一狀態通常須要適當次序的一組合法命令，反過來各命令也只能當標籤在適當的狀態下才能有效，標籤響應命令後也會轉到其餘狀態。

Q3：命令分爲哪幾類？

A：從命令體系架構和擴展性角度，分爲Mandatory（必備的），Optional（可選的）， Proprietary (專有的)和Custom（定製的）四類。
從使用功能上看，分爲標籤Select（選取），Inventory（盤點）和Access（存取）命令三類。
此外還爲了之後命令擴展，預留了長短不一樣的編碼待用。

Q4：必備的（Mandatory）命令有哪些？

A：符合G2協議的標籤和讀寫器，應該支持必備的命令有十一條：Select（選擇），Query（查詢）, QueryAdjust（調節查詢）, QueryRep（重複查詢）, ACK（EPC答覆）, NAK（轉向裁斷）, Req_RN（隨機數請求），Read（讀），Write（寫），Kill（滅活），Lock（鎖定）。

Q5：可選的（Optional）命令有哪些？

A：符合G2協議的標籤和讀寫器，支持也能夠不支持可選的命令有三條：Access（訪問），BlockWrite（塊寫），BlockErase（塊擦除）。

Q6：專有的（Proprietary）命令會是什麼？

A：專有的命令通常用於製造目的，如標籤內部測試等，標籤出廠後這樣的命令應該永久失效。

Q7：定製的（Custom）命令會有哪些？

A：能夠是製造商本身定義而開放給用戶使用的命令，如Philips公司提供有：BlockLock（塊鎖定），ChangeEAS（改EAS狀態），EASAlarm（EAS報警）等命令（EAS是商品電子防盜竊系統Electronic Article Surveillance的縮寫）。

Q8：選取（Select）類命令有哪些？

A：僅有一條：Select，是必備的。
標籤有多種屬性，基於用戶設定的標準和策略，使用Select命令，改變某些屬性和標誌就人爲選擇或圈定了一個特定的標籤羣，能夠只對它們進行盤點識別或存取操做，這樣有利於減小衝突和重複識別，加快識別速度。

Q9：盤點（Inventory）類命令有哪些？

A：有五條：Query, QueryAdjust, QueryRep, ACK, NAK，都是必備的。
一、標籤收到有效Query命令後，符合設定標準被選擇的每一個標籤產生一個隨機數（相似擲骰子）,隨機數位數爲Q，而隨機數爲零的每一個標籤，都將產生迴響（發回臨時口令RN16--一個16-bit隨機數），並轉移到Reply狀態；符合另外一些條件的標籤會改變某些屬性和標誌，從而退出上述標籤羣，有利於減小重複識別。
二、標籤收到有效QueryAdjust命令後，Q值加1或減1後從新新產生一個隨機數（象重擲骰子），其餘同Query。
三、標籤收到有效QueryRep命令後，只對標籤羣中的每一個標籤原有的隨機數減一，其餘同Query。
四、僅單一化的標籤才能收到有效ACK命令（使用上述RN16，或句柄Handle--一個臨時表明標籤身份的16-bit隨機數。此爲一種安全機制！），收到後，發回EPC區中的內容??EPC協議最基本的功能。
五、標籤收到有效NAK命令後，除了處於Ready、Killed的保持原狀態外，其它狀況都轉到Arbitrate狀態。

Q10：存取（Access）類命令有哪些？

A：有五條必備的：Req_RN，Read，Write，Kill，Lock， 和三條可選的：Access，BlockWrite，BlockErase。
一、標籤收到有效Req_RN（with RN16 or Handle）命令後，發回句柄，或新的RN16，視狀態而不一樣。
二、標籤收到有效Read（with Handle）命令後，發回出錯類型代碼,或所要求區塊的內容和句柄。
三、標籤收到有效Write（with RN16 & Handle）命令後，發回出錯類型代碼,或寫成功就發回句柄。
四、標籤收到有效Kill（with Kill Password，RN16 & Handle）命令後，發回出錯類型代碼,或滅活成功就發回句柄。
五、標籤收到有效Lock（with Handle）命令後，發回出錯類型代碼,或鎖定成功就發回句柄。
六、標籤收到有效Access（with Access Password，RN16 & Handle）命令後，發回句柄。
七、標籤收到有效BlockWrite（with Handle）命令後，發回出錯類型代碼,或塊寫成功就發回句柄。
八、標籤收到有效BlockErase（with Handle）命令後，發回出錯類型代碼,或塊擦除成功就發回句柄。

Q11：所謂衝突（collisions）是怎麼回事，怎樣抗衝突？G2用什麼機制抗衝突的？

A：按上述Q9解答中提到的，當有不止一個隨機數爲零的標籤各發回不一樣的RN16時，它們在接收天線上會出現不一樣RN16的波形迭加，也即所謂衝突（collisions），從而不能正確解碼。有多種抗衝突機制能夠避免波形迭加變形，例如設法（時分）使某時刻只有一個標籤「發言」，接着再單一化處理，就能識別讀寫多張標籤中的每一張標籤。
上述三條Q字頭的命令體現了G2的抗衝突機制：隨機數爲零的標籤才能發回RN16，若同時有多個標籤隨機數爲零，而不能正確解碼，就策略性地重發Q字頭的命令或組合，給被選擇的標籤羣，直到能正確解碼。

Q12：標籤識別號（TID）應該具備惟一性嗎？怎樣達成？

A：標籤識別號TID（Tag identifier）是標籤之間身份區別的標誌（能夠類比於鈔票的編號）。從安全和防僞角度考慮，任何兩張G2標籤不該該徹底相同，標籤應該具備惟一性；從上述Q1的解答中咱們知道，標籤四個存儲區塊各有用處，出廠後有的還能隨時改寫，只有TID應該也能夠擔當此任，因此標籤的TID應該具備惟一性。
出廠前 G2芯片的生產廠家應使用Lock命令或其餘手段做用於TID，使之永久鎖定；而且生產廠家或有關組織應該保證每一個G2芯片適當長度的TID是惟一的，任何狀況下不會有第二個一樣的TID，即便某G2標籤處於Killed狀態不會被激活再使用，它的TID（仍在此標籤中）也不會出如今另外一張G2標籤中。
這樣因爲TID是惟一的，雖然標籤上的EPC碼等能夠被複制到另外一張標籤上去，也能經過標籤上的TID加以區分，從而正本清源。此種架構和方法簡單可行，但要注意保證惟一性的邏輯鏈。
V109版的G2協議對TID的規定，必須的僅有32-bit（包括8-bit allocation class identifier，12-bit tag mask-designer identifier，12-bit tag model number）；對更多位的bit，如SNR（serial number序列號），說的是「Tags may contain」，而非「should」。但因爲EPC號碼被設計成會用到區分單件商品上，32-bit大概是不夠用的，應該具備SNR。G2協議修訂或者Class 2等會考慮這些的吧。

Q13：G2協議中的滅活（Kill）命令效果怎麼樣？可否從新使用已滅活的標籤？

A：G2協議設置了Kill命令，而且用32-bit的密碼來控制，有效使用Kill命令後標籤永遠不會產生調製信號以激活射頻場，從而永久失效。但原來的數據可能還在標籤中，若想讀取它們並不是徹底不可能，能夠考慮改善Kill命令的含義--附帶擦除這些數據。果真如此的話，人們應該能夠完全放心了。
此外在必定時期內，因爲G2標籤使用的成本或其餘緣由，會考慮到兼顧標籤能回收重複使用的狀況（如用戶要週轉使用帶標籤的托盤、箱子，內容物更換後相應的EPC號碼、User區內容要改寫；更換或從新貼裝標籤所費不菲、不方便；等等），須要即便被永久鎖定了的標籤內容也能被改寫的命令，由於不一樣鎖定狀態的影響，僅用Write或BlockWrite，BlockErase命令，不必定能改寫EPC號碼、User內容或者Password（如標籤的EPC號碼被鎖定從而不能被改寫，或未被鎖定但忘了這個標籤的Access Password而不能去改寫EPC號碼）。這樣就產生了一個需求，須要一個簡單明瞭的Erase命令--除了TID區及其Lock狀態位（標籤出廠後TID不能被改寫），其餘EPC號碼、Reserved區、User區的內容和其它的Lock狀態位，即便是永久鎖定了的，也將所有被擦除以備重寫。
比較起來，改善的Kill命令和增長的Erase命令功能基本相同（包括應該都使用Kill Password），區別僅在於前者Kill命令使不產生調製信號，這樣也能夠統一歸到由Kill命令所帶參數RFU的不一樣值來考慮。

Q14：G2中訪問（Access）等命令是可選的，若標籤或讀寫器不支持可選的命令怎麼辦？

A：若不支持BlockWrite或BlockErase命令，徹底能夠由Write命令（一次寫16-bit）多使用幾回代替，由於擦除能夠認爲是寫0，前者塊寫、塊擦除的塊是幾倍的16-bit，其餘使用條件相似。
若不支持Access命令，只有Access Password爲0，纔可進入Secured狀態，才能使用Lock命令。在Open或Secured狀態裏均可以改變Access Password，以後再使用Lock命令鎖定或永久鎖定Access Password的話（pwd-read/write位爲1，permalock位爲0或1，參考附表），則標籤再也進不了Secured狀態了，也再不能使用Lock命令去改變任何鎖定狀態了。
若支持Access命令，纔可能使用相應的命令自由進入所有各類狀態，除了標籤被永久鎖定或永久不鎖而拒絕執行某些命令和處於Killed狀態之外，也多能有效執行各個命令。
G2協議規定的Access命令屬於Optional可選的，但往後若能讓Access命令成爲必備的或者廠商生產對G2標籤和讀寫器都支持Access命令的話，則控制和使用起來將比較靈活和全面.

Q15：G2中Immediate Tag reply、Delayed Tag reply、in-process reply ？

A：

【An immediate Tag reply is a reply that meets T1 specified in Table 6.16.

對於多數指令，閱讀器發送指令後標籤在馬上回應(對應時間控制參數T1)
【A delayed Tag reply is a reply that meets T5 specified in Table 6.16.

對於某些指令，閱讀器發送命令後，標籤須要必定的時間才能完成操做並回應，標籤可能會延長必定的時間再回應(對應時間控制參數T5)
當閱讀器發送一個delayed reply指令後，閱讀器應該要發送一段時間長度至少爲Min(Treply，T5(max))的CW波，閱讀器可能會觀測到如下三種狀況

• Tag成功執行該命令：標籤在T5(max)時間之內回覆Table6.13的內容
• Tag發生錯誤：標籤在Min(Treply，T5(max))時間段內迴應一個錯誤代碼
• Tag不迴應：在T5(max)內沒有迴應，此時閱讀器應該發送Req_RN來驗證標籤是否還在本身的識讀範圍內，而後看狀況發送其餘命令

【An in-process reply allows a Tag to spend longer than T5(max) executing a command

對於某些指令，Tag須要必定時間作計算處理，所以採用in-process reply 方式迴應(對應時間控制參數T6，T7)
當閱讀器發送一個in-process reply命令後，容許標籤在長於T5(max)時間後再回應，並週期性的通知閱讀器本身正在計算處理中；in-process reply指令發送後標籤可能會前後反射多個信號，第一個反射信號應該知足T6參數指標（見Table 6.16），接下來的其餘反射信號應知足T7參數指標；標籤在處理計算中應該至少每隔T7(max)時間反射一次信號；閱讀器會指定在每個使用in-process reply的access命令（除AuthComm外），標籤在完成處理計算後是返回最終結果仍是把結果保存在標籤的ResponseBuff中，對於AuthComm命令，標籤必定是不保存處理結果，直接將其反射回來給閱讀器。 閱讀器發送in-process reply命令後可能會觀察到如下三種狀況：

• Tag成功執行該命令：Tag至少沒T7(max)時間迴應一個Table6.14定義的信號。對於中間信號 Done 、header 應該全爲0, response爲null, 若是迴應包含length則length=0000h.當Tag完成計算處理後發送的final reply中done=1, header=0。若是閱讀器收到header=0則表示該命令成功完成。
• Tag發生錯誤：...
• Tag不迴應：...

對於in-process reply命令，不管TRext值爲多少，Tag都按照TRext=1迴應

Q16：G2中閱讀器什麼編碼方式？

A：G2中閱讀器使用PIE編碼方式，使用以下圖兩種PIE符號表明0和1。

PIE（Pulse interval encoding）編碼的全稱爲脈衝寬度編碼，經過定義脈衝降低沿之間的不一樣時間寬度來表示數據。

規定中，由閱讀器發往標籤的數據幀由SOF（幀開始信號）、EOF（幀結束信號）、數據0和1組成。在GEN2標準中定義了一個名稱爲Tari的時間間隔，也稱爲基準時間間隔，該時間爲碼0時間寬度，取值爲6.25到25微妙之間。

Q17：G2中標籤使用什麼編碼方式？

A：G2中標籤使用FM0、Miller二、Miller四、Miller8編碼方式。

標籤應該要具有以上四種編碼方式的能力，具體使用哪種有閱讀器發送的Query命令指定

Q18：G2中閱讀器使用什麼調製方式？

A：G2中閱讀器使用DSB-ASK, SSB-ASK, 或PR-ASK調製，協議規定標籤應該具有解調全部三種調製方式的能力。

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