射频识别技术漫谈(24)——ISO15693的防冲突与传输协议

遵守ISO15693协议的电子标签都有一个8字节共64bit的全球唯一序列号(UID),这个UID一方面可以使全球范围内的标签互相区别，更重要的是可以在多标签同时读写时用于防冲突。8字节UID按权重从高到低标记为UID7--UID0，其中UID7固定为16进制的E0H，UID6是标签制造商的代码，例如NXP的代码为04H,TI的代码为07H;UID5为产品类别代码，比如ICODE SL2 ICS20是01H,Tag-it HF-I Plus Chip为80H,Tag-it HF-I Plus Inlay为00H。剩下的UID4-UID0为制造商内部分配的号码。
    电子标签数量众多，应用范围极为广泛。为了区分不同行业中的电子标签，ISO用一个字节的AFI (Application family identifier)来区分不同行业中的电子标签。AFI的高半字节表示主要行业，低半字节表示主要行业中的细分行业。其中AFI=00H表示所有行业。需要注意的是并不强制要求电子标签支持AFI，电子标签是否支持AFI是可选的，在收到"Inventory"清点命令后，如果标签不支持AFI，则标签必须立刻做出应答；如果支持AFI，则只有收到的AFI与标签存储的AFI一致才做出应答。
    15693国际标准还规定了一个字节的可选的数据存储格式识别符(DSFID)，用来区分标签中不同的数据存储格式。如果标签支持DSFID，在清点命令中标签将返回一个非零的DSFID，读写器可据此判断射频场中的标签是否具有期望的数据格式。
    电子标签的内存最大可达8K字节，以数据块(Block)为单位进行管理，标签内最多可以有256个数据块，每个数据块最大可以有32字节。数据块的内容可以锁定以防止修改。
    读写器与标签之间的数据交流使用"命令-应答"的方式，如下所示：   
        命令：标志(Flags)+命令码(Command code)+参数(parameters)+数据(Application data)+校验(CRC16)
        应答：标志(Flags)                     +参数(parameters)+数据(Application data)+校验(CRC16)
    可见应答除了没有应答码之外，结构与命令码类似。每一条命令及其应答都使用CRC校验以保证数据的完整性。读写器可以发出一条请求后让射频场内的所有电子标签同时应答(Addressed mode)，也可以指定一个电子标签应答(Non-addressed mode)。在Non-addressed模式下，可以使用两种方法指定一个电子标签，一种是命令中给出电子标签的唯一序列号UID，另一种是命令中不给出 UID，而是在之前的步骤中先选中一个标签，使其处于选中(select)状态，然后命令中指明仅要求处于选中状态的标签做出应答。
    ISO15693电子标签的防冲突与ISO14443A中基于位的防冲突类似。其最根本的一点就是基于标签有一个全球唯一的序列号。因为序列号的唯一性，所以全球范围内的任意两个标签，其64bit的序列号中总有一个bit的值是不一样的，也就是说任意两个标签的序列号总有一个bit上一个是“0”，另一个是“1”。防冲突的过程可以1位1位的进行，也可以4位4位的进行。具体的原理参见位和时隙相结合的防冲突机制。
    电子标签支持的命令可以分为强制(Mandatory)命令、可选(Optional)命令和用户(Custom)命令三种。强制命令和可选命令的功能和格式在标准中都有明确而详细的定义，用户命令则由标签制造商制定。
    强制命令有两个：清点(Inventory)和保持静默(Stay quiet),标签必须支持。标签最基本的功能是可以通过防冲突送出一个标签识别号，这两个命令就是实现这个功能的。如果磁场中有多个标签，使用清点命令可以得到一个标签UID，然后使用保持静默命令使其休眠；然后再使用清点命令可以得到下一个标签UID，依次类推，从而实现对射频场中的所有标签实现清点轮询。
    可选命令是否支持由标签制造商决定，可以分为以下4类：
    1.对整个标签操作：选择(Select)、复位(Reset to ready)、读取系统信息(Get system information)；
    2.对标签数据块操作：读单块(Read single block)、写单块(Write single block)、锁数据块(Lock block)、读多块(Read multiple blocks)、写多块(Write multiple blocks)、读多块安全状态(Get multiple block security status)；
    3.对AFI操作：写AFI(Write AFI)、锁定AFI(Lock AFI)；
    4.对DSFID操作：写DSFID(Write DSFID)、锁定DSFID(Lock DSFID)。

审核编辑 黄宇