射频识别(RFID，RadioFrequency Iden tiFication) 技术是一种新兴的自动识别技术。它是利用无线射频方 式进行非接触双向数据通信，以达到目标识别并交换数据的目的。可用来跟踪和管理几乎所有的物理对象，在工 业自动化、 商业自动化、 交通运输控制管理、 防伪及军事等众多领域都有广泛的应用前景。 按照工作频段的不同， RFID 系统还可以分为低频(135kHz 以下)、高频(13. 56MHz)、超高频( 860~960MHz奥沙利
) 和微波( 2. 4GHz 以上) 等几类。目前大多数 RFID 系统为低频和高频系统，但超高频(UHF) 频段的 RFID 系统具有操作距离远、 通讯速度快、成本低、尺寸小等优点，更适合未来物流、供应链领域的应用，也为实现“物联网”提供了可能。 因此超高频 RFID 系统的发展是当前 RFID 系统发展的重点。 本文介绍了符合 ISO1800026 标准的超高频RFID 电子 标签主要特点、结构、工作原理及读写方法，提出了相应读写器的解决方案，重点阐述了读写器的硬件设计及软 件程序流程。实际应用结果表明该读写器具有以下特点：读写速度快(单个标签 64bit/6ms)、识别率高，识别 距离远(≥4m)。 标签工作原理及特性
工作原理
RFID 系统普通由读写器和标签(或者称应答器、电子标签、智能标签) 及天线组成。本文彩用某公司的 UCODEHSL 标签，符合 ISO18000-4 与 ISO18000-6 标准，本身无电源，靠读写器的射频场获得能源，采用负载调制 方式，工作频段为 UHF 或者 2. 45GHz。工作原理如图 1 所示。贴片变压器
PC 机通过 RS232 接口远程控制读写器。 读写器接到命令后， 通过天线发送射频命令实现对标签的操作， 同时接收 标签返回的数据。标签靠其偶极子天线获得能量，并由芯片( IC) 控制接收、发送数据。
IC 结构
标签 IC 主要由摹拟、数据处理及 EEPROM 三个模块构成，如图2 所示。
摹拟 RF 接口模块为 IC 提供稳定电压，并将获得的数据解调后供数据模块处理，同时将数据调制后返回 给读写器。数字处理模块包括状态转换机、读写协议执行、与 EEPROM 的 数据交换处理等功能。
存储特性
标签内置 2048bit 的 EEPROM，分成 64 块(block) ，每块 32bit。其中 8byte 为 ID 存储空间， 216byte 为用户存储空间。每字节都有相应的锁定位，该位被置“1”就不能再被改变。可以通过LOCK 命令将其锁定，通 过 Query locK (查询锁定) 命令读取锁定位的状态，锁定位不允许被复位。 Byte薄膜发电0~7 被锁定，为标签的标识码 (Unique ID)。 64bitUID 包含 50bit 的独立的串号， 12bit 的边界码和一个两位的校验码。 Byte 8~219 是未锁 定空间，供用户使用。 Byte 220~223 也是未锁定的，作为写操作完毕的标志 bit 或者用户空间。
标签的读写
命令格式
读写器的命令格式
读写器的命令格式如下：
帧头探测段是一个至少持续 400Ls 的稳定无调制载波(相当于 16bit 数据的传输) ；帧头是 9bit 的 NRZ 格式的 manchester“O”，即： 010101010101010101；开始符是用来标记有效数据，原返回率采用 5 位的开始符 (1100111010) ，4 倍返回率采用开始符(11011100101) ；CRC 采用 16bit 的 CRC 编码。
标签的应答格式
标签的应答格式如下：
静默是标签持续 2byte 的无反向散射(40kb/s 的速率下相当于 400Ls 的持续时间) ；返回帧头是：
“00000101010101010101000110110001”； CRC 采用 16bit 的 CRC 编码。
防冲突机制
充电后的 IC 有三种主要数字状态：准备(READY，初始状态) ；识别( ID，标签期望读写器识别的
状态) ；数据交换(DATE EXCHANGE，标签已被识别状态)。
图 3：状态转换图柴油脱剂
首先，标签进入读写器的射频场，从无电状态进入准备状态。读写器通过“组选择”和“取销选择”命 令来选择工作范围内处于准备状态中所有或者部份的标签，来参预冲突判断过程。为解决冲突判断问题，标签内 部有两个装置：一个 8bit 的计数器；一个 0 或者 1 的随机数发生器。标签进入 ID 状态的同时把它的内部计数器清保安单元 “0”。它们中的一部份可以通过接 345 第 3 期张晓鹏，朱云龙等：超高频射频识别系统读写器设计收“取销” 命令重新回到准备状态，其它处在识别状态的标签进入冲突判断过程。被选中的标签开始进行下面循环：
① 所有处于 ID 状态并且内部计数器为 0 的标签将发送它们的 UID。
②如果多于一个的标签发送，读写器将发送失败命令。
③ 所有收到失败命令且内部计数器不等于0 的标签将其计数器加 1。收到失败命令且内部计数器等于0 的标签(刚 刚发送过应答的标签) 将产生一个“1”或者“0”的随机数， 如果是“1”， 它将自己的计数器加 1；如果是“0”， 就保持计数器为 0 并且再次发送它们的 UID。
④如果有一个以上的标签发送，将重复第 2 步操作；
⑤如果所有标签都随机选择了“1”，则读写器收不到任何应答，它将发送成功命令，所有应答器的计数器减 1， 然后计数器等于 0 的应答器开始发送，接着重复第 2 步操作；
⑥如果惟独一个标签发送并且它的 UID 被正确接收，读写器将发送包含UID 的数据读命令，标签正确接收该条命 令后将进入数据交换状态，接着将发送它的数据。读写器将发送成功命令，使处于 ID 状态的标签的计数器减 1；
⑦如果惟独一个标签的计数器等于 1 并且返回应答， 则重复第 5 和第 6 步操作； 如果有一个以上的标签返回应答，快装脚手架 则重复第 2 步操作；
⑧如果惟独一个标签返回应答，并且它的UID 没有被正确接收，读写器将发送一个重发命令。如果UID 被正确接 收，则重复第 5 步操作。如果 UID 被重复几次的接收(这个次数可以基于系统所希翼的错误处理标准来设定) ， 就假定有一个以上的标签在应答，重复第 2 步操作。
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