射频识别技术漫谈(23)——ISO15693的载波、调制与编码

射频识别技术中的通讯大多是主从式,主动方一般是读写器,被动方称为“卡片”或“标签”。到底是叫“卡片”还是“标签”,好像也没有严格的区分。习惯上可以从以下4个方面界定:一是形状,卡片通常体积较大,更像“卡片”,标签个头则小的多;二是容量,卡片往往有较大的存储区,可以存储各类应用数据,标签则存储区较小,许多标签只有一个只读的序列号,没有用户存储区;三是安全性,卡片的用户数据存取通常需要密码,标签的数据则往往不需要密码;最后是使用的对象,卡片一般用于“人”,标签通常用于“物”。ISO15693标准的产品一般称为“标签”。

ISO15693与ISO14443国际标准最大的相同之处就是二者的射频载波频率都是13.56MHZ。这一点非常重要,此特性为同一射频接口芯片读写多种协议的电子标签(卡片)提供了极大方便。

ISO15693读写器产生的射频场的磁场强度在150mA/m~5A/m之间,标签在这个场强区间内可以连续的正常工作。读写器和标签之间的通讯采用调幅ASK,调制系数有10%和100%两种,具体使用哪一种由读写器决定,标签必须能同时对这两种调制系数的调制波进行解调。

读写器向标签传送的数据,其编码使用脉冲位置调制(pulse position
modulation,PPM),PPM的原理比较简单,每次用2的M次方个时隙传送M位,至于传送的数据是什么,要看脉冲出现在哪个时隙。ISO15693协议使用了两种M值,M=8和M=2。

M=8是在4.833毫秒的时间内传送256个时隙,每次传送8位数据,脉冲出现在第几个时隙就代表传送的是什么数据,比如要传送数据E1H=(11100001B)=225,则在第225个时隙传送一个脉冲,这个脉冲将时隙的后半部分拉低,如下图所示:
    M=2是在75.52微秒的时间内传送4个时隙,每次传送2位数据,脉冲出现在第几个时隙就代表传送的是什么数据,比如要传送数据2H=(10B)=2,则在第2个时隙传送一个脉冲,这个脉冲将时隙的后半部分拉低,如下图所示:    M=8的情况下,每次在4.833毫秒的时间内传送8位数据,数据的传送速率是1.65Kbps;M=2的情况下,每次在75.52微秒的时间内传送2位数据,数据的传送速率是26.48Kbps。这两种速率差了十几倍,具体使用哪种速率,由读写器发送的数据帧的起始(SOF)波形决定,如下图所示:


    和多数其它类型的非接触式产品一样,ISO15693协议的电子标签也使用负载调制的方式向读写器回送数据信息。负载调制可以产生两种速率的副载波,fs1=fc/32(423.75kHz,2.36us)和fs2=fc/28(484.28kHz,2.065us);数据采用曼策斯特编码,可以仅使用fs1,也可以fs1和fs2都用。

当仅使用fs1时,数据编码如下图所示,逻辑“0”使用fs1调制左边,右边不调制;逻辑“1”使用fs1调制右边,左边不调制。每位数据37.76微秒,数据的传输速率是26.48kbps.


    当同时使用fs1和fs2时,数据编码如下图所示,逻辑“0”使用fs1调制左边,fs2调制右边;逻辑“1”使用fs1调制右边,fs2调制左边。每位数据37.46微秒,数据的传输速率是26.69kbps.


    上述数据传输速率比较高,15693协议还规定可以使用一种低速速率,低速速率是高速速率的1/4,对应上述两种情形分别是6.62kbps和6.67kbps。编码的方法是在编码“0”和“1”时使用的脉冲数增加为原来的4倍,如果仅使用fs1调制,编码中未调制时间也增加为原来的4倍。

至于选用哪一种调制方法及哪一种数据的传输速率,完全由读写器决定,各种调制方法和速率标签都必须支持。

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时间: 2025-01-04 12:11:44

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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 I

射频识别技术漫谈(3)——能量、调制

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射频识别技术漫谈(5)——防冲突

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目前基于13.56MHz的射频识别技术主要有ISO14443A.ISO14443B.ISO15693和FELICA技术.针对13.56MHz的射频识别技术,NXP开发了一系列名字以RC(Radio Chip)开头的射频接口芯片,包括RC500.RC400.RC530.RC531.RC632等,这些芯片的设计架构.引脚排列.内部寄存器阵列.天线设计等方面基本相同,不同之处主要是与微控制器的接口界面.支持的协议种类等不一样.后来的RC522.PN512也大体继承了同样的设计思路,只是在供电电压和封装

射频识别技术漫谈(11)——Mifare系列卡的共性

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