實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備知識(shí)

1、實(shí)驗(yàn)箱外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：俯視圖主視圖圖 1 RFID讀寫器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱外觀圖 2 RFID讀寫器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部樣式6543211基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)底板2超高頻讀寫模塊3低頻讀寫模塊4高頻讀寫模塊5低頻讀寫天線6高頻讀寫天線圖 3 RFID讀寫器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱功能模塊標(biāo)準(zhǔn)USB線220v轉(zhuǎn)5v適配器超高頻天線超高頻天線饋線實(shí)驗(yàn)用卡片：低頻卡片：1張高頻14443A卡片：3張高頻15693卡片：3張超高頻18000-6C卡片：3張圖 4 RFID讀寫器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱配件3211電源接口2USB接口3超高頻天線接口圖 5 RFID讀寫器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱硬件接口圖 6 RFID讀寫器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱典型連接使用220v轉(zhuǎn)5v適配器時(shí)

2、，請(qǐng)先將適配器圓頭插入實(shí)驗(yàn)箱電源接口，再將插頭插入插座。需要注意請(qǐng)勿用手觸碰220v插頭及插座，以免造成觸電事故；每次通電前，請(qǐng)檢查超高頻天線及饋線已經(jīng)安裝到位。不連接超高頻天線而給整個(gè)實(shí)驗(yàn)箱上電，可能造成超高頻模塊永久損壞；實(shí)驗(yàn)完成后，收納超高頻饋線時(shí)，不要用力彎折饋線或把饋線繞成極小的圈，以免造成饋線駐波比升高或永久損壞；14321顯示屏2RFID基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱3超高頻天線4超高頻標(biāo)簽圖 7 RFID讀寫器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱典型實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地應(yīng)用軟件與驅(qū)動(dòng)程序?qū)嶒?yàn)箱提供應(yīng)用軟件，供教學(xué)和實(shí)驗(yàn)使用。應(yīng)用軟件為綠色軟件，不需要進(jìn)行安裝，將光盤內(nèi)的“應(yīng)用軟件”目錄復(fù)制-粘貼到本地硬盤內(nèi)即可使用。驅(qū)動(dòng)程序安裝在第一

3、次使用實(shí)驗(yàn)箱時(shí)，需要安裝驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序位于“應(yīng)用軟件”目錄內(nèi)“USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)”文件夾中。斷開實(shí)驗(yàn)箱電源，運(yùn)行“CDM20814_Setup.exe”程序，開始驅(qū)動(dòng)程序安裝，安裝成功后如下圖所示，圖 1 RFID讀寫器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)程序安裝連接實(shí)驗(yàn)箱電源，操作系統(tǒng)會(huì)偵測(cè)出新的串口設(shè)備如下圖所示，圖 2 RFID讀寫器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱串口設(shè)備因操作系統(tǒng)版本不同，實(shí)驗(yàn)箱所占用的串口設(shè)備的端口號(hào)可能與圖中所示不同，但正常情況下所占用的4個(gè)串口設(shè)備的端口號(hào)應(yīng)該是連續(xù)的，例如: COM7, COM8, COM9和COM10，如上圖所示。直接運(yùn)行“應(yīng)用軟件”目錄內(nèi)的RFIDReader.exe程序啟動(dòng)應(yīng)用軟件

4、。應(yīng)用軟件主界面如下圖所示，圖 11 RFID讀寫器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱應(yīng)用軟件主界面知識(shí)學(xué)習(xí)：1、EPCGen2概要EPCGen2是EPC global制定的Class1 UHF頻段射頻識(shí)別空中接口的第二代標(biāo)準(zhǔn)，又稱C1G2標(biāo)準(zhǔn)。在EPCGen2協(xié)議下的標(biāo)簽可以重復(fù)讀寫，并且增加了保密性能。此后EPC global和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織合作以該標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)出臺(tái)了ISO18000-6C國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。目前幾乎所有的標(biāo)簽廠商都已停止第一代Gen1協(xié)議的超高頻芯片的開發(fā)和生產(chǎn)，超高頻領(lǐng)域市場(chǎng)上主流產(chǎn)品均為符合CIG2協(xié)議的產(chǎn)品。目前協(xié)議的最新版本為1.2.0版，協(xié)議規(guī)范有108頁(yè)之長(zhǎng)，詳細(xì)表述了第二代RFID標(biāo)簽、讀寫器

5、以及信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信和信息網(wǎng)絡(luò)處理。這里將介紹規(guī)范的要點(diǎn)和特點(diǎn)。EPC Cen2(CI G2)的規(guī)范要點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn)。1.RFID系統(tǒng)必須能夠在860960 MHz間的任何頻率上通信，不同國(guó)家和地區(qū)對(duì)UHF段的頻率分配有所不同，EPC Cen2要求RFID讀寫器應(yīng)能夠在這個(gè)范圍內(nèi)的任何頻率進(jìn)行工作。2.RFID標(biāo)簽和讀寫器之間能夠?qū)崿F(xiàn)高速通信，要實(shí)現(xiàn)讀寫器到標(biāo)簽40160 kb/s、標(biāo)簽到讀寫器5640 kb/s的傳輸速率，提高讀取標(biāo)簽的效率(理論上每秒能夠讀取1500枚標(biāo)簽)。3.可支持讀寫256位的EPC代碼。4.RFID電子標(biāo)簽必須具備自毀命令“kill”，具備密碼保護(hù)數(shù)據(jù)的功能

6、。EPC Gn2的規(guī)范特點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn)。1.兼容性C162標(biāo)準(zhǔn)綜合考慮了UHF頻段RFID在全球的分布，適用譜較寬(860960 MHz)，符合各國(guó)UHF頻段的規(guī)范，保證了不同生產(chǎn)商的設(shè)備之間具有良好的兼容性，也保證了EPC global網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的不同組件之間的協(xié)調(diào)工作，從而推動(dòng)C1G2標(biāo)準(zhǔn)RFID產(chǎn)品在全球廣泛的使用。2.開放性C1G2標(biāo)準(zhǔn)對(duì)簽訂了EPCgloba1 IP協(xié)議的企業(yè)免收專利費(fèi)。在標(biāo)準(zhǔn)的制定過(guò)程中，BTG、Alien和Matric等60余家RFID公司簽署了EPC global無(wú)特權(quán)許可協(xié)議，鼓勵(lì)C1G2標(biāo)準(zhǔn)的免版稅使用，這將有利于RFID產(chǎn)品的市場(chǎng)推廣。3.安全性安全

7、和隱私一直是RFID產(chǎn)品所關(guān)注的問(wèn)題之一。C1G2標(biāo)準(zhǔn)在芯片中具有特定的口令，可以有效地防止芯片被非法讀取。同時(shí)C1G2采用簡(jiǎn)單的安全加密算法，協(xié)議允許兩個(gè)32 位的密碼，一個(gè)密碼(access password)用來(lái)控制標(biāo)簽的讀寫權(quán)，在讀寫器與標(biāo)簽的通信中采用加密保證，使在讀取信息的過(guò)程中，不會(huì)把敏感數(shù)據(jù)擴(kuò)散出去。之二個(gè)密碼“kill password”用來(lái)控制標(biāo)簽的銷毀權(quán)，采用“滅活”的方式(kill)，即當(dāng)標(biāo)簽收到讀寫器的有效滅活指令后，標(biāo)簽自行永久銷毀。4.可靠性標(biāo)簽具有高識(shí)別率，在較遠(yuǎn)的距離測(cè)試具有接近100%的讀取率。容許標(biāo)簽延時(shí)后進(jìn)人識(shí)讀區(qū)仍能被讀取，這是Gel標(biāo)簽所不能達(dá)到的。

8、抗干擾性強(qiáng)，更廣泛的頻譜與射頻分布提高了UHF的頻率調(diào)制性能，減少了與其他無(wú)線設(shè)備之間的干擾。5.讀取速度C102標(biāo)準(zhǔn)采用基于Aloha防碰撞算法，能快速適應(yīng)標(biāo)簽數(shù)量的變化。在閱讀批量標(biāo)簽時(shí)能避免重復(fù)閱讀。其標(biāo)簽閱讀速度是第一代EPC標(biāo)準(zhǔn)的10倍能夠滿足高速自動(dòng)作業(yè)需要，適用于大批量標(biāo)簽閱讀的應(yīng)用場(chǎng)合。6.實(shí)用性CIG2標(biāo)簽的芯片尺寸可以縮小到現(xiàn)有版本的一半到三分之一，降低了RFID標(biāo)簽的制造成本，從而進(jìn)一步擴(kuò)大了它的使用范圍，滿足了多種應(yīng)用場(chǎng)合的需要。標(biāo)簽的存儲(chǔ)能力也得到了增加，芯片中有96字節(jié)的存儲(chǔ)空間，可滿足各種RFID應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需要。7、無(wú)線接口C1G2標(biāo)準(zhǔn)采用了適合標(biāo)簽工作的數(shù)

9、據(jù)編碼和調(diào)制方式，即下行鏈路（讀寫器到標(biāo)簽）采用PIE(Pulse-Interval Encoding)編碼的ASK調(diào)制，上行鏈路（標(biāo)簽到讀寫器）采用Miller編碼的副載波調(diào)制或FM0編碼的ASK調(diào)制。C1G2 空中接口協(xié)議位于EPC global協(xié)議簇架構(gòu)框架最底層，協(xié)議規(guī)定了標(biāo)簽和讀寫器的接口，扮演者 RFID 射頻通信基礎(chǔ)角色。C1G2 物理層包括前向信道和反向信道兩個(gè)部分。首先讀寫器向標(biāo)簽發(fā)出經(jīng)DSB-ASK，SSB-ASK 或 PR-ASK 射頻調(diào)制的信息，信息的編碼方式是 PIE，標(biāo)簽從同樣載波的連續(xù)波 CW 中獲取能量；然后，標(biāo)簽通過(guò)反向散射調(diào)制該載波的幅度或相位來(lái)向讀寫器返回

10、信息，信息編碼的格式由讀寫器命令參數(shù)決定，可以是 FM0 或Miller 副載波。標(biāo)簽-讀寫器通信的過(guò)程是半雙工的。C1G2 標(biāo)簽識(shí)別層包括三個(gè)讀寫器操作，分別是 Select、Inventory、Access，標(biāo)簽以狀態(tài)機(jī)方式工作。Select操作的意義是根據(jù)用戶定義的條件挑選出某個(gè)特定的標(biāo)簽群作為下一步操作的對(duì)象；Inventory是指對(duì)標(biāo)簽的識(shí)別，即通過(guò)向標(biāo)簽群發(fā)出 Query，單個(gè)標(biāo)簽應(yīng)答自己的EPC，一個(gè)Inventory周期包括若干個(gè)回合和命令，最終所有標(biāo)簽均被識(shí)別；Access是指對(duì)單個(gè)標(biāo)簽的操作，包括對(duì)它的讀寫，在操作之前標(biāo)簽必須先被識(shí)別。2、EPCGen2電子標(biāo)簽的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)C

11、lass1及以上的RFID標(biāo)簽芯片內(nèi)部帶有一定容量的非易失性存儲(chǔ)器，對(duì)于每個(gè)廠商生產(chǎn)的電子標(biāo)簽，其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是相同的，但會(huì)存在容量大小的差別。按照EPC Global Class1 Gen2協(xié)議(C1G2協(xié)議)，標(biāo)簽存儲(chǔ)器分為Reserved(保留內(nèi)存)、EPC(電子產(chǎn)品代碼存儲(chǔ))、TID(標(biāo)簽識(shí)別號(hào)存儲(chǔ))和User(用戶存儲(chǔ))4個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)區(qū)塊(Bank)。圖3-3 為EPCGe2標(biāo)簽的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。各區(qū)塊功能如下。電子標(biāo)簽存貯器結(jié)構(gòu)圖從以上結(jié)構(gòu)圖中可以看到，一個(gè)電子標(biāo)簽的存貯器分成四個(gè)存貯體： 分別是： 存貯體0：保留內(nèi)存（Reserve） 存貯體1：EPC存貯器 存貯體2：TID存貯器 存貯體

12、3：用戶自定義存貯器這四個(gè)存儲(chǔ)體是：a) 保留內(nèi)存 保留內(nèi)存為電子標(biāo)簽存貯密碼（口令）的部份。包括滅活口令和訪問(wèn)口令。滅活口令和訪問(wèn)口令都為4個(gè)字節(jié)。其中： 滅活口令的地址為00H03H（以字節(jié)為單位）；訪問(wèn)口令的地址為04H07H。b) EPC存儲(chǔ)器 EPC存儲(chǔ)器用于存貯電子標(biāo)簽的EPC號(hào)、PC（協(xié)議-控制字）以及這部份的CRC16校驗(yàn)碼。其中 CRC16：存貯地址為0003，4個(gè)字節(jié)，CRC-16為本存貯體中存貯內(nèi)容的CRC校驗(yàn)碼。 PC：電子標(biāo)簽的協(xié)議-控制字，存貯地址為0407，4個(gè)字節(jié)。 PC表明本電子標(biāo)簽的控制信息，包括如下內(nèi)容：PC為4個(gè)字節(jié)，16位，其每位的定義為：00-04位

13、：電子標(biāo)簽的EPC號(hào)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度.=：EPC為一個(gè)字,16位=：EPC為兩個(gè)字,32位=：EPC為三個(gè)字,48位 =：EPC為32個(gè)字05-07位：RFU=0002080F位: =EPC號(hào): 若干個(gè)字,由PC的值來(lái)指定.EPC為識(shí)別標(biāo)簽對(duì)象的電子產(chǎn)品碼。EPC存儲(chǔ)在以20h存儲(chǔ)地址開始的EPC存儲(chǔ)器內(nèi)，MSB優(yōu)先。用于存貯本電子標(biāo)簽的EPC號(hào),該EPC號(hào)的長(zhǎng)度在以上PC值中來(lái)指定.每類電子標(biāo)簽(不同廠商或不同型號(hào))的EPC號(hào)，長(zhǎng)度可能會(huì)不同。用戶通過(guò)讀該存貯器內(nèi)容命令讀取EPC號(hào)。TID存儲(chǔ)器： 該存貯體是指電子標(biāo)簽的產(chǎn)品類識(shí)別號(hào)，每個(gè)生產(chǎn)廠商的TID號(hào)都會(huì)不同。用戶可以在該存貯區(qū)中存貯其自身的

14、產(chǎn)品分類數(shù)據(jù)及產(chǎn)品供應(yīng)商的信息。一般來(lái)說(shuō)，TID存貯區(qū)的長(zhǎng)度為4個(gè)字，8個(gè)字節(jié)。但有些電子標(biāo)簽的生產(chǎn)廠商提供的TID區(qū)會(huì)為2個(gè)字或5個(gè)字。用戶在使用時(shí)，需根據(jù)自己的需要選用相關(guān)廠商的產(chǎn)品。用戶存儲(chǔ)器 ：該存貯區(qū)用于存貯用戶自定義的數(shù)據(jù)。用戶可以對(duì)該存貯區(qū)進(jìn)行該、寫操作。該存貯器的長(zhǎng)度由各個(gè)電子標(biāo)簽的生產(chǎn)廠商確定。每個(gè)生產(chǎn)廠商提供的電子標(biāo)簽，其用戶存貯區(qū)的成度會(huì)不同。存貯長(zhǎng)度大的電子標(biāo)簽會(huì)貴一些。用戶應(yīng)根據(jù)自身應(yīng)用的需要，來(lái)選擇相關(guān)長(zhǎng)度的電子標(biāo)簽，以減低標(biāo)簽的成本。3、標(biāo)簽的信息安全機(jī)制標(biāo)簽信息安全通過(guò)密碼、鎖、加密三種措施來(lái)保證。用戶不輸入密碼可以讀取標(biāo)簽EPC區(qū)，User區(qū)的信息，若kill

15、/access password區(qū)處于unlock狀態(tài)則信息也可以被讀取。由于密碼為32位，所以破解該密碼需要花費(fèi)一定的時(shí)間。（假設(shè)嘗試一次需要100毫秒，黑客編程破解最壞情況下需要嘗試大約4970年可以破解密碼）在用戶輸入密碼(access password)正確的情況下，用戶可以對(duì)標(biāo)簽各個(gè)區(qū)域進(jìn)行l(wèi)ock，unlock等操作，使標(biāo)簽?zāi)硡^(qū)塊處于unlock狀態(tài)下用戶可以對(duì)該區(qū)塊進(jìn)行改寫操作。標(biāo)簽reserved區(qū)塊處于lock狀態(tài)下時(shí)該區(qū)塊數(shù)字用戶無(wú)法讀到。標(biāo)簽EPC區(qū)域，User區(qū)域進(jìn)入鎖定狀態(tài)下用戶無(wú)法對(duì)該區(qū)域進(jìn)行改寫操作。由于標(biāo)簽EPC信息及TID, User區(qū)始終可以被讀?。凰匀绻?/p>

16、不希望有人讀取該字段并分析竊取信息，可以在寫入讀出時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)加解密操作。所有標(biāo)簽初始Kill Password和Access Password均默認(rèn)設(shè)置為32位二進(jìn)制全零。標(biāo)簽最高安全狀態(tài)應(yīng)執(zhí)行以下操作：修改密碼；鎖定（lock）access/kill password區(qū)（此時(shí)讀取reserved區(qū)無(wú)法獲得密碼）；按照使用者意圖對(duì)EPC及User區(qū)寫入加密過(guò)的數(shù)據(jù)；再鎖定/永久鎖定/永久不鎖定 EPC、User區(qū)。在服裝等領(lǐng)域，由于擔(dān)心涉及到顧客的安全隱私，可以在適當(dāng)環(huán)節(jié)（例如購(gòu)物結(jié)算時(shí)）使用kill命令，將標(biāo)簽永久性滅活。必須首先保證kill密碼非默認(rèn)值（32位全零），并且輸入正確的kill

17、 password后才可以執(zhí)行kill命令。對(duì)標(biāo)簽執(zhí)行kill操作后標(biāo)簽進(jìn)入到Killed（失效）狀態(tài)。該狀態(tài)標(biāo)簽不再產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，從而永久失效，并不可逆轉(zhuǎn)。標(biāo)簽TID在標(biāo)簽出廠時(shí)即已不可改寫，所以該區(qū)域進(jìn)行l(wèi)ock等操作并無(wú)影響。a) 鎖的類型：標(biāo)簽鎖一共有四種：unlock、lock、perma-unlock、perma-lock。1) Lock可對(duì)Reserved，EPC，TID和User區(qū)執(zhí)行l(wèi)ock。操作后，該區(qū)塊處于Lock狀態(tài)。讀取標(biāo)簽信息時(shí)，當(dāng)Access Password輸入正確時(shí)，標(biāo)簽kill/access password區(qū)數(shù)據(jù)不可讀也不可寫。EPC，User區(qū)數(shù)據(jù)可以讀

18、不可以寫。2) Unlock當(dāng)kill/access password區(qū)、EPC、或者User區(qū)處于lock狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行Unlock操作后，該區(qū)處于Unlock狀態(tài)。Unlock狀態(tài)下讀取標(biāo)簽信息，標(biāo)簽kill/access password區(qū)數(shù)據(jù)可讀也可改寫（Access Password需輸入正確）。3) Perma-unlock當(dāng)對(duì)reserved區(qū)，EPC或者User區(qū)執(zhí)行Perma-unlock操作，該區(qū)將處于永久可以改寫狀態(tài)（Access Password需輸入正確），無(wú)法再執(zhí)行其他任何鎖操作。即該狀態(tài)不可逆。4) perma-lock當(dāng)對(duì)kill/access password區(qū)，EPC或者User區(qū)執(zhí)行Perma-lock操作，該區(qū)將處于永久不可改寫狀態(tài)，無(wú)法再執(zhí)行其他任何鎖操作。即該狀