CN101681358A - 在rfid应答器中存储数据的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于在应答器的存储阵列中存储或读取数据的方法、以及对应的应答器、读/写设备和程序组件。其中，用于在存储阵列内存储数据的数据结构由预定协议来定义。该数据结构包括：包括预定义头数据的头数据块；用于存储应用数据的应用数据块；以及终止符数据块，其指示根据预定协议没有数据存储在存储阵列内的终止符数据块之后。用于存储数据的方法包括把附加应用数据存储在存储阵列内的终止符数据块之后。由此，根据预定协议而未使用的存储区可用于新的应用程序，数据可以被隐藏在这些区域中，使得它们可以不被符合协议的读取设备读取，并且本发明的方法所读取或写入的数据结构与前述预定协议兼容。

Description

在RFID应答器中存储数据的方法
技术领域
本发明涉及在应答器中存储和读取数据的领域，其中可以根据存储协议存储数据。特别地，本发明涉及在诸如所有非接触式存储卡或RFID(射频识别)标签之类的应答器中存储和读取附加数据，其中可以根据NFC论坛的类型2标签操作(Type 2 Tag Operational)标准来存储数据。
背景技术
诸如智能卡和RFID标签之类的识别产品广泛用于如运输(检票、道路收费、行李标签)、金融(借记卡、电子钱包、商用卡)、通信(GSM电话的SIM卡)和跟踪(存取控制、库存管理、资产跟踪)领域。射频识别(RFID)是一种依靠使用所谓的RFID标签或应答器的装置来存储和远程获得数据的自动识别方法。RFID标签是一种例如可以附着到或包含于产品、动物或人中以例如用于采用无线电波进行识别的物体。基于芯片的RFID标签包括例如硅芯片和天线。无源标签无需内部电源，而有源标签需要电源。
国际标准ISO14443A是非接触式智能卡的工业标准。符合ISO14443A的产品提供了用于在卡或标签与读取设备之间传输数据的RF通信技术。例如，在用于公共运输的电子检票中，旅客仅仅需要在十字转门或入口处将他们的卡在读取器上刷一下，从而使得检票过程变得更方便并加快了速度。这种产品在未来将成为个体流动的关键，支持包括道路收费、航空机票、存取控制等多种应用。
从非接触式识别和联网技术的结合演进而来，近场通信(NFC)(例如参见标准ISO 18092)是一种极短距离的无线技术(例如以厘米度量的距离)并且在没有用户配置的情况下针对各种设备之间的直观、容易和安全的通信进行了优化。为了使两个设备通信，用户将它们靠近在一起或者甚至使它们接触。设备的NFC接口将自动地将它们自身连接起来，并且对它们自身进行配置，来形成点对点(peer-to-peer)网络。NFC还可以通过交换配置和会话数据来引导像BluetoothTM或无线以太网(WiFi)的其他协议。NFC与非接触式智能卡平台兼容。这使NFC设备从这些卡中读取信息，使得非接触式智能卡成为用于将信息和凭证引入NFC领域的理想解决方案。NFC设备还可以像非接触式卡一样操作，使得它们与巨大的符合ISO 14443A的系统的基础结构相兼容。这个功能被称为卡仿真。安全NFC将NFC应用与智能卡安全性相结合。具有安全NFC的设备起到如具有加密能力的非接触智能卡的作用。这意味着保密数据和表示数值的数据被存储在安全存储区中并且一直保留在卡上。通过NFC设备自身执行认证并且可以由NFC设备使用存储在设备的安全存储器中的私有加密密钥来对传输的数据进行加密。
近场通信(NFC)论坛是一个由诺基亚公司、皇家飞利浦电子公司和索尼公司创立的非营利性行业协会，用于促进NFC短程无线交互在消费电子、移动设备和PC方面的使用。NFC论坛将促进NFC技术的实施和标准化以确保在设备和服务之间的互用性。
为了在例如非接触式卡或RFID标签内存储NFC论坛定义的数据(称为NDEF)，已经命名了四种不同的规范草案：“类型1标签操作(Type 1 Tag Operational)”，“类型2标签操作(Type 2 TagOperational)”，“类型3标签操作(Type 3 Tag Operational)”和“类型4标签类型(Type 4 Tag Operational)”。本发明尤其涉及符合NFC论坛(例如可从www.nfc-forum.org得到)的“类型2标签操作”规范草案的所有非接触式卡或RFID标签。“类型2标签操作”规范草案示出了如何在用作诸如非接触式卡和RFID之类的NFC设备的应答器内存储数据。
可能需要一种在诸如非接触式卡或RFID标签之类的应答器中存储和读取数据的替代方法。尤其是，可能需要一种在应答器中存储附加数据的方法，使得使用符合诸如“类型2标签操作”规范草案之类的标准协议的读取设备不能访问该附加数据并且使得附加数据不与符合标准协议而存储的数据发生干扰。而且，可能需要用于实现这样的存储/读取方法的应答器设备、读/写设备、计算机程序设备和计算机可读介质。
发明内容
该需要可以通过根据独立权利要求的主题来满足。在从属权利要求中描述了本发明的有利实施例。
根据本发明的第一方面，提供了一种在应答器的存储阵列中存储数据的方法。用于在存储阵列中存储数据的数据结构由预定协议所定义。数据结构包括：包括预定义头数据的头数据块；用于存储应用数据的应用数据块；以及终止符数据块，其指示根据预定协议没有数据存储在存储阵列中的终止符数据块之后。根据本发明，该方法包括把应用数据存储在存储阵列中的终止符数据块之后的步骤。
本发明的这一方面基于应答器具有预定大小的存储阵列的思想。在这种存储阵列中，可以存储数据。这样存储的数据的结构由给定的协议预定，使得包括在数据结构中的数据可以由适于按照协议工作的符合该协议的读/写设备来读取或写入。
该协议定义了所有应用数据都要存储在应用数据块中。该应用数据块不必连续，而可以在它们之间包括具有未使用的区或保留区的分开的数据块。然而，根据该协议，终止符数据块指示在该终止符数据块之后没有存储另外的数据。换言之，适于按照该协议工作的读取设备将在应用数据块中读取数据直到它读取终止符数据块的预定数据并且随后停止读取。另一方面，适于按照该协议工作的写入设备将把数据写入应用数据块，并且当写入最后的应用数据时，将把终止符数据块写入应用数据块之后。
第一方面的方法使用按照预定协议的数据结构，但是包括附加特征，即还将附加应用数据存储在应答器的存储阵列中的终止符数据块之后的存储字段中。换言之，终止符数据块可以被读取，但不指示没有另外的应用数据将出现在终止符数据块的存储位置之后，它作为可从该位置开始存储附加应用数据的指示。
利用本发明可以实现几个优点。根据该协议没被使用的存储空间可用于存储附加应用数据。由于符合协议的读取设备不会访问终止符数据块之后的存储器，所以这些附加数据可以隐藏起来而不被这样的传统读取设备访问。同时，根据协议按照传统方式存储在应用数据块内的数据不会干扰附加应用数据。这提供了向后兼容性。
在下文中，给出了有关第一方面的方法的进一步细节、定义、特点和特征。
应答器可以是适于近场通信的有源元件，即具有电源的元件，或者是无源元件，即不带电源的元件。例如，应答器可以是RFID标签或非接触式卡。可替代地，应答器可以是仿真例如标签的有源器件。例如，应答器可以包括在具有电池的移动电话中，其中应答器仿真RFID标签的功能，使得用户可以把他的移动电话用作RFID标签。应答器可以包括设立预定大小(诸如像64字节或更多)的易失性或可重写存储器的阵列的电路。
协议可用作定义了数据将如何根据顺序和内容存储在存储器中的标准或规范。例如，协议可以定义哪个信息要被存储在存储器中的特定位置处。而且，协议可以指定指示符或标志符。具体适于应答器的协议是NFC论坛的“类型2标签操作规范”。它用一组规则和准则指定了NFC论坛类型2标签的操作，该NFC论坛类型2标签可以是与NFC论坛类型2规范兼容的标签、卡或标记，并且包括非接触式IC芯片，非接触式IC芯片具有内置存储器和存储器存取功能。该协议还定义了根据NFC数据交换格式(NDEF)所定义的数据如何检测、从类型2标签中读取以及写入类型2标签，从而实现并保持NFC论坛类型2标签读/写级别的可交换性和互用性。
应答器的存储阵列中的数据结构可以包括几个数据块。
头数据块可以包括预定义头数据，例如包括唯一识别代码、制造商代码和表示现场可编程只读锁定机构的静态锁定字节。
要被存储在应用数据块中的应用数据可以包括任何类型的数据。例如，可以存储在应答器或耦合的读/写设备中运行的应用程序所专用的数据。可替代地，可以存储例如包括认证信息的用户专用数据。如果NFC论坛的类型2标签操作规范被用作该协议，则应用数据可以包括在该协议中所指定的NDEF消息。
终止符数据块主要提供了以下信息，即不必具有预定大小的应用数据块在该位置结束。基本上，它可以被提供作为单字节的作为标志符的内容。
根据本发明要被存储在终止符数据块之后的附加应用数据可以包括任何类型的数据。并不限于特定数据格式。例如，如从下面的进一步描述将会理解的是，它可以避免使用“类型2标签操作”规范草案和NFC数据交换格式(NDEF)所需要的系统开销。
根据一个实施例，本发明还包括存储指示符的步骤，该指示符用于指示应用数据被存储在存储阵列中的终止符数据块之后。该指示符可以存储在存储阵列中的任意位置，例如在头数据块、应用数据块或终止符数据块中。该指示符可以仅指示附加数据被存储在终止符数据块之后的某一位置并且读取设备必须例如使用预定标志或查找表自主地搜索存储的附加数据。可替代地，该指示符可以包括关于所存储的附加应用数据的位置(终止符数据块的绝对位置或相对位置)、长度、类型或内容的信息。这样的指示符将简化并加速对于附加存储的应用数据的搜索。
可替代地，该指示符可以存储在终止符数据块之后。在这样的情况下，至多到终止符数据块的数据结构可以完全保持不变并且仅包括根据预定协议的特征。按照该协议工作的读取设备在被编程以在终止符数据块的位置处停止读取时甚至并不给出存储在终止符数据块之后的附加数据存在的启示。因此，附加数据可以有效地得以隐藏。只有如下进一步概述并且准备读取终止符数据块之后的数据的读取设备可以读取附加数据。
在本发明的第二方面，提供了一种用于在应答器的存储阵列中读取数据的方法，其中用于在存储阵列中存储数据的数据结构由如相对于第一方面概述的预定协议定义。该方法包括：搜索存储在配置数据块、应用数据块、终止符数据块至少一个中或终止符数据块之后的指示符，其中该指示符包括用于指示附加应用数据存储在存储阵列中的终止符数据块之后的数据；以及读取存储在存储阵列中的终止符数据块之后的附加应用数据。
在根据上面第一方面或第二方面的实施例中，该指示符包括指示存储在终止符数据块之后的应用数据的存储地址、数据字段长度、数据字段数量和类型的数据中的至少一个。随后，可以考虑这些数据中的至少一个来执行该方法。这可以简化并加速对于附加存储的数据的查找和处理。
在本发明的第三方面，提供了一种应答器，其中存储了数据并且可以根据以上方面或实施例中之一来读取数据。该应答器可以是RFID标签或非接触式智能卡。
在本发明的第四方面，提供了一种读/写设备，其适于执行根据以上方面或实施例中之一的方法。具体地说，该读/写设备可以检测终止符数据块或者从特定指示符获得有关附加存储的应用数据的位置并且读取存储在终止符数据块之后的附加应用数据。
在本发明的第五方面，提供了一种计算机可读介质，该介质包括适于执行根据以上方面或实施例中之一的方法的程序组件。
在本发明的第六方面，提供了一种程序组件，其适于执行根据以上方面或实施例中之一的方法。
根据用于在应答器中存储或读取数据的方法的以上给出的和以下的说明，本领域技术人员将会把本方法的步骤转换到用于执行本方法的计算机程序组件中。
应当注意的是，参考不同的主题描述了本发明的实施例。特别地，参考设备权利要求描述了有些实施例，而参考方法权利要求描述了其他的权利要求。然而，除了属于一种类型的主题的特征的任意组合之外，本领域技术人员将会从以上和下面的描述中概括出在有关不同的主题的特征之间，特别是设备权利要求的特征和方法权利要求的特征之间的任意组合认为是要被本申请所公开的，除非另有说明。
从下文将要描述的实施例的示例，本发明的以上定义的方面和其他方面是明显的，并且参考实施例的示例加以说明。下文将参考并非限定本发明的实施例的示例更具体地描述本发明。
附图说明
图1示出了NFC论坛类型2标签的存储结构的示例。
图2示意性地示出了可根据本发明的一个实施例读取或写入的示例数据结构。
图3示意性地示出了可根据本发明的另一实施例读取或写入的另一示例数据结构。
具体实施方式
在下文中，描述了本发明的实施例，其中NFC论坛的类型2标签操作规范(下文称为“类型2标签协议”)被用作预定协议。在此描述了该协议的主要特征并且将在以下描述中使用在该协议中使用的术语。关于该协议的其他细节可例如通过www.nfc-forum.org从NFC论坛的出版物获得。适于根据类型2标签协议来操作的读/写设备在此也将被称为“NFC论坛设备”。
以下惯例和注释适用于本文档，除非另有声明：示为左侧最高有效位(msb)和右侧最低有效位(lsb)的数字0和1的字符串代表二进制数，“b”被添加在末尾。
示例：11110101b
使用数字0-9和字符A-F代表十六进制数，“h”被添加在末尾。左侧示出了最高有效字节(MSB)，右侧示出了最低有效字节(LSB)。
示例：F5h
十进制数表示为原来的样子(没有任何拖尾字符)。
示例：245
类型2标签是基于具有某一存储大小和数据空间的特定存储芯片。本发明的方法尤其适于具有动态存储结构类型的标签。该存储结构(或布局)被施加到具有大于64字节的存储大小的类型2标签中。
图1示出了这样的标签的存储布局的示例。其包括不同的字段：
-UID，唯一标识符
-内部，用于制造使用的字节
-保留，保留的字节
-锁定，静态和动态锁定字节，以将标签从READ/WRITE状态切换到READ-ONLY状态
-CC，性能容器字节
-数据，用于存储信息的字节
在图1中，每个块编号为0到k。块n表示存储阵列的数据区的最后一个块。从n+1到k的块包含保留或锁定字节。
在类型2标签协议中定义了所谓的TLV块。TLV块将由1到3个字段组成：
T(标签字段，或T字段)将识别TLV块的类型并且由从00h到FFh的数进行编码的单个字节组成。
L(长度字段，或L字段)将提供以数值字段的字节的大小。它具有由1或3字节构成的两个不同格式。NFC论坛设备将理解全部两个长度字段格式。
V(数值字段，或V字段)如果长度字段等于00h或者没有长度字段，则不存在数值字段，即TLV块为空。如果存在长度字段并且表示长度大于0的数值字段N(N＞0)，则数值字段将由N个连续字节组成。
以下表格列出了由类型2标签操作规范所规定的TLV块：
 TLV块名称   标签字段数值  简短描述
 空TLV   00h  可用于填补存储区，NFC论坛设备将忽略此项
 锁定控制TLV   01h  定义了锁定位的细节
 存储控制TLV   02h  识别保留的存储区
 NDEF消息TLV   03h  包含NDEF消息
 所有权TLV   FDh  标签所有权信息
 终止符TLV   FEh  数据区中的最后一个TLV块
TLV块将以特定顺序写入数据区内：
-NDEF消息TLV和所有权TLV存在于所有锁定控制TLV和存储控制TLV之后。
终止符TLV是类型2标签平台上的最后一个TLV。NDEF消息TLV将总是存在于类型2标签内。它把NDEF消息存储在数值字段中。NFC论坛设备将可以读取/处理找到的第一NDEF消息，总之可能存在另外的NDEF消息TLV。
终止符TLV可能存在于类型2标签中并且NFC论坛设备将可以读取/处理它。根据NFC论坛的类型2标签操作规范，终止符TLV是数据存储区中的最后一个TLV块。终止符TLV将由1字节标签字段构成。以下示出了对终止符TLV的标签字段的加密：
T将等于FEh。
L将不存在。
V将不存在。
图2示出了可根据本发明的一个实施例写入的数据结构。在头数据块中，存储了例如包括标签统一标识符、锁定字节和制造商字节的配置数据。在头数据块之后，布置了应用数据块。在此，可以按照一个或多个NDEF消息TLV的形式存储应用或用户数据。在应用数据块之后，布置了终止符数据块。它包括将应用数据块中的有效数据的最后字节指示给NFC论坛设备的终止符TLV。
根据类型2标签协议，没有使用终止符TLV之后的存储区并且NFC论坛设备适于在终止符TLV的位置处停止任何读/写操作。本发明的这一实施例利用终止符TLV之后的这个未使用的存储区来存储附加数据(在图中被称作任意数据1和任意数据2)。
附加数据存在的指示可以包含在终止符TLV之前存储的任意NDEF消息TLV或所有权TLV中，并且由标签的唯一标识符和与标签自身有关而与其中存储的数据无关的任意信息所指示。
在图2的示例中，任意数据1和任意数据2存在的指示被存储在NDEF消息TLV中的NDEF消息的记录内。附加数据可以位于终止符TLV之后的存储区内的任意位置，并且可以被分成不同的不连续数据块。如果需要，附加信息存在的指示可以包含这些数据块的位置和/或大小。
图3示出了可根据本发明的另一实施例写入的数据结构。旧的应用程序是存储在NDEF消息TLV专用数据的NDEF消息内的应用程序。出于向后兼容原因，新的应用程序不能修改添加了与可能的新特征有关的新的专用数据的NDEF消息。然而，使用本发明，新的应用程序可以在终止符TLV之后存储附加的新的专用数据。
这个新数据由读取设备中的新的应用程序所完成的两个操作来识别：
-新的应用程序在NDEF消息中寻找旧的应用程序的数据类型和数据，以及
-新的应用程序在终止符TLV之后的存储区中寻找特定幻数(例如1，2，4...字节幻数)。
如果先前的两个操作是成功的，则在终止符TLV之后识别新的专用数据。与新的应用程序兼容的读取设备可以读取终止符TLV之后的这个数据。
幻数的存储区可包含2-4字节长度字段，指示新的专用数据有效载荷的长度。
如上所述，还可以通过把新记录插入包含终止符TLV之后的数据指示及其长度的NDEF消息中，来给出终止符TLV之后的数据的指示。
还可能在终止符TLV之后的数据由多于一个字段所组成的情况下提供多于一个长度。
在数据的位置并没有紧跟在终止符TLV之后的情况下，可以在NDEF消息的新纪录内给出指示字段的开始的一个或多个字节地址。
还可以从作为专用的默认值中获得终止符TLV之后的数据的地址和长度。
本发明可用于与如已配置但同时提供新的附加特征的读取设备的现有基础结构向后兼容。
应该注意，术语“包括”并不排除其他元件或步骤并且“一”或“一个”并不排除多个。而且可以把结合不同实施例所描述的元件进行组合。还应该注意，在权利要求中的参考符号不应当被解释成限定权利要求的范围。
为了概括本发明的上述实施例，声明如下：
“类型2标签操作”规范草案示出了如何在特定类型的非接触卡或标签中存储数据。本发明为应用程序提供了附加的方法来在标签内存储数据。例如可用于扩展新的应用程序版本的存储区，保持与旧的应用程序的向后兼容。而且，它提供了一种方法来在标签内存储NFC论坛读取设备不可见的数据。该功能可用于以任何格式存储任何类型的数据。例如，允许存储数据而没有“类型2标签操作”规范草案和NFC数据交换格式(NDEF)所提出的系统开销。
本发明提供了一种附加的方法来在符合“类型2标签操作”的任何非接触卡内存储数据。意在针对任意NFC论坛设备，例如在NFC论坛类型2标签内存储数据的移动电话、PDA。
该方案其中可能的优点：
-未使用存储区的开发：数据被存储在类型2标签的未使用存储区中，
-在使用符合NFC论坛的读取设备不可见的未使用存储区隐藏数据的性能，
-该方法可由NFC论坛应用程序所使用，该NFC论坛应用程序需要附加存储区来存储数据而没有触及到由于向后兼容原因由NFC论坛标准定义的存储区，以及
-存储在未使用存储区中的数据可以避免使用“类型2标签操作”规范草案和NFC数据交换格式(NDEF)所需要的系统开销。
换言之，根据预定协议而未使用的存储区可用于新的应用程序，数据可以被隐藏在这些区域中，使得它们可以不被符合协议的读取设备读取，并且本发明的方法读取或写入的数据结构与前面的预定协议兼容。而且，要被存储在终止符数据块之后的附加数据的结构并不限于任何特定的数据结构，从而任何类型的数据格式都可用于这样的附加数据。
本发明尤其适合于：
-符合NFC论坛的“类型2标签操作”规范草案的所有非接触式标签，以及
-遵循NFC论坛的“类型2标签操作”规范草案所指定的数据结构的任意数据结构。

Claims (10)

1.一种用于在应答器的存储阵列中存储数据的方法，其中用于在存储阵列内存储数据的数据结构由预定协议定义，所述数据结构包括：
头数据块，包括预定义头数据；
应用数据块，用于存储应用数据；
终止符数据块，其指示根据预定协议没有数据存储在存储阵列内的终止符数据块之后；并且
所述方法包括步骤：
把附加应用数据存储在存储阵列内的终止符数据块之后。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括存储指示符的步骤，所述指示符用于指示应用数据被存储在存储阵列内的终止符数据块之后，其中所述指示符被存储在头数据块、应用数据块和终止符数据块中至少一个中。
3.根据权利要求1、2中之一所述的方法，还包括存储指示符的步骤，所述指示符用于指示应用数据被存储在存储阵列内的终止符数据块之后，其中所述指示符被存储在终止符数据块之后。
4.一种在应答器的存储阵列中读取数据的方法，其中用于在存储阵列内存储数据的数据结构由预定协议定义，所述数据结构包括：
头数据块，包括预定义头数据；
应用数据块，用于存储应用数据；
终止符数据块，其指示根据预定协议没有数据存储在存储阵列内的终止符数据块之后；并且
所述方法包括步骤：
搜索存储在头数据块、应用数据块、终止符数据块的至少一个中的或存储在终止符数据块之后的指示符，其中所述指示符包括用于指示附加应用数据存储在存储阵列内的终止符数据块之后的数据；以及
读取存储在存储阵列内的终止符数据块之后的附加应用数据。
5.根据权利要求2至4中之一所述的方法，其中所述指示符包括指示存储在终止符数据块之后的应用数据的存储地址、字段长度、字段数量和类型的数据中的至少一个，其中考虑这些数据中的至少一个来执行所述方法。
6.根据权利要求1至5中之一所述的方法，其中所述预定协议是NFC论坛的类型2标签操作规范。
7.一种应答器，其中根据权利要求1至3中之一或者根据引用权利要求1至3中之一的权利要求5或6中之一所述的方法来存储数据。
8.一种读/写设备，其适于执行根据权利要求1至6中之一所述的方法。
9.一种计算机可读介质，包括适于执行根据权利要求1至6中之一所述的方法的程序组件。
10.一种程序组件，其适于执行根据权利要求1至6中之一所述的方法。
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