CN106886734A - 一种超高频rfid电子标签快速盘点、读写的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超高频RFID电子标签快速盘点、读写的方法，属于射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术领域。该装置前提是读写器已经知道电子标签的EPC或者TID的数据，利用单个电子标签特有的信息，发送针对单个电子标的点名命令。电子标签接收点名命令，读取内部的存储器数据，对比接收的内容是否与所存EPC或者TID数据匹配。如果不匹配，则不动作，不返回给读写器信息。反之，匹配的标签产生16位的随机数，作为握手信号返回给读写器。读写器收到随机数，完成一次清点过程。立刻可以对电子标签进行读写操作。当该电子标签的读写完成后，读写器读入下一个电子标签的EPC或者TID的数据，开始下一轮点名过程。实践证明该理论比ISO/IEC 18000‑6C协议的清点时间快了5倍以上。

Description

一种超高频RFID电子标签快速盘点、读写的方法

技术领域

本发明属于射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术领域，涉及到单读写器与多电子标签的环境通信和防冲突的处理，包括一种多电子标签快速清点和读写装置，以及读写器快速清点出每个电子标签以及快速对指定电子标签进行读写操作的方法。

背景技术

RFID技术已经被广泛已经被广泛应用于各个领域，例如，货物销售、运输、生产、废物管理、邮政跟踪、航空行李管理、车辆收费管理等领域，传统的纸带条形码因其存储能力小、不能改写等缺点，在识别领域，其已经慢慢被RFID系统所替代。

一个典型的RFID系统是由一台读写器与多个电子标签组成。读写器通过发送一系列的命令，电子标签返回各自独有的序列码或者其他信息，一般都希望标签能够通过降低功耗越远的距离上实现读取。但是随着电子标签离读写器距离越远，各标签返回的信息就越有可能在传输空间发生碰撞产生冲突。当前RFID电子标签的芯片内部都会设计部分的逻辑电路完成协议中规定的抗冲突方法。例如在RFID电子标签芯片内部都会集成大约3000门左右处理接口协议和抗冲突的算法。这部分电路无疑增加了电子标签的成本，而且多电子标签的抗冲突的时间也会随着算法的复杂度而有所差异，时间上消耗也不容忽视。

国际上超高频的RFID通信规范大都采用ISO/IEC 18000-6C协议。该协议规定电子标签的存储区从逻辑上分为4个部分：密钥区，EPC区，TID区以及用户区，其中用户区是可选的。在多标签环境的防冲突处理中，采用的是被动时隙的Aloha算法。即是通信首先由读写器发起，发送Query命令，电子标签返回随机数，读写器检测到电子标签返回数据的冲突，根据预估的电子标签数量选择一个0到15之间的Q值，读写器再次发送Query命令，每个电子标签根据接收到的Q值产生一个时隙计数值，范围在[0，2^Q-1]，电子标签由上电时的准备状态跳入仲裁状态。该值为零的电子标签生成随机数返回给读写器。如果读写器发送带非零Q值的寻卡命令后没有收到任何返回数据，读写器可以发送 QueryRep命令微调，使电子标签的时隙计数值减一。如果长时间没有收到返回数据则读写器需要发送带更小Q值的Query命令或者发送QueryAdjust命令使Q值减一。另一方面，如果读写器发送带非零Q值的寻卡命令后仍然有多个电子标签返回数据，则读写器需要发送更大Q值的Query命令或者发送QueryAdjust命令使得Q值加一。最终，单个时隙计数值减为零的电子标签生成随机数并存储，将该随机数返回给读写器，并从准备状态跳入应答状态，读写器收到返回的随机数，将该随机数保存，发送带该随机数的ACK命令，电子标签收到后比对之前发送的随机数，匹配后返回自身EPC信息，并从应答状态跳入确认状态，该电子标签才被清点出来，然后用同样的方法继续清点其他的电子标签。如果还需要对该电子标签进行读写操作，则之后读写器继续发送Req_RN命令带上之前保存的随机数，标签收到后比对该随机数，匹配后产生新的随机数，保存后返回给读写器，并从确认状态跳入到开放或者安全状态。读写器收到该随机数，同样对该随机数进行保存，这时才能对该电子标签进行读写操作。整个过程清点过程复杂时间长，对盘底出来的电子标签读写速度慢，中间需要发送繁琐的状态跳转的命令。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种多标签环境下读写器快速清点出超高频电子标签的方法。

本发明的又目的之一在于，简化超高频电子标签的命令，采用一条命令即可清点出超高频电子标签。

本发明的又目的之一在于，实现对清点出的电子标签的快速读写。

为实现以上目的或者其它目的，本发明基于一种多电子标签快速清点和读写装置，对已经知道TID或者EPC信息的电子标签发送点名命令，一条命令就清点出该电子标签，并且实现对清点出的电子标签的快速读写。

本发明提供以下技术方案。

按照本发明的一方面，一种快速清点标签和快速读写标签的方法，所述的方法如下：

读写器根据已知标签的EPC或者TID的信息，在电子标签上电后向标签发送点名的命令，该命令中包含被清点电子标签的信息，包括电子标签存储区逻辑页、逻辑页中数据的起始地址和长度、比较的数据。 电子标签收到点名命令后，从命令参数中的逻辑地址开始读取指定长度的内部存储区的数据，将读取的数据与收到的数据进行比较，如果判断结果内容匹配则电子标签内部生成随机数并保存，依据内部密钥区的访问密码值是否为零，为零立刻跳入安全状态，不为零就跳入开放状态。并将产生的随机数返回给读写器，读写器收到该随机数将其保存后就可以对该电子标签进行读写操作。相比以前，仅用一条命令就完成了电子标签的清点和状态跳转的过程，电子标签清点和读写速度快。

另外，本发明的点名命令规定了电子标签返回的编码方式和速率。读写器可以选择整个清点和读写过程中标签按照FM0、Miller2、Miller4、Miller8编码方式，返回速率由点名命令前导中的TRca1参数和命令参数DR决定，计算公式如下，返回速率支持在40kHz到640KHz之间。

BLF＝DR/TRcal

另外，本发明的点名命令中带有的需要电子标签比对内部存储器内容的起始地址参数，该起始地址参数需要按照扩展位矢量(EBV)进行处理。

另外，本发明的点名命令，不需要经过任何复杂的防冲突算法处理过程，根据已知电子标签的TID或者EPC信息，跳过原有的清点繁琐过程，满足条件的电子标签返回随机数，读写器可以直接对其进行读写操作。清点速率比ISO/IEC 18000-6C方法快了5倍以上。

本发明的技术效果是：

在多标签环境下，读写器采用一条命令即可快速清点出超高频电子标签，实现对清点出的电子标签的快速读写。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其它目的及优点更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1是表示本发明的电子标签读写装置的结构图。

图2是表示电子标签芯片内部架构的图。

图3是采用被动时隙Aloha算法的多标签防冲突的流程图。

图4是本发明的多标签快速清点和读写的流程图。

图5是本发明的点名命令的命令格式和标签返回数据的格式。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其它实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

根据图1，对本发明的多电子标签环境的清点和读写装置进行了说明。

图1是本发明的电子标签装置的清点和读写装置的结构图。

在图1中，电子标签读写装置由读写器1、上位机2、读写器天线3、多电子标签4～7组成，这里多电子标签4～7只是一个示例，并不代表实际电子标签的数量。读写器1通过读写器天线3和标签4～7进行通信，实现时是通过无线方式进行处理。

图2是电子标签4～7的芯片结构图，电子标签4～7的芯片由射频前端8、模拟前端9、数字基带处理器10、存储器11构成。其中数字基带处理器10负责读写器1发送命令的处理。

图3是ISO/IEC 18000-6C标准采用的Aloha算法的多标签防冲突的流程图。

下面，根据图4和图5，说明应用了本发明的多电子标签快速清点和读写装置的操作方法。

图4是表示应用点名命令完成整个清点和读写过程的流程图，图5是表示点名命令的参数格式和返回的数据格式的说明图。

首先，在步骤101中，读写器1通过天线3发送载波能量给电子标签4～7，电子标签4～7上电。

接着，在步骤102中，假设首先对电子标签4进行清点和读写，读写器1读取电子标签4的TID或者单独EPC信息，TID和EPC信息是由ISO/IEC 18000-6C和厂商的技术规范规定的。这里假设读写器已知电子标签4的TID信息，读取电子标签4的TID信息为96位，数据为96’hE20221112222333344445555。

然后，在步骤103中，读写器1发送点名命令，由图5点名命令格式说明，读写器1需要选定整个清点和读写过程中电子标签4返回的 编码方式、速率、返回数据前导格式、数据比对的逻辑页、起始地址、长度和数据。读写器1可以任意设置返回数据的形式，这里假设读写器1与电子标签4通信采用40KHz，返回编码采用FM0，不带前导0。则DR参数设为0，M参数设置为00，TRext设置为0，逻辑页MenBank设置为10，表示TID区。起始指针Pointer设置为8位0，长度Length设置为8‘h60，表示96位，比对数据MASK设置为E20221112222333344445555，最后加上所有参数的CRC5的校验值。组成点名命令后向标签4～7发送。

然后，在步骤104中，电子标签4～7上电后处于准备状态，接收读写器1的点名命令请求。

然后，在步骤105中，电子标签4～7根据接收参数中指定的存储页、起始地址和长度，读取内部存储器的内容。

然后，在步骤106中，电子标签4～7将接收的数据和读取的存储器内容进行比对，判断内容是否匹配。

然后，在步骤107中，电子标签5～7比对的结果为不匹配，不进行任何操作，不返回任何数据，状态仍然保持在准备状态下。

然后，在步骤108中，电子标签4比对的结果匹配，之后读取内部存储器密钥区的数据，判断访问密码内容是否为零。

如果电子标签4判断内部访问密码内容全为零，在步骤109中，跳入安全状态。

如果电子标签4判断内部访问密码内容不全为零，在步骤110中，跳入开放状态。

然后，无论是处于安全状态还是开放状态的电子标签4，在步骤111中，生成一个16位的随机数Handle，保存在内部的寄存器中。Handle就将作为读写器1向电子标签4读写操作时的握手信号。

然后，在步骤112中，电子标签4将一位的头数据0、16位的随机数Handle、Handle数据的校验CRC16的结果组成返回的数据，按照读写器1指定的返回编码格式、速率返回给读写器1。

然后，在步骤113中，读写器1接收到电子标签4返回的Handle数据，并将其保存在存储器中。自此读写器1对电子标签4的清点过程完成。电子标签4被成功的选出。读写器1可以立刻对电子标签4进行读写操作。如果只是为了清点出电子标签，此处就可以返回到步骤102 开始下一次对电子标签5的清点过程。

然后，在步骤114中，读写器1根据接收到的Handle，将其作为握手信号，向电子标签4发送读或写命令。

然后，在步骤115中电子标签4接收读写命令后，将接收的Handle与内部存储的Handle值进行比较，判断是否匹配。

如果电子标签4判断的结果匹配，在步骤116中，执行相应的读写内部存储区的操作。如果不匹配，则进入步骤117，不处理，保持原来的状态，生成错误的返回码。

然后，在步骤118中，电子标签4将响应的数据返回给读写器1。

然后，在步骤119中，读写器1接收电子标签4的返回信息，可以选择继续进行电子标签4的读写操作，也可以重新读取下一个电子标签5的EPC或者TID信息，开始电子标签5的清点和读写操作。

以上所述仅为本发明较佳实时例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速清点标签和快速读写标签的方法，其通过读写器与电子标签通信时向所清点的电子标签发送该标签独有的EPC或TID数据实现对该标签的识别，所述的方法包括以下步骤：

由所述读写器对所述上电后的电子标签发送点名命令；

由所述电子标签接收来自所述读写器的点名请求后生成并存储随机数，并将生成所述的随机数发送给所述读写器。

由所述读写器接收来自所述标签的随机数，利用该随机数对标签进行读写操作。

其中，所述方法的特征在于：

由所述读写器发送点名命令后，电子标签进入接收阶段，译码出点名命令，能根据接收参数选择正确的返回数据的编码方式和速率。根据接收的指定的存储区的地址，读取相应存储地址的数据，并将所述读取的数据与所述读写器发送的掩蔽参数进行比较，如果完全一致，则该标签从接收阶段跳入到处理阶段，读入存储密钥区的内访问密码的数据，如果为零则所述电子标签立刻跳入到安全状态，如果不为零则所述电子标签跳入到开放状态，之后所述电子标签从处理阶段进入发送阶段，产生并存储随机数，将该随机数按照所述读写器指定的编码和速率返回给读写器。读写器接收该随机数，完成一次单个电子标签的清点。由于所述电子标签目前已经处于较高的开放状态或者安全状态，所述读写器将接收的随机数保存，利用该随机数作为握手信号就可以对所述电子标签进行读写操作。

2.如权利要求1所述超高频RFID电子标签快速盘点、读写的方法，其特征在于，所述读写器必须已知所述电子标签的TID或EPC内容。

由所述读写器发送标签唯一拥有的TID或者EPC数据，所述电子标签内部进行比较。

3.如权利要求1所述超高频RFID电子标签快速盘点、读写的方法，其特征在于，所述读写器发送点名命令规定了清点和读写过程的电子标签返回数据的编码方式和速率。

4.如权利要求1所述超高频RFID电子标签快速盘点、读写的方法，其特征在于，所述读写器发送点名命令的起始地址参数是按照扩展位矢量(EBV)处理后的数据。

5.如权利要求1所述超高频RFID电子标签快速盘点、读写的方法，其特征在于，所述读写器与所述电子标签之间的通信是基于电波的无线通信。

6.如权利要求1所述超高频RFID电子标签快速盘点、读写的方法，其特征在于，该方法基于一种多电子标签快速清点和读写装置，其通过读写器和电子标签之间的通信进行向所述电子标签一对一的握手。

具备：

具有存储器以及随机数生成部的所述电子标签；以及

具有已知标签唯一的TID或者EPC数据的所述读写器。

其中：

所述读写器，对所述电子标签发送点名请求；

所述电子标签，接收来自所述读写器的点名请求，在所述的随机数生成部生成随机数并记录在所述存储器中，将生成的所述随机数发送给所述读写器。

其中，所述装置的特征在于：

所述读写器，将已知电子标签的TID或者EPC数据发送给电子标签，当接收到电子标签返回的随机数后，读写器可以立刻对电子标签发送读写操作命令。

所述电子标签，将接收的TID或者EPC的掩码数据与所述存储器中指定地址和长度数据进行比较，内容匹配的所述电子标签生成所述的随机数，并且跳转状态进入开放或者安全状态。

7.如权利要求6所述的多电子标签快速清点和读写装置，其特征在于，所述读写器的点名命令规定通信过程中所述电子标签的返回数据的编码方式和速率。

8.如权利要求6所述的多电子标签快速清点和读写装置，其特征在于，所述读写器的点名命令的起始地址参数是按照扩展位矢量(EBV)处理后的数据。

9.如权利要求6所述的多电子标签快速清点和读写装置，其特征在于，所述读写器和所述电子标签之间的通信时通过基于电波的无线通信。

10.一种超高频电子标签存储器批量写入的方法，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述方法和/或步骤。