CN106971223A - 射频识别标签及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及射频识别技术领域，具体为射频识别标签及其控制方法，包括天线或线圈、射频模拟前端、数字基带电路和存储器；射频模拟前端，包括整流电路、基准稳压电路、调制电路、解调电路、复位电路、时钟电路和引脚互连状态检测电路；通过轮询引脚互连状态检测电路各个引脚，获取引脚互连状态信息，并存储于存储器中，阅读器采用自定义命令写入和读取存储器中的引脚互连状态信息。该射频识别标签芯片，在标签流通环节中，上电后将检测当前的引脚互连状态信息，将其存入寄存器中，并与非易失性存储器中的出厂引脚互连状态信息对比，若对比结果一致则认定为原装商品，反之则认定为伪造，具有极高的安全性和防伪功能。

Description

射频识别标签及其控制方法
技术领域
本发明涉及射频识别技术领域，具体为射频识别标签及其控制方法。
背景技术
射频识别(RFID，RadioFrequency Identification)技术是一种非接触式的自动识别技术，可实现对物品的识别、追踪、定位和管理等目的。射频识别技术可广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、防伪等众多领域，目前已引起了广泛的关注。最基本的RFID系统由RFID读写器和RFID标签组成，RFID标签由标签天线和标签芯片构成。
基于射频识别技术的商品防伪系统已得到广泛的使用。在商品上安装RFID标签，消费者利用RFID阅读器等设备读取商品上的RFID标签，可获取商品出厂日期、真伪等信息。
然而，不法分子可以回收商品包装上的RFID标签芯片，将其重新封装成RFID标签后安装在假冒伪劣商品上，实现以假乱真的目的。现有的RFID防伪系统尚无法防范这种造假手段，为基于RFID技术的防伪系统带来重大隐患。
现有技术为基于RFID的商品防伪系统。商品出厂环节，在商品上安装RFID标签，在标签存储器102写入商品厂家、出厂日期、身份信息、防伪认证等相关信息；在消费者验证环节，消费者利用RFID阅读器等设备读取商品上的RFID标签，可获取商品出厂日期、真伪等信息；在消费者拆除商品包装或使用商品环节，RFID标签的天线也被同时摧毁。
现有技术的缺点是：在消费者拆除商品包装或使用商品后，虽然RFID标签的天线被摧毁，但RFID标签芯片仍可正常使用。因此，不法分子可回收商品包装，拆解出其RFID标签芯片，然后将其重新封装为RFID标签，用于伪造商品。现有的RFID防伪技术尚无法防范这种造假手段，成为一大隐患。
发明内容
针对现有的RFID防伪技术存在的无法防范RFID标签芯片被非法回收利用的问题，本发明提出一种引脚互连状态检测电路及集成该引脚互连状态检测电路的射频识别标签。该射频识别标签具有多个引脚，其在封装过程中被随机分配引脚互连状态，在商品出厂环节系统会读取并记录每一商品的RFID标签的引脚互连状态信息。在消费者环节，商品包装开启后引脚开关会断开，引脚开关的出厂状态信息将无法被复制。若该RFID标签被不法分子回收使用，其在标签芯片封装阶段无法重现开关出厂状态，利用RFID读写器等防伪终端设备读取其当前开关状态并与出厂状态对比，从而识别假冒产品。
具体的技术方案为：
射频识别标签，包括天线或线圈、射频模拟前端、数字基带电路和存储器；
天线或线圈用于收发射频或高频信号与无线能量；
数字基带电路实现编码、解码、校验、存储器访问控制、防碰撞处理、输入/输出预处理、引脚互连状态检测电路控制与信号处理功能；
存储器实现标签身份数据信息、加密信息、引脚互连状态数据的非易失性存储功能；
所述射频模拟前端，包括整流电路、基准稳压电路、调制电路、解调电路、复位电路、时钟电路和引脚互连状态检测电路；所述引脚互连状态检测电路与数字基带电路连接，向数字基带电路输出引脚连接状态信号，同时接收数字基带电路输入的轮询信号；所述引脚互连状态检测电路与射频模拟前端的基准稳压电路连接，由基准稳压电路提供工作电压；
所述天线或线圈通过ESD(防静电保护电路)的接口PAD分别和整流电路、调制电路和解调电路直接连接；整流电路将天线或线圈接收下来的阅读器信号转化为直流电源，提供给基准稳压电路，基准稳压电路对电源进行稳压，为数字基带电路、调制电路、解调电路、时钟电路、复位电路和引脚互连状态检测电路提供工作电压；解调电路从阅读器信号恢复出数字基带电路所需解调数据；调制电路对数字基带电路输出的调制数据进行调制，实现射频识别电子标签到阅读器的数据传输；时钟电路为数字基带电路提供稳定的系统时钟信号，复位电路为数字基带电路提供所需的复位信号。
所述的引脚互连状态检测电路，包括多个轮询引脚，分别记为第一轮询引脚P1、第二轮询引脚P2、……、第N轮询引脚PN，所述的多个引脚分别连接结构相同的检测电路；所述的检测电路包括依次连接的PMOS管、二极管，还包括与引脚连接的两个串联的反相器；所述的第一引脚P1连接PMOS管MP1、二极管D1、反相器INV1、反相器INV1’；所述的第二引脚P2连接PMOS管MP2、二极管D2、反相器INV2、反相器INV2’；以此类推；还包括直接输出引脚P0，所述的直接输出引脚P直接输出引脚连接状态信号Conn0。
射频识别标签的控制方法，包括以下过程：
(1)标签初始化；阅读器发射自定义初始化命令，配置标签存储器中tag_pin_flag＝0，表示标签未检测和存储引脚互连状态信息；
(2)标签判断tag_pin_flag的值，如果等于1则进入检验真伪环节；若tag_pin_flag＝0，则进入出厂环节，标签发送第一轮询信号{S2,S1}＝{1,0}，然后判断三个引脚组合{Conn2,Conn1,Conn0}；
(3)如果{Conn2,Conn1,Conn0}大于1，表示第一轮询引脚P1与其他引脚存在互连关系，则将{Conn2,Conn1,Conn0}的值写入非易失性存储器中，该值为“0”表示相应引脚为孤立状态，该值为“1”表示相应引脚与其他引脚存在互连关系；将tag_pin_flag＝1也写入非易失性存储器中，出厂环节引脚互连状态检测结束；
(4)如果{Conn2,Conn1,Conn0}等于1，表示第一轮询引脚P1与其他引脚无互连关系，则发送第二轮询信号{S2,S1}＝{0,1}，如果{Conn2,Conn1,Conn0}大于1，表示引脚第二轮询P2与其他引脚存在互连关系，则将{Conn2,Conn1,Conn0}的值写入非易失性存储器中，并将tag_pin_flag＝1也写入非易失性存储器中，出厂环节引脚互连状态检测结束；
(5)如果{Conn2,Conn1,Conn0}等于1，将3‘b000写入非易失性存储器中，表示3个引脚之间均无互连关系，并将tag_pin_flag＝1也写入非易失性存储器中，出厂环节引脚互连状态检测结束；
(6)如果标签接收到阅读器发送的自定义检测命令，则清除tag_pin_flag，并执行一次上述的检测过程；
(7)若标签上电后tag_pin_flag＝1，则进入检验真伪环节；标签发送第一轮询信号{S2,S1}＝{1,0}，然后判断三个引脚的状态值{Conn2,Conn1,Conn0}，如果{Conn2,Conn1,Conn0}大于1，则将{Conn2,Conn1,Conn0}的值写入寄存器中，并将该数据与非易失性存储器中的出厂引脚互连状态数据做比较，如果本次检测的引脚互连状态与非易失性存储器中引脚互连状态相等，则继续执行Other_traditional_tag_model即正常标签执行流程，否则标签返回错误信息或使标签进入灭活状态即KILLED；
(8)如果{Conn2,Conn1,Conn0}等于1，则发送第二轮询信号{S2,S1}＝{0,1}，然后判断{Conn2,Conn1,Conn0}，如果{Conn2,Conn1,Conn0}大于1，则将{Conn2,Conn1,Conn0}的值写入寄存器中，并将该数据与非易失性存储器中的出厂引脚互连状态数据做比较，如果本次检测的引脚互连状态信息与非易失性存储器中引脚互连状态信息相等，则继续执行Other_traditional_tag_model即正常标签执行流程，否则标签返回错误信息或使标签进入灭活状态即KILLED；
(9)如果{Conn2,Conn1,Conn0}等于1，将3’b000写入寄存器中，并比较引脚互连状态，如果本次检测的引脚互连状态与非易失性存储器中引脚互连状态相等，则继续执行Other_traditional_tag_model即正常标签执行流程；否则标签返回错误信息或使标签进入灭活状态即KILLED；
所述的步骤(2)-步骤(5)为出厂环节的引脚互连状态检测与存储过程，步骤(7)-步骤(9)为检验真伪环节的引脚互连状态检测过程；上述引脚数目为3个，包括2个轮询引脚和1个直接输出引脚，轮询次数最多为2次；射频识别标签若包括N个轮询引脚和1个直接输出引脚，则所述的步骤(2)-步骤(5)和步骤(7)-步骤(9)分别需轮询最多N次。
本发明提供的射频识别标签及其控制方法，通过轮询各个引脚，获取引脚互连状态信息，并存储于射频识别标签的存储器中，阅读器采用自定义命令写入和读取存储器中的引脚互连状态信息，非法阅读器采用通用命令将无法读写该信息。本发明提出的基于引脚互连状态检测电路的射频识别标签芯片在被批量回收与重新封装后，将无法重现其出厂时的原始引脚互连状态，标签上电后将检测当前的引脚互连状态信息，将其存入寄存器中，并与非易失性存储器中的出厂引脚互连状态信息对比，若对比结果一致则认定为原装商品并执行盘存等命令，反之则认定为伪造并返回报警信息或进入灭活状态，以验证真伪，具有极高的安全性和防伪功能。
附图说明
图1是本发明的电路结构示意图；
图2是实施例的引脚互连状态检测电路图；
图3是实施例的存储数据与引脚互连状态的对应关系图；
图4是本发明的控制流程图。
具体实施方式
结合实施例说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，射频识别标签，包括天线或线圈1、射频模拟前端、数字基带电路101和存储器102；
天线或线圈1用于收发射频或高频信号与无线能量；
数字基带电路101实现编码、解码、校验、存储器102访问控制、防碰撞处理、输入/输出预处理、引脚互连状态检测电路控制与信号处理功能；
存储器102实现标签身份数据信息、加密信息、引脚互连状态数据的非易失性存储功能；
所述射频模拟前端，包括整流电路201、基准稳压电路202、调制电路203、解调电路204、复位电路205、时钟电路206和引脚互连状态检测电路；所述引脚互连状态检测电路与数字基带电路101连接，向数字基带电路101输出引脚连接状态信号，同时接收数字基带电路101输入的轮询信号；所述引脚互连状态检测电路与射频模拟前端的基准稳压电路202连接，由基准稳压电路202提供工作电压；
所述天线或线圈1通过ESD(防静电保护电路)的接口PAD分别和整流电路201、调制电路203和解调电路204直接连接；整流电路201将天线或线圈1接收下来的阅读器信号转化为直流电源，提供给基准稳压电路202，基准稳压电路202对电源进行稳压，为数字基带电路101、调制电路203、解调电路204、时钟电路206、复位电路205和引脚互连状态检测电路提供工作电压；解调电路204从阅读器信号恢复出数字基带电路101所需解调数据；调制电路203对数字基带电路101输出的调制数据进行调制，实现射频识别电子标签到阅读器的数据传输；时钟电路206为数字基带电路101提供稳定的系统时钟信号，复位电路205为数字基带电路101提供所需的复位信号。
所述的引脚互连状态检测电路，包括多个引脚，分别记为第一轮询引脚P1、第二轮询引脚P2、……、第N轮询引脚PN和直接输出引脚P0，所述的第一轮询引脚至第N轮询引脚分别连接结构相同的检测电路；所述的检测电路包括依次连接的PMOS管、二极管，还包括与引脚连接的两个串联的反相器；所述的第一轮询引脚P1连接PMOS管MP1、二极管D1、反相器INV1、反相器INV1’；所述的第二轮询引脚P2连接PMOS管MP2、二极管D2、反相器INV2、反相器INV2’；以此类推；直接输出引脚P0直接输出引脚连接状态信号。
本实施例的引脚互连状态检测电路结构如图2所示。图2以三个引脚，包括两个轮询引脚和一个直接输出引脚，及其引脚互连状态检测电路为例说明其工作原理。
下文以三个引脚及其引脚互连状态为例说明本发明提出的射频识别标签的控制方法，其他引脚数目的同类型电路结构仍在本发明的保护范围内。直接输出引脚、第一轮询引脚、第二轮询引脚的连接状态信号分别为Conn0、Conn1、Conn2，标签存储的连接状态信息与引脚互连状态之间的关系如图3所示。其工作原理如下：
缺省状态下，标签的数字基带电路发出轮询信号S1、S2均为高电平；
使用本发明专利的标签与其他标签不同在于：标签检测需要检测引脚互连状态信息。标签有两种检测引脚互连状态模式：一、在出厂环节，阅读器第一次盘存时，标签首次上电并检测引脚互连状态信息，将其存储在非易失性存储器中并将存储器中的tag_pin_flag置“1”；二、在检验真伪环节，合法阅读器和标签通过自定义检测命令进行通信，标签在上电后检测引脚互连状态信息与tag_pin_flag，此时tag_pin_flag为“1”，标签检测引脚互连状态信息并将其存储在寄存器中，然后把当前的引脚互连状态信息与存储在非易失性存储器中的初始引脚互连状态信息相比较，如果相等，则标签继续执行盘存命令和其他命令，否则标签忽略该命令或者返回错误信息。
本发明提出的引脚互连状态监控视频识别标签的控制方法如图4所示，具体控制步骤如下：
(1)标签初始化；阅读器发射自定义初始化命令，配置标签存储器中tag_pin_flag＝0，表示标签未检测和存储引脚互连状态信息；
(2)标签判断tag_pin_flag的值，如果等于1则进入检验真伪环节；若tag_pin_flag＝0，则进入出厂环节，标签发送第一轮询信号{S2,S1}＝{1,0}，然后判断三个引脚组合{Conn2,Conn1,Conn0}；
(3)如果{Conn2,Conn1,Conn0}大于1，表示第一轮询引脚P1与其他引脚存在互连关系，则将{Conn2,Conn1,Conn0}的值写入非易失性存储器中，该值为“0”表示相应引脚为孤立状态，该值为“1”表示相应引脚与其他引脚存在互连关系；将tag_pin_flag＝1也写入非易失性存储器中，出厂环节引脚互连状态检测结束；
(4)如果{Conn2,Conn1,Conn0}等于1，表示第一轮询引脚P1与其他引脚无互连关系，则发送第二轮询信号{S2,S1}＝{0,1}，如果{Conn2,Conn1,Conn0}大于1，表示引脚第二轮询P2与其他引脚存在互连关系，则将{Conn2,Conn1,Conn0}的值写入非易失性存储器中，并将tag_pin_flag＝1也写入非易失性存储器中，出厂环节引脚互连状态检测结束；
(5)如果{Conn2,Conn1,Conn0}等于1，将3‘b000写入非易失性存储器中，表示3个引脚之间均无互连关系，并将tag_pin_flag＝1也写入非易失性存储器中，出厂环节引脚互连状态检测结束；
(6)如果标签接收到阅读器发送的自定义检测命令，则清除tag_pin_flag，并执行一次上述的检测过程；原则上{Conn2,Conn1,Conn0}不应全部是0(应至少有两个引脚是相连的)。
(7)若标签上电后tag_pin_flag＝1，则进入检验真伪环节；标签发送第一轮询信号{S2,S1}＝{1,0}，然后判断三个引脚的状态值{Conn2,Conn1,Conn0}，如果{Conn2,Conn1,Conn0}大于1，则将{Conn2,Conn1,Conn0}的值写入寄存器中，并将该数据与非易失性存储器中的出厂引脚互连状态数据做比较，如果本次检测的引脚互连状态与非易失性存储器中引脚互连状态相等，则继续执行Other_traditional_tag_model即正常标签执行流程，否则标签返回错误信息或使标签进入灭活状态即KILLED；
(8)如果{Conn2,Conn1,Conn0}等于1，则发送第二轮询信号{S2,S1}＝{0,1}，然后判断{Conn2,Conn1,Conn0}，如果{Conn2,Conn1,Conn0}大于1，则将{Conn2,Conn1,Conn0}的值写入寄存器中，并将该数据与非易失性存储器中的出厂引脚互连状态数据做比较，如果本次检测的引脚互连状态信息与非易失性存储器中引脚互连状态信息相等，则继续执行Other_traditional_tag_model即正常标签执行流程，否则标签返回错误信息或使标签进入灭活状态即KILLED；
(9)如果{Conn2,Conn1,Conn0}等于1，将3’b000写入寄存器中，并比较引脚互连状态，如果本次检测的引脚互连状态与非易失性存储器中引脚互连状态相等，则继续执行Other_traditional_tag_model即正常标签执行流程；否则标签返回错误信息或使标签进入灭活状态即KILLED；
所述的步骤(2)-步骤(5)为出厂环节的引脚互连状态检测与存储过程，步骤(7)-步骤(9)为检验真伪环节的引脚互连状态检测过程；上述引脚数目为3个，包括2个轮询引脚和1个直接输出引脚，轮询次数最多为2次；射频识别标签若包括N个轮询引脚和1个直接输出引脚，则所述的步骤(2)-步骤(5)和步骤(7)-步骤(9)分别需轮询最多N次。

Claims (3)

1.射频识别标签，包括天线或线圈，其特征在于，还包括射频模拟前端、数字基带电路和存储器；
所述的天线或线圈用于收发射频或高频信号与无线能量；
所述的数字基带电路实现编码、解码、校验、存储器访问控制、防碰撞处理、输入/输出预处理、引脚互连状态检测电路控制与信号处理功能；
所述的存储器实现标签身份数据信息、加密信息、引脚互连状态数据的非易失性存储功能；
所述的射频模拟前端，包括整流电路、基准稳压电路、调制电路、解调电路、复位电路、时钟电路和多个引脚互连状态检测电路；所述引脚互连状态检测电路与数字基带电路连接，向数字基带电路输出引脚连接状态信号，同时接收数字基带电路输入的轮询信号；所述引脚互连状态检测电路与射频模拟前端的基准稳压电路连接，由基准稳压电路提供工作电压；
所述的天线或线圈通过ESD的接口PAD分别和整流电路、调制电路和解调电路直接连接；整流电路将天线或线圈接收下来的阅读器信号转化为直流电源，提供给基准稳压电路，基准稳压电路对电源进行稳压，为数字基带电路、调制电路、解调电路、时钟电路、复位电路和引脚互连状态检测电路提供工作电压；解调电路从阅读器信号恢复出数字基带电路所需解调数据；调制电路对数字基带电路输出的调制数据进行调制，实现射频识别电子标签到阅读器的数据传输；时钟电路为数字基带电路提供稳定的系统时钟信号，复位电路为数字基带电路提供所需的复位信号。
2.根据权利要求1所述的射频识别标签，其特征在于，所述的引脚互连状态检测电路，包括多个轮询引脚，分别记为第一轮询引脚P1、第二轮询引脚P2、……、第N轮询引脚PN，所述的多个轮询引脚分别连接结构相同的检测电路；所述的检测电路包括依次连接的PMOS管、二极管，还包括与引脚连接的两个串联的反相器；所述的第一轮询引脚P1连接PMOS管MP1、二极管D1、反相器INV1、反相器INV1’；所述的第二轮询引脚P2连接PMOS管MP2、二极管D2、反相器INV2、反相器INV2’；以此类推；
还包括直接输出引脚P0，所述的直接输出引脚P0直接输出引脚连接状态信号Conn0。
3.射频识别标签的控制方法，其特征在于，包括以下过程：
(1)标签初始化；阅读器发射自定义初始化命令，配置标签存储器中tag_pin_flag＝0，表示标签未检测和存储引脚互连状态信息；
(2)标签判断tag_pin_flag的值，如果等于1则进入检验真伪环节；若tag_pin_flag＝0，则进入出厂环节，标签发送第一轮询信号{S2,S1}＝{1,0}，然后判断三个引脚组合{Conn2,Conn1,Conn0}；
(3)如果{Conn2,Conn1,Conn0}大于1，表示第一轮询引脚P1与其他引脚存在互连关系，则将{Conn2,Conn1,Conn0}的值写入非易失性存储器中，该值为“0”表示相应引脚为孤立状态，该值为“1”表示相应引脚与其他引脚存在互连关系；将tag_pin_flag＝1也写入非易失性存储器中，出厂环节引脚互连状态检测结束；
(4)如果{Conn2,Conn1,Conn0}等于1，表示第一轮询引脚P1与其他引脚无互连关系，则发送第二轮询信号{S2,S1}＝{0,1}，如果{Conn2,Conn1,Conn0}大于1，表示引脚第二轮询P2与其他引脚存在互连关系，则将{Conn2,Conn1,Conn0}的值写入非易失性存储器中，并将tag_pin_flag＝1也写入非易失性存储器中，出厂环节引脚互连状态检测结束；
(5)如果{Conn2,Conn1,Conn0}等于1，将3‘b000写入非易失性存储器中，表示3个引脚之间均无互连关系，并将tag_pin_flag＝1也写入非易失性存储器中，出厂环节引脚互连状态检测结束；
(6)如果标签接收到阅读器发送的自定义检测命令，则清除tag_pin_flag，并执行一次上述的检测过程；
(7)若标签上电后tag_pin_flag＝1，则进入检验真伪环节；标签发送第一轮询信号{S2,S1}＝{1,0}，然后判断三个引脚的状态值{Conn2,Conn1,Conn0}，如果{Conn2,Conn1,Conn0}大于1，则将{Conn2,Conn1,Conn0}的值写入寄存器中，并将该数据与非易失性存储器中的出厂引脚互连状态数据做比较，如果本次检测的引脚互连状态与非易失性存储器中引脚互连状态相等，则继续执行Other_traditional_tag_model即正常标签执行流程，否则标签返回错误信息或使标签进入灭活状态即KILLED；
(8)如果{Conn2,Conn1,Conn0}等于1，则发送第二轮询信号{S2,S1}＝{0,1}，然后判断{Conn2,Conn1,Conn0}，如果{Conn2,Conn1,Conn0}大于1，则将{Conn2,Conn1,Conn0}的值写入寄存器中，并将该数据与非易失性存储器中的出厂引脚互连状态数据做比较，如果本次检测的引脚互连状态信息与非易失性存储器中引脚互连状态信息相等，则继续执行Other_traditional_tag_model即正常标签执行流程，否则标签返回错误信息或使标签进入灭活状态即KILLED；
(9)如果{Conn2,Conn1,Conn0}等于1，将3’b000写入寄存器中，并比较引脚互连状态，如果本次检测的引脚互连状态与非易失性存储器中引脚互连状态相等，则继续执行Other_traditional_tag_model即正常标签执行流程；否则标签返回错误信息或使标签进入灭活状态即KILLED；
所述的步骤(2)-步骤(5)为出厂环节的引脚互连状态检测与存储过程，步骤(7)-步骤(9)为检验真伪环节的引脚互连状态检测过程；上述引脚数目为3个，包括2个轮询引脚和1个直接输出引脚，轮询次数最多为2次；射频识别标签若包括N个轮询引脚和1个直接输出引脚，则所述的步骤(2)-步骤(5)和步骤(7)-步骤(9)分别需轮询最多N次。
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