CN108734252B - Rfid集成电路 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于射频识别(RFID)标签的集成电路。示例性实施例包括一种用于RFID标签的集成电路(101)，所述集成电路(101)包括：存储器(104)，所述存储器(104)用于存储数据；收发器(107)，所述收发器(107)用于从天线(102)接收信号并且向所述天线(102)发射信号；以及控制器(103)，所述控制器(103)被配置成处理经由所述收发器(107)接收的信号并且访问存储在所述存储器(104)中的数据；其中，在经由所述收发器模块(107)接收到提及所述存储器(104)中的数据块的锁定命令时，所述控制器(103)被配置成对所述数据块执行数据完整性校验以便确定所述数据块是否被正确存储。

Description

RFID集成电路
技术领域
本公开涉及一种用于射频识别(RFID)标签的集成电路。
背景技术
RFID标签用于存储可以使用RFID读取器无线地访问的信息。例如，电子产品代码(EPC)、密钥或口令可以存储在RFID标签上。可以在组装标签时或者在将使用标签时在初始化过程期间将这种信息写入RFID标签的存储器中。
可以使用RFID读取器(或RFID询问器)执行初始化过程。读取器请求标签将数据块(比如，EPC)存储在RFID标签中的存储器上。所述请求可以指定存储器中将存储数据块的位置。标签接收此请求并且将所请求的数据块存储在所请求的存储器位置处。可以对多个RFID标签重复此过程。
写入步骤期间的问题可能使数据被不正确存储。弱存储的数据可能是数据写入过程期间RFID读取器与RFID标签之间的通信中断的结果。相比于正确(即强)存储的数据的预期数据损失和信息损坏，弱存储的数据可以引起数据损失和信息损坏的时间早得多。损坏的数据块可能损害标签的预期应用。例如，在标签出于盘点目的存储EPC的情况下，存储在标签上的EPC的一部分的损坏可能使盘点过程较低效并且引起附加成本。受损的口令可能限制标签功能或者阻止访问。
发明内容
根据第一方面，提供了一种用于RFID标签的集成电路，所述集成电路包括：存储器，所述存储器用于存储数据；收发器，所述收发器用于从天线接收信号并且向所述天线发射信号；以及控制器，所述控制器被配置成处理经由所述收发器接收的信号并且访问存储在所述存储器中的数据，其中，在经由所述收发器模块接收到提及所述存储器中的数据块的锁定命令时，所述控制器被配置成对所述数据块执行数据完整性校验以便确定所述数据块是否被正确存储。
在示例性实施例中，对所述数据块进行的所述数据完整性校验包括：在第一读取条件下对所述数据块执行读取操作；在不同于所述第一读取条件的第二读取条件下对所述数据块执行所述读取操作；以及将在所述第一读取条件下执行的所述读取操作的结果与在所述第二读取条件下执行的所述读取操作的结果进行比较以便确定所述数据块是否被正确存储在所述存储器中。
在示例性实施例中，所述控制器被配置成：如果在所述第一读取条件下执行的所述读取操作的所述结果与在所述第二读取条件下执行的所述读取操作的所述结果不匹配，则确定所述数据块未被正确存储。
在示例性实施例中，所述存储器包括具有参考电流的读取放大器，并且在所述第二读取条件下，所述参考电流比在所述第一读取条件下更低。
在示例性实施例中，所述存储器包括电压偏移发生器，并且在所述第二读取条件下，向所述存储器施加比在所述第一读取条件下更大的偏移电压。
在示例性实施例中，所述读取操作是校验和操作。
在示例性实施例中，如果所述控制器确定所述数据块未被正确存储，则所述控制器被进一步配置成发射错误信号。
在示例性实施例中，如果所述控制器确定所述数据块被正确存储，则所述控制器被进一步配置成对所述存储器中的所述数据块执行锁定操作。
根据第二方面，提供了一种RFID标签，包括：天线，所述天线用于向RFID读取器发射信号并且从所述RFID读取器接收信号；以及集成电路，所述集成电路包括：存储器，所述存储器用于存储数据；收发器，所述收发器用于从所述天线接收信号并且向所述天线发射信号；以及控制器，所述控制器被配置成处理由所述天线接收的信号并且访问存储在所述存储器中的数据，其中，在经由所述收发器模块接收到提及所述存储器中的数据块的锁定命令时，所述控制器被配置成对所述数据块执行数据完整性校验以便确定所述数据块是否被正确存储。
在示例性实施例中，所述RFID标签是无源RFID标签。
所述第一方面的任何示例性实施例还可以适用于所述第二方面。
根据第三方面，提供了一种确定数据块是否被正确存储在RFID标签的存储器中的方法，所述方法包括：在所述RFID标签的天线处接收锁定命令；对所述数据块执行数据完整性校验以便确定所述数据块是否被正确存储在所述存储器中；以及响应于接收到所述锁定命令，对所述数据块执行数据完整性校验以便确定所述数据块是否被正确存储。
在示例性实施例中，对所述数据块执行数据完整性校验包括：在第一读取条件下对所述数据块执行读取操作；在不同于所述第一读取条件的第二读取条件下对所述数据块执行所述读取操作；以及将在所述第一读取条件下执行的所述读取操作的结果与在所述第二读取条件下执行的所述读取操作的结果进行比较以便确定所述数据块是否被正确存储在所述存储器中。
在示例性实施例中，如果在所述第一读取条件下执行的所述读取操作的所述结果与在所述第二读取条件下执行的所述读取操作的所述结果不匹配，则所述方法另外包括确定所述数据块未被正确存储。
在示例性实施例中，所述存储器包括具有参考电流的读取放大器，并且在所述第二读取条件下，所述参考电流比在所述第一读取条件下更低。
在示例性实施例中，所述存储器包括电压偏移发生器，并且在所述第二读取条件下，向所述存储器施加比在所述第一读取条件下更大的偏移电压。
在示例性实施例中，执行所述读取操作包括执行校验和操作。
在示例性实施例中，如果确定所述数据块未被正确存储在所述存储器中，则所述方法另外包括从所述RFID标签的所述天线发射错误信号。
在示例性实施例中，如果确定所述数据块被正确存储在所述存储器中，则所述方法另外包括对存储在所述存储器中的所述数据块执行锁定操作。
在示例性实施例中，所述RFID标签是无源RFID标签。
根据第四方面，提供了一种将数据块存储在RFID标签上的方法，所述方法包括：从RFID询问器向所述RFID标签发射包括所述数据块的写入命令；将所述数据块存储在所述RFID标签的存储器中；从所述RFID读取器向所述RFID标签发射锁定命令；对所述数据块执行数据完整性校验以便确定所述数据块是否被正确存储在所述存储器中；以及如果确定所述数据块被正确存储，则对所述存储器中的所述数据块执行锁定操作。
所述第三方面的任何示例性实施例可以同样适用于所述第四方面。
本发明的这些及其它方面将从以下描述的实施例显而易见并将参照这些实施例对其阐述。
附图说明
现在将参考附图仅通过例子的方式来描述实施例，在附图中：
图1是示意图，示出了RFID标签的示例性实施例；
图2是示意图，示出了RFID标签与RFID询问器之间的通信；
图3是示意图，示出了RFID标签与询问器之间的实例通信序列；
图4是示意性流程图，示出了执行数据完整性校验的实例方法；并且
图5是示意性流程图，示出了执行数据完整性校验的实例方法。
应注意的是，附图是图解的并且未按比例绘制。在附图中，为了清晰和方便起见，已经以夸大或减小的大小示出了这些图的部分的相对尺寸和比例。相同附图标记通常用于指经修改的且不同实施例中的相应或类似特征。
具体实施方式
图1示出了根据本公开的包括集成电路(IC)101的RFID标签100。标签100另外包括用于例如向RFID询问器(或RFID读取器)发射并从所述询问器和读取器接收通信的天线102。
IC 101包括控制器103、存储器104和收发器107。控制器103被配置成经由收发器107从天线101处接收信号并对所述信号进行处理，并且被配置成访问存储器104。可以将数据(比如，电子产品代码(EPC))存储在存储器104中。可以将数据存储在存储器104的一个或多个数据块上。数据块可以例如是单独位、多个位、字、存储器组或存储器组内部的数据块。存储器104可以是非易失性存储器。
在初始化过程期间将数据存储在存储器104中。RFID询问器向RFID标签100发射写入命令。写入命令包括待存储在存储器104中的数据。标签100的天线102接收写入命令，并且由控制器103解译命令。控制器103访问存储器104并且命令存储器104存储与写入命令一起接收的数据。
在已经将数据存储在存储器104中之后，存储数据的一个或多个数据块可以被锁定，从而使得数据无法被覆写。RFID询问器可以向标签100发射锁定命令，所述锁定命令由控制器103处理。
写入过程发生中断可能会导致数据被不正确存储或弱存储。将数据存储到存储器104通常比从存储器读取数据需要更多能量。可以将编程电压施加到存储器104上以便提供这种能量。电压可以由外部或内部电路(例如，电荷泵)产生，并且必须在数据写入过程之前升高并且在数据写入过程之后降低。特别是对于无源RFID标签来说，可能必须从RFID询问器无线地供应能量以用于写入过程，这使得对于无源标签来说更有可能发生弱数据存储。
此过程的任何中断或延迟(比如，场重置或失真)可能导致受损数据被存储或者数据被弱存储。弱存储的数据有可能随时间衰减，从而使得数据变得不可读。然而，因为紧接着写入过程之后，弱存储的数据可能仍然可读，所以将不一定通过写入过程之后的简单数据读取来识别弱存储的数据。
本公开的实施例可以克服由于写入过程中断引起的弱存储数据问题。如以下更加详细讨论的，当接收到锁定命令时，IC 101对所存储数据自动运行数据完整性校验，以便确定所述数据是否被正确存储。数据完整性校验识别数据是否被弱存储，从而允许所述数据被校正。由于所述过程是自动进行的，所以所述过程不会显著延迟数据写入和锁定过程。
图2和图3中更加详细地示出了向RFID标签100发射命令的过程。
图2示出了与RFID标签100通信的RFID读取器/询问器200。询问器200包括天线201，所述天线201可以向标签100发射信号并且可以从标签100处接收信号。信号可以处于低频(LF)、高频(HF)(典型地13.56MHz)或超高频(UHF)(例如，960MHz)无线电域中。询问器200通过其天线201通过调制连续波形(CW)场来发射信息。
从询问器200发射的信号可以由标签天线102接收，并且经由收发器107从所述标签天线102传递到控制器103，所述收发器107包括用于来自天线]02的传入信号的解调器105以及用于去往天线102的传出信号的调制器106。解调器105可以向控制器103提供包络信号或经解码位数据或字节数据或作为解译命令。
控制器103可以验证接收到的信号，例如，校验询问器命令的口令和校验和。根据信号中的指令，控制器103可以然后访问存储器104例如以便从存储器104中进行读取或对存储器104进行写入。在过程结束时，控制器103可以计算经由标签天线102发射的对询问器200的响应。调制器106可以例如调制标签天线102的反射系数以便发射信号。
询问器200和标签100可以采用许多方式进行通信。一个示例性实施例可以是全双工模式或半双工模式。图3中示出了半双工通信模式，示出了读取器/询问器与标签之间的成功命令和应答序列。在此实例过程中，询问器200总是通过向标签100(或者读取器范围内的多个标签)发送命令301而“首先对话(talk first)”，并且然后提供连续波形(CW)场302。标签100可以侦听请求，处理所述请求并且在某个应答时间304之后向询问器200提供响应303。
存在针对询问器与(多个)标签之间的这种通信的一些行业标准，比如，ISO14443、ISO 15693或EPCglobal Gen2。所有这些标准定义了用于从存储器104读取数据以及将数据存储或锁定到存储器104中的命令。以下描述的标准命令与根据EPCglobal Gen2定义的命令相对应，但是本公开不限于此特定标准。
下表1中示出了标准读取命令的例子。读取命令从存储器104内的某个位置(由WordPtr指示)处请求具有某个长度(由WordCount(字计数)指示)的数据。标签100的控制器103读取存储器104并且将包括所请求数据的响应发射回至询问器200。下表2中示出了实例响应。
表1：实例读取命令。
头部 存储器字 RN CRC
位数： 1 变量 16 16
描述： 0 数据 处理 CRC-16
表2：实例标签响应。
下表3中示出了标准写入命令。写入命令请求将可能与命令一起发送的某个量的数据存储在存储器104内的特定位置(由WordPtr标识)处。控制器103将所请求的数据编程到所请求的存储器位置。待存储的数据可以是例如EPC、口令、密钥或其部分。
表3：实例标准写入命令。
下表4中示出了标准锁定命令。锁定命令在其有效载荷(在下表5中更详细地示出)中请求对存储器104内的某些数据块或存储器组进行锁定以免于写入和/或读取访问。锁定命令可以是正常锁定，从而使得具有正确许可(例如，正确口令)的RFID询问器可以对数据进行解锁或覆写。可替换地是，锁定可以是永久锁定，所述永久锁定无法被任何询问器解锁。
命令 有效载荷 RN CRC
位数： 8 20 16 16
描述： 11000101 掩码和动作字段 处理 CRC-16
表4：实例标准锁定命令。
表5：实例锁定-命令有效载荷。
典型地，标签100的初始化过程包括：从RFID询问器向标签100发送写入命令，所述写入命令包括待存储到存储器104中的数据(例如，EPC)；以及发送用于锁定存储器104的已经存储信息的那些部分的锁定命令。可以验证数据以便校验其与预期数据相匹配，但这不并识别弱存储数据。
在接收到锁定命令之后，由控制器103对存储器104中的数据自动执行数据完整性校验。数据完整性校验确定数据是否被正确(即，强)存储在存储器104中。如果数据被正确存储，则控制器103可以锁定数据。如果数据未被正确存储，则控制器103可以经由天线102向询问器200发射错误信号。然后，可以做出响应于错误信号而正确存储数据的另一种尝试。
图4示出了可以由控制器103执行的方法400。在步骤401处，接收锁定命令。锁定命令可以指定整个存储器104将被锁定或者仅存储器104的某些数据块将被锁定。在步骤402处，执行数据完整性校验。可以对整个存储器104执行数据完整性校验或者仅对存储器104的某些数据块或数据块的部分(特别是旨在被锁定的那些数据块)执行数据完整性校验。可以一次性或者一个接一个地对所有数据块执行数据完整性校验。在步骤403处，确定存储在存储器104中或在存储器的某些数据块中的数据是否被正确存储。
数据完整性校验可以是边限校验。边限校验可以例如确定所存储的电压与参考电压之差是否大于预定边限。
由于在接收锁定命令时IC 101自动执行数据完整性校验，所以用于执行完整性校验的任何时间损失最小。相比于在每个写入命令之后执行校验，在接收到锁定命令之后执行校验特别有益。因为可以将若干写入命令发送到标签100，所以在每个写入命令之后执行数据完整性校验将使数据写入过程变慢。
图5示出了执行可以由控制器103执行的数据完整性校验的方法的示例性实施例。在此实例完整性校验中，在存储器处于第一条件下的情况下对存储器104的数据块执行读取操作，并且然后在存储器处于第二条件下的情况下再次对数据块执行读取操作。
在步骤501处，从询问器200处接收锁定命令。如以上所讨论的，由控制器103处理锁定命令。在步骤502处，设置存储器的第一读取条件。在步骤503处，对存储器104的数据块中的数据执行读取操作(例如，校验和)。在步骤504处，将此读取操作的结果存储在例如存储器104中或缓冲存储器(例如，RAM)中。
在步骤505处，设置存储器的第二读取条件。在步骤506处，对存储器104的数据块中的数据执行同一读取操作。在步骤507处，将此读取操作的结果存储在例如存储器104中或缓冲存储器(例如，RAM)中。
在步骤508处，将第一读取的结果与第二读取的结果进行比较，并且在步骤509处，确定数据是否被正确存储在存储器104中。如果两个结果完全相同，则可以确定数据被正确存储。
如果确定数据被正确存储，则方法继续进行到步骤510，其中，控制器103命令存储器104锁定数据块。在可替换例子中，控制器103可以对其它数据块执行另外的数据完整性校验。在这些例子中，在已经使用数据完整性校验对某个数量或全部数据块进行校验之后，控制器103可以命令存储器锁定数据块。
如果确定数据未被正确存储，则方法继续进行到步骤511，其中，控制器103经由标签天线102向询问器200发射错误信号。错误信号可以指定哪个数据块包含弱存储数据。作为响应，询问器200可以重新发送针对所述数据块或所有数据块的写入命令。
第一和第二读取条件可以分别将存储器104置于用于读取数据的“最佳情况”条件下以及用于读取数据的“最差情况”条件下。例如，在至少一种读取条件下，可以对存储器104施以压力，以便使准确读取数据更加困难。例如，可以改变存储器的读取放大器的参考电流，或者可以将偏移电压施加到存储器104上以便对存储器施以压力。可以由包括在存储器104、控制器103或以其它方式包括在集成电路101中的内部偏移电压发生器提供偏移电压。在数据块包括多个位——每个位都包括高电压“1”或低电压“0”的情况下，第一和第二读取条件可以被设置为读取“0”或者“1”。例如，第一读取条件可以包括施加促进准确读取“1”并且使得读取“0”困难的偏移电压；并且第二读取条件可以包括施加促进准确读取“0”并且使得读取“1”困难的偏移电压。
在其它示例性实施例中，可以执行仅执行单个读取操作。例如，存储器104的架构可以是使得“1”可以随时间降低到“0”，但是“0”非常不可能降低到“1”。因此，可能仅有必要执行单个读取操作来测试数据块中的“1”。
在示例性实施例中，可以读取存储在数据块中的数据并且可以将其与所述数据的位于例如预读取缓冲器(例如，RAM)中的可替换存储进行比较。在接收到锁定命令之后，控制器103可以将存储器104设置在读取条件下，在所述读取条件下，数据块中的二进制“1”被评估，例如，设置使读取“1”困难的偏移电压。可以读取数据并且将其与预读取缓冲器中的名义上完全相同的数据进行比较。如果从存储器块中读取的数据与从预读取缓冲器读取相匹配，则确定数据被正确存储。
通过阅读本公开，其它的改变和修改对技术人员将是清楚的。这样的改变和修改可能涉及等效特征以及RFID标签和用于RFID标签的集成电路领域中已知的、并且可以替代已经在本文中描述的特征使用的或此外还使用的其它特征。
尽管所附权利要求书针对特征的特定组合，但是应该理解，本发明的公开范围还包括任何新颖特征或在本文中明确地或隐含地公开的特征的任何新颖组合或其任何概括形式，不论它是否涉及与任一项权利要求中当前要求的相同发明，以及它是否与本发明所做那样同样地减轻了这些相同技术问题中的任何或所有。
在单独的实施例的背景下描述的特征还可以按组合形式被提供在单一实施例中。相反，为简便起见而在单一实施例的背景下描述的不同特征也可以被单独地或以任何适当的子组合的方式来提供。由此本申请告知在本申请进行或任何进一步从本申请衍生出的申请的实施期间，可针对这些特征和/或这些特征的组合确定出新的权利要求。
为了完整性，还应阐明，术语“包括”不排除其它元件或步骤，术语“一(a)”或“一个(an)”不排除多个，单个处理器或其它单元可以完成权利要求书中引用的若干装置的功能，并且权利要求书中的附图标记不应当被解释为限制权利要求书的范围。

Claims (5)

1.一种用于RFID标签的集成电路，其特征在于，所述集成电路包括：
天线；
存储器，所述存储器被配置成存储数据；
收发器，所述收发器被配置成从所述天线接收信号并且向所述天线发射信号；以及
控制器，所述控制器被配置成处理经由所述收发器接收的信号，并且访问存储在所述存储器中的数据，
其中，在经由所述收发器模块接收到提及所述存储器中的数据块的锁定命令后，所述控制器被进一步配置成对所述数据块执行数据完整性校验以便确定所述数据块是否被强存储，其中，对所述数据块执行所述数据完整性校验包括：
在第一读取条件下对所述数据块执行读取操作，其中，所述读取操作包括在所述数据块上执行的校验和操作，并且在所述第一读取条件下在所述数据块上执行的所述校验和操作生成第一校验和，
在第一缓冲器中存储所述第一校验和，
在不同于所述第一读取条件的第二读取条件下对所述数据块执行所述读取操作，其中，在所述第二读取条件下在所述数据块上执行的所述校验和操作生成第二校验和，
在第二缓冲器中存储所述第二校验和，
比较所述第一校验和与所述第二校验和，以及
响应于所述第一校验和与所述第二校验和之间的匹配，执行所述数据块上的所述锁定命令。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，对所述数据块执行所述数据完整性校验进一步包括：
响应于所述第一校验和与所述第二校验和之间的不匹配，忽略所述数据块上的所述锁定命令并通过所述天线发送错误消息，其中所述错误消息指示所述数据块的一个或多个位存储衰减电压。
3.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述存储器包括被配置成接收参考电流的读取放大器，并且在所述第二读取条件下，所述参考电流比在所述第一读取条件下更低。
4.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述存储器包括电压偏移发生器，并且在所述第二读取条件下，向所述存储器施加比在所述第一读取条件下更大的偏移电压。
5.一种确定数据是否被强存储在RFID标签的存储器中的方法，其特征在于，所述方法包括：
在所述RFID标签的天线处接收提及存储在所述RFID标签的所述存储器中的数据块的锁定命令；以及
响应于接收到所述锁定命令，通过所述RFID标签的控制器对所述数据块执行数据完整性校验以便确定所述数据块是否被强存储，其中，对所述数据块执行所述数据完整性校验包括：
在第一读取条件下对所述数据块执行读取操作，其中，所述读取操作包括在所述数据块上执行的校验和操作，并且在所述第一读取条件下在所述数据块上执行的所述校验和操作生成第一校验和，
在所述RFID标签的第一缓冲器中存储所述第一校验和，
在不同于所述第一读取条件的第二读取条件下对所述数据块执行所述读取操作，其中，在所述第二读取条件下在所述数据块上执行的所述校验和操作生成第二校验和，
在所述RFID标签的第二缓冲器中存储所述第二校验和，
比较所述第一校验和与所述第二校验和，以及
响应于所述第一校验和与所述第二校验和之间的匹配，执行所述数据块上的所述锁定命令。
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