CN208766669U - 一种多协议且仿真多标签的rfid阅读器的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多协议且仿真多标签的RFID阅读器的控制系统，包括PC机、阅读器控制模块、通信模块以及RFID标签信息存储器，但不包括射频芯片以及天线；PC机通过通信模块连接阅读器控制模块，阅读器控制模块连接RFID标签信息存储器；其中，PC机发送不同的重载代码给阅读器控制模块；阅读器控制模块接收PC机发送的重载代码并根据重载代码进行重载，重载后阅读器控制模块与通信模块组成仿真阅读器；通信模块提供的通信接口让阅读器控制模块与PC机通讯；RFID标签信息存储器仿真至少一张仿真RFID标签；本实用新型还包括显示屏，显示屏连接阅读器控制模块；阅读器控制模块为单片机或嵌入式控制器；RFID标签信息存储器为非易失存储器。

Description

一种多协议且仿真多标签的RFID阅读器的控制系统

技术领域

本实用新型涉及RFID领域，特别指一种多协议且仿真多标签的RFID阅读器的控制系统。

背景技术

RFID技术的基本工作原理如下：标签进入磁场后，阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(无源标签或被动标签)，或者由标签主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

在RFID和物联网系统中，需要用到多种不同的RFID卡和RFID阅读器。目前的RFID类实验由RFID实验箱来完成。RFID实验箱主要提供各种不同标准的RFID阅读器。每种阅读器主要由单片机/嵌入式芯片+RFID射频芯片+天线+通讯电路构成，同时提供了PC端的测试软件。学生可以通过PC测试软件，与RFID阅读器进行通讯，实现对仿真RFID标签的读写、加密等操作，以达到熟悉RFID技术的目的。

现有RFID阅读器，在教学上使用时，存在的技术问题有：

(1)对于一类含有密码访问保护机制的仿真RFID标签，如ISO14443A标签，在进行密码修改实验时，极易造成仿真RFID标签的无效。其原因在于，当某学生将访问密码修改后，在实验完成后，可能不会按照老师的要求，修改为初始密码。那么，老师和其它学生将无法使用这张仿真RFID标签，从而造成标签的浪费，也增加了实验室的管理难度。这种情况在开放式的实验环境下更为严重。

(2)对于一类含有灭活类指令的仿真RFID标签，如ISO18000，当接收到灭活指令后，将正式失效，导致仿真RFID标签的浪费。

(3)对于一类含有锁定类指令的RFID标签，如ST微电子公司SR176。其存储结构分为16块，每块16位，块4-块14允许用户写入使用。第15块为控制块，每一位对应于一组存储区域锁定状态，为0表示该组允许写操作，为1表示该组禁止写操作，第15块具有一次性可编程特性，即若某位已设为1，则将被禁止重置为0。当执行“锁定”指令后，其RFID标签不能被修改，造成RFID标签的失效。

(4)RFID种类较多，有些RFID卡、RFID读写芯片、RFID天线价格较高。

(5)实验过程中，学生只能通过电脑了解实验进程，电脑笨重不利于移动，造成学生在装置与电脑之间来回走动，降低实验效率；而且学生只能依靠操作结果判断RFID标签状态，耗时耗力。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种避免使用过程中导致RFID标签失效或部分失效的一种多协议且仿真多标签的RFID阅读器的控制系统。

本实用新型是这样实现的：

一种多协议且仿真多标签的RFID阅读器的控制系统，包括PC机、阅读器控制模块、通信模块以及RFID标签信息存储器，但不包括射频芯片以及天线；

所述PC机通过所述通信模块连接所述阅读器控制模块，所述阅读器控制模块连接所述RFID标签信息存储器；其中，

PC机发送不同的重载代码给阅读器控制模块；

阅读器控制模块接收PC机发送的重载代码并根据重载代码进行重载，重载后阅读器控制模块与通信模块组成仿真阅读器；

通信模块提供的通信接口让PC机与阅读器控制模块通讯；

RFID标签信息存储器仿真至少一张仿真RFID标签。

优选地，所述阅读器控制模块为单片机或嵌入式控制器。

优选地，还包括显示屏，所述显示屏连接所述阅读器控制模块。

优选地，所述RFID标签信息存储器为非易失存储器。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型提供一种仅包含单片机或嵌入式控制器、非易存储器、通信模块、显示屏等必要部件，而不包含真实RFID读写芯片、RFID射频电路和天线、RFID卡，多协议且仿真多标签的RFID阅读器的控制方法，为RFID教学和系统设计提供了一种低成本、灵活、安全的解决方案，也大大减少了RFID实验室管理人员的工作量；同时，本实用新型所设计的阅读器十分有利于开放式教学和自主学习。

2、通过在RFID标签信息存储器中仿真多张RFID标签，无需使用真实RFID标签进行实验，不仅减免了RFID标签的投入成本，而且也避免了因执行“修改密钥”“灭活”、“锁定”等操作造成RFID标签的失效，从而导致RFID标签的浪费。在使用过程中，教师只需要通过PC机程序设置标签的类型及数量，在阅读器内自动生成多张仿真RFID标签，大大提高RFID标签管理效率，节约教师在RFID实验中所花时间。

3、在实验过程中，学生可以在显示屏上查看所操作RFID的标签状态和存储单元的具体内容，方便学习，同时，本实用新型所设计的阅读器十分有利于开放式教学和自主学习。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的装置连接示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，一种多协议且仿真多标签的RFID阅读器的控制系统，包括PC机、阅读器控制模块、通信模块以及RFID标签信息存储器，但不包括射频芯片以及天线；所述PC机通过所述通信模块连接所述阅读器控制模块，所述阅读器控制模块连接所述RFID标签信息存储器；其中，PC机发送不同的重载代码给阅读器控制模块；阅读器控制模块接收PC机发送的重载代码并根据重载代码进行重载，重载后阅读器控制模块与通信模块组成仿真阅读器；通信模块提供的通信接口让PC机与阅读器控制模块通讯，通信模块为RS232、RS485、USB、LAN、WIFI或蓝牙等；RFID标签信息存储器仿真至少一张仿真RFID标签，所仿真的RFID标签数量与RFID类型以及存储模块的容量有关。

本实用新型还包括显示屏，显示屏连接阅读器控制模块，在实验中显示屏根据实验操作显示相应信息；阅读器控制模块为单片机或嵌入式控制器；RFID标签信息存储器为非易失存储器；存储模块可以设置在单片机或嵌入式控制器的内部，也可选用外接FLASH芯片(SD卡与U盘也可选用)，单片机或嵌入式控制器通过并口或SPI或IIC等与FLASH芯片进行通信，不需要专用的通讯模块，只用电路上的导线连接即可。

仿真阅读器作为常规RFID阅读器使用，仿真阅读器的构建与使用包括如下阶段：

第一阶段：预置阶段

PC机设置程序发送待仿真RFID类型给仿真阅读器，仿真阅读器根据RFID标签存储结构建立对应的结构体，在RFID标签信息存储器中进行初始化出多张仿真RFID标签，并默认有效，即相当于真实RFID标签已在天线有效区域内；

第二阶段：使用阶段

仿真阅读器可由PC机、嵌入式控制器、单片机系统等控制器访问，PC机发送给仿真阅读器的读写命令，由仿真阅读器转换为对RFID标签信息存储器的读写命令。

第二阶段的具体操作步骤如下：

步骤10、读卡操作

PC机发送读卡命令后，仿真阅读器根据接收命令，仿真阅读器在非易存储器内查找是否有符合要求的仿真RFID标签；最后由仿真阅读器将结果解析后发送给PC机；

步骤20、防冲突操作

在确认仿真阅读器内有RFID标签后，PC机发送防冲突命令，仿真阅读器根据允许多个标签在同一天线区的RFID防冲突机制，从非易存储器内的多张仿真RFID标签中，选择一张仿真RFID标签通过防冲突操作后，仿真阅读器将通过防冲突操作的仿真RFID标签的ID号返回给PC机；

步骤30、选卡操作

PC机发送选卡命令，仿真阅读器将非易存储器内对应仿真RFID标签的状态修改为“被选中”后，仿真阅读器将仿真RFID标签的状态信息返回给PC机；

步骤40、访问或/与修改操作

PC机发送访问或/与修改命令，仿真阅读器对步骤30、中“被选中”的仿真RFID标签执行访问或/与修改命令后返回结果给PC机。

还包括步骤31、密钥验证，对应于需要进行密钥验证的RFID协议，

PC机发送密钥验证命令，仿真阅读器将接收到密钥与非易存储器的对应仿真RFID标签的密钥进行比对，相符，则修改仿真RFID标签的状态为“已验证”并通过仿真阅读器发送给PC机；如果不相符，则通过仿真阅读器直接返回密钥验证失败结果给PC机；步骤40中，PC机发送访问或/与修改命令，仿真阅读器对步骤31、中“已验证”的仿真RFID标签执行访问或/与修改命令后返回结果给PC机。

以上仿真阅读器的构建与使用皆为现有技术。

在教学或调试过程中，允许执行“修改密钥”、“灭活”、“锁定”等容易导致真实RFID标签失效或部分失效的操作。对仿真RFID标签进行初始化操作，仿真RFID标签被重置后以初始密码以及初始状态被访问；通过初始化操作，可以重新激活失效或部分失效的仿真RFID标签。

关于仿真RFID标签为现有技术，以下用仿真NXP公司(恩智浦)Mifare Classic 1KRFID标签进一步说明：

仿真RFID标签步骤如下：

步骤100、PC机设置需要的仿真RFID标签类型为Mifare Classic 1K、标签数量为3，发送给仿真阅读器；

步骤101、Mifare Classic 1K其分为16个扇区，每一个扇区容量为64字节，每一扇区有4个块，每一块有16个字节；每一个扇区最后一个块有一组密钥A和密钥B，各6个字节，另有存储控制字节，共4个字节。仿真阅读器根据Mifare Classic 1K的存储结构，建立和Mifare Classic 1K相同的结构体，并以该结构体在非易存储器内建立3组记录，用于表示3个仿真RFID标签；

步骤102，仿真阅读器对步骤101所述仿真标签进行初始化，通常是将其初始化为Mifare Classic 1K默认的状态；

步骤103、仿真阅读器在存储器内，建立3个仿真标签状态，用于表示标签“是否在天线区”、“是否已灭活”、“是否已验证密钥”、“已锁定”等，在初始过程中，通常默认该标签有效，即相当于真实RFID标签已放入天线区。

假设所仿真的标签有一个RFID标签的序列号为“42A79348”，且该标签将通过防冲突检测。

以下进一步说明仿真RFID标签的使用步骤，仿真RFID标签使用方式与常规RFID标签一致：

第一步，读标签操作

PC机发送读标签命令，希望得知天线区域内是否有RFID标签。

仿真阅读器执行读标签操作，学生可通过按键，令一张或多张仿真RFID标签“有效”或“无效”，即相当于真实RFID标签放入或撤离天线区，如果存在有效的仿真RFID标签，仿真阅读器将结果解析后发送给PC机。

第二步，防冲突操作(即RFID标签信息存储器内如果仿真至少两张的仿真RFID标签，最后只有一张仿真RFID标签会在此过程胜出)

PC机发送防冲突，以在多张仿真RFID标签中得到其中一张仿真RFID标签的ID号，仿真阅读器执行防冲突操作，根据防冲突规则，每次操作只有一张仿真RFID标签会通过防冲突操作，假设ID号为42A79348的仿真RFID标签通过防冲突操作，仿真阅读器检查其状态，如果为“灭活”状态，则在ID号上标记“已灭活”给PC机，否则返回ID号给PC机。

第三步，选标签操作

PC机发送选标签命令，参数为42A79348，仿真阅读器将42A79348的仿真RFID标签的状态修改为“被选中”后，由仿真阅读器发送状态给PC机。

第四步，密钥验证操作

如果仿真RFID标签被选中，PC机将密钥发给仿真阅读器去验证。

PC机发送密钥验证命令，参数为密钥为FFFFFFFFFFFF(假设42A79348的密钥为FFFFFFFFFFFF)，仿真阅读器将该密钥与RFID标签信息存储器内仿真RFID标签的密钥对比，相符，则修改状态为“已验证”并发送验证结果给PC机；如果不同，则直接返回密钥验证失败结果。

第五步，访问或/与修改操作

PC机发送访问或/与修改操作，仿真阅读器将RFID标签信息存储器内仿真RFID标签的标签数据改为新值后发送状态给PC机。

第六步，初始化操作

管理人员对非易存储器进行初始化操作，非易存储器中被修改的标签信息被重置，RFID标签能够重新以初始的标签信息被访问。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种多协议且仿真多标签的RFID阅读器的控制系统，其特征在于：包括PC机、阅读器控制模块、通信模块以及RFID标签信息存储器，但不包括射频芯片以及天线；

所述PC机通过所述通信模块连接所述阅读器控制模块，所述阅读器控制模块连接所述RFID标签信息存储器；其中，

PC机发送不同的重载代码给阅读器控制模块；

阅读器控制模块接收PC机发送的重载代码并根据重载代码进行重载，重载后阅读器控制模块与通信模块组成仿真阅读器；

通信模块提供的通信接口让PC机与阅读器控制模块通讯；

RFID标签信息存储器仿真至少一张仿真RFID标签。

2.根据权利要求1所述的一种多协议且仿真多标签的RFID阅读器的控制系统，其特征在于：所述阅读器控制模块为单片机或嵌入式控制器。

3.根据权利要求1所述的一种多协议且仿真多标签的RFID阅读器的控制系统，其特征在于：还包括显示屏，所述显示屏连接所述阅读器控制模块。

4.根据权利要求1所述的一种多协议且仿真多标签的RFID阅读器的控制系统，其特征在于：所述RFID标签信息存储器为非易失存储器。