RFID标签(900M)芯片结构及划分(转载)

发布时间:浏览:73

大家好,感谢邀请,今天来为大家分享一下RFID标签(900M)芯片结构及划分(转载)的问题,以及和的一些困惑,大家要是还不太明白的话,也没有关系,因为接下来将为大家分享,希望可以帮助到大家,解决大家的问题,下面就开始吧!

UHF RFID标签的三个基本要素中最重要的是芯片,它决定了标签的功能和主要性能。芯片也是设计最复杂、技术难度最大的部分。

1.1 标签芯片结构

标签芯片主要由数字部分、模拟部分和存储部分三部分组成,如图所示。

标签芯片电路结构图

数字部分的功能有:协议处理、逻辑处理、全局操作控制处理等。第3章中所有与协议相关的功能均由数字部分处理。模拟部分的功能有:电源管理、调制解调、主频时钟。电源管理部分将接收到的射频电磁波整流为直流电,为整个标签芯片供电。主频时钟为数字部分和存储部分提供系统振荡时钟。调制解调器完成标签与读写器之间通信的信号处理。存储部分是EPC、TID、User等区域的存储区域。现在常用的存储器是NVM(非易失性存储器)或EEPROM,一般存储大小为几百位。

标签芯片内部结构框图

通过上图中的标签结构图,可以更清楚地了解三部分之间的关系。最左边是模拟射频接口部分(Analog RF interface)。天线连接到模拟部分。其中主要有四个部件: 整流器(Rectifier),起到前端整流的作用;参考电压(Vreg),为整个系统提供稳定的电压;解调器;调制器。中间部分是数字控制部分(Digital Control),其功能是防碰撞算法(Anti-collision);读写操作(Read Write Control);访问控制(Access Control);射频接口控制(RF Interface Control),数字部分与模拟部分进行数据通信,并控制存储部分的读写操作。最右边的是EEPROM存储器(存储部分),内部有电荷泵升压电路(Charge Pump),在写入标签时提供高电压。

目前标签芯片的工厂形式是晶圆盘,英文称为Wafer。一般来说,一个晶圆盘中包含数万至数十万个芯片。 NXP Ucode7晶圆盘上标签芯片的位置如图4-30所示。图片。从图中可以看到,芯片在晶圆盘中仅占据很小的面积。也可以说,一张晶圆盘上有数十万个相同的标签芯片。通过分析图中标注可知:芯片尺寸为460m505m;芯片的四个凸块的位置和尺寸为60m60m; RF1和RF2凸块连接到天线,两个凸块TP1和TP2只是用于支撑。

NXP Ucode7晶圆盘布局图

1.2 芯片存储分区及操作命令

UHF RFID标签芯片需要符合EPC C1Gen2标准(简称Gen2协议),这意味着所有UHF RFID标签芯片的内部存储结构大致相同。如图4-31所示,标签芯片的存储区域分为四个区域(Bank),分别是Bank 0保留区(Reserved)、Bank 1电子编码区(EPC)、Bank 2制造商编码区( TID),Bank 3 用户区(User)。

标签芯片存储区结构图

其中,Bank 0保留区又称为密码区。里面有两套32位的密码,分别是访问密码和终止密码。终止密码俗称终止密码。使用锁定命令时,需要访问密码才能读写芯片的某些区域。当需要杀死芯片时,可以通过杀死密码来彻底杀死芯片。

Bank 1是电子编码区,也就是大家最熟悉的EPC区。根据Gen2协议,获取标签首先获得的信息是EPC信息,然后才能访问其他存储区域进行访问。 EPC区分为三部分:

CRC16校验部分共16位,负责在通信过程中检查读写器获得的EPC是否正确。

PC部分(Protocol Control)共有16位,控制EPC的长度。二进制数的前5位乘以16即为EPC长度。例如96位EPC为PC=3000时,前5位为00110,对应的十进制数为6,乘以16即为96Bit。根据协议要求,PC可以等于0000到F100,相当于EPC的长度为0、32位、64位,最多496位。不过,一般情况下,UHF RFID应用中EPC的长度在64位到496位之间,这意味着PC值在2800到F100之间。在日常应用中,人们往往不了解PC在EPC中的作用,而卡在EPC长度的设置上,造成很多麻烦。

EPC部分是最终用户从应用层获得的芯片的电子代码。

Bank 2是厂家编码区,每个芯片都有自己唯一的编码。下面的1.3节将重点讨论这一点。

Bank 3是用户存储区。根据协议,该存储区域的最小空间为0。但是,为了方便客户应用,大多数芯片都会增加用户存储空间。最常见的存储空间是128位或512位。

了解完标签存储区域后,还需要进一步了解Gen2的几个操作命令,即Read、Write、Lock和Kill。 Gen2的命令非常简单。操作命令只有4个,标签存储区只有锁定和解锁两种状态。

因为读写命令与数据区是否被锁定有关,所以我们先从锁定命令开始。锁定命令针对四个存储区域有四个分解命令,分别是Lock、Unlock、Permanent Lock、Permanent Unlock。只要访问密码不全为0,就可以执行锁定命令。四个区域对应的操作如下表所示。

保留区

总承包区

TID区

用户区

锁定

已经永久锁定

开锁

已经永久锁定

永久锁定

已经永久锁定

永久解锁

已经永久锁定

表锁定命令和存储区域

读命令,顾名思义,就是读取存储区域中的数据。如果存储区被锁定,则可以通过访问命令和访问密码来访问数据区。具体读取操作如表所示。

保留区锁

保留区

解锁

总承包区

锁定

总承包区

解锁

TID区

用户区

锁定

用户区

解锁

有访问密码

X

永久可读

永久可读

永久可读

X

无访问密码

不能

永久可读

永久可读

永久可读

不能

读命令和存储区

写命令与读命令类似。如果存储区没有锁定,则可以直接操作。如果存储区被锁定,则需要通过访问命令和访问密码来访问数据区。具体的读操作如表所示。

保留区锁

保留区

解锁

总承包区

锁定

总承包区

解锁

TID区

用户区

锁定

用户区

解锁

有访问密码

X

X

无法重写

X

无访问密码

不能

不能

无法重写

不能

写命令和存储区域

Kill命令是结束芯片寿命的命令。芯片一旦被杀死,就无法再起死回生,不像lock命令,可以解锁。只要保留区域被锁定并且kill密码不全为零,就可以发起kill命令。一般来说,kill命令很少被使用,只有在一些涉及机密或隐私的应用中才会杀死芯片。如果想要追踪芯片被杀死后的TID号,就只能解剖芯片了。解剖芯片的成本很高,所以在日常应用中尽量不要激活kill命令。同样,在项目中,我们也要防止别人造成破坏。最好的办法是锁定保留区域并保护访问密码。

1.3 制造商代码TID

制造商代码(TID)是芯片最重要的标识,也是其生命周期中唯一可靠的代码。这串数字中隐藏着许多密码。 H3芯片的TID如图4-32所示:E20034120614141100734886,其中:

H3芯片TID

E2字段代表芯片类型。所有UHF RFID标签芯片的标签类型均为E2;

003字段是制造商代码,03代表美国Alien Technology公司;制造商代码的第一个字段可以是8或0。例如Impinj的制造商代码一般以E2801开头。

字段412表示芯片类型Higgs-3;

接下来的64位是芯片的序列号,64位可以表示的数字大小是2的64次方。这已经是一个天文数字了。地球上的每一粒沙子都可以编号,不用担心重复的数字。

早期一些厂家的唯一码是32位,其实已经足够了。但为了体现物联网的数据量,主流芯片厂商的唯一识别码长度已升级为64位。

为了方便读者了解当前所有厂商和芯片型号,表3-4统计了全球所有UHF RFID芯片的厂商代码(数据更新截至2020年4月13日)。读者可以直接查表。

芯片公司

制造商代码

芯片公司

制造商代码

因平杰

01

奥瑞道

20

德州仪器

02

迈泰格

21

外星科技

03

扬州道源微电子有限公司

22

英特尔莱克斯

04

门电子

23

爱特梅尔

05

射频微电子公司

24

恩智浦半导体

06

RST发明有限责任公司

25

意法半导体

07

晶石科技

26

中电微电子

08

上海复旦微电子集团

27

摩托罗拉

09

法尔森斯

28

森泰克有限公司

0A

捷德公司

29

易微电子

0B

AWID

2A

瑞萨科技公司

0

Unitec 半导体公司

2B

晨星

0D

无Q ASA

2C

泰科国际

0E

有效的SA

二维

坤锐电子

0F

弗劳恩霍夫IPMS

2E

富士通

10

艾迈斯半导体公司

2F

大规模集成电路

11

安斯特伦股份公司

30

CAEN RFID 有限公司

12

霍尼韦尔

31

生产力工程有限公司

13

华大半导体有限公司(HDSC)

32

联邦电力公司

14

青金石半导体有限公司

33

安森美半导体

15

米克朗股份公司

34

拉姆创

16

杭州凌达微电子有限公司

35

特戈

17 号

南京南瑞微电子科技有限公司

36

塞泰克有限公司

18

西南集成电路设计有限公司

37

CPA 沃纳·冯·布劳恩

19

硅力克

38

跨核

1A

国家RFID

39

民族

1B

阿西格恩

3A

远望谷

1C

苏州华成科技有限公司

3B

基洛韦

一维

AXEM科技

3C

龙晶微电子有限公司

1E

广州芯芯科技有限公司

3D

芯普微电子

1F

麦威微电子有限公司

3E

伊德罗有限公司

3F

全球TID 制造商代码

全球共有63家企业申请了UHF RFID芯片制造商代码,其中包括昆锐、复旦、国民技术、远望谷等部分中国企业等10余家企业,表明我国在UHF RFID方面进行了投入。大量的精力和努力在核心芯片技术上。这个表格正在不断更新,相信会有更多的厂商加入UHF RFID芯片行业。

用户评论

执笔画眉

RFID 标签一直是物联网领域的技术前沿,这篇博客对900MHz标签详细讲解了芯片构造和分区划分,非常专业!希望以后能看到更多关于不同型号标签应用场景的文章。

    有6位网友表示赞同!

嘲笑!

学习一下RFID知识真让人眼前一亮!我对电子产品不太熟,这篇博文用通俗易懂的语言解释了RFID标签的内部结构,很容易理解。不过对于更深入的技术细节可以再多补充一些吧。

    有16位网友表示赞同!

醉枫染墨

这个频段的 RFID标签 很少用在日常生活中,我主要关注的是更高频性的标签,比如860MHz和2.4GHz。这篇博文虽然很有帮助,但可能对我的日常工作不那么实用。

    有20位网友表示赞同!

减肥伤身#

900MHz的 RFID 标签 确实很常见,尤其是物流行业,很多货物的跟踪都依赖这个频段。这篇文章介绍到的芯片分区方式很有启发性,期待有机会深入研究一下这些技术细节。

    有10位网友表示赞同!

暮光薄凉

讲道理,RFID标签的构造和工作原理还是挺复杂的!这篇博文读起来有点闷,希望以后的文章能加入一些案例分析或者实操技巧,这样更容易让人理解。

    有15位网友表示赞同!

满心狼藉

这篇文章真是太棒了!我一直在想学习 RFID 标签 的技术,但总觉得资料不太全面。这篇文章把芯片的结构和分区划分都解释得很清楚,一下子就把我的疑惑解开啦!

    有17位网友表示赞同!

伤离别

900MHz 的 RFID标签 应用场景很多啊,这篇博文介绍的知识点很有用!希望以后可以写一些关于不同 RFID标签类型对比的文章,这样能更好地了解各自优缺点。

    有15位网友表示赞同!

孤独症

RFID标签芯片构造 really amazing! 你知道吗?在某些行业, RFID 标签 已经能够识别物品的历史轨迹,这技术真的让人叹为观止!这篇博文介绍的知识点让我对 RFID 技术有了更深层的理解。

    有9位网友表示赞同!

从此我爱的人都像你

我一直在寻找关于 RFID标签的技术文档,终于找到了这篇博文!芯片的构造和分区划分都解释得很详细,简直就是我的救命稻草!感谢作者分享这么宝贵的知识!

    有20位网友表示赞同!

々爱被冰凝固ゝ

我觉得这篇博文对新手来说太过理论了,没有结合实际应用场景进行讲解。RFID标签应用相当广泛,希望以后的文章能提供一些案例分析或使用教程,这样更容易让人理解和运用到实践中去。

    有8位网友表示赞同!

热点资讯