超高频RFID系统的通信协议解析

《RFID技术与应用》试题库（含答案）一、填空题（共7题，每题2分，共14分）【13选7】1．自动识别技术是一个涵盖【射频识别】、【条码识别技术】、【光学字符识别（OCR）】技术、磁卡识别技术、接触IC卡识别技术、语音识别技术和生物特征识别技术等，集计算机、光、机电、微电子、通信与网络技术为一体的高技术专业领域。

2．自动识别系统是应用一定的识别装置，通过与被识别物之间的【耦合】，自动地获取被识别物的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的数据采集系统，加载了信息的载体（标签）与对应的识别设备及其相关计算机软硬件的有机组合便形成了自动识别系统。

3．条码识别是一种基于条空组合的二进制光电识别，被广泛应用于各个领域，尤其是【供应链管理之零售】系统，如大众熟悉的商品条码。

4．RFID技术是20世纪90年代开始兴起的一项自动识别技术，即利用【射频】信号通过空间【耦合】（交变磁场或电磁场）实现【无】接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

5．国际标准（国际物品编码协会GS1），射频识别标签数据规范1.4版（英文版），也简称【EPC】规范。

6．射频识别标签数据规范给出包括【“标头”】和【“数字字段”】的标签通用数据结构，所有的RFID标签都应该具有这种数据结构。

7．ISO14443中将标签称为邻近卡，英语简称是【PICC】，将读写器称为邻近耦合设备，英文简称是【PCD】。

8．ISO15693与ISO14443的工作频率都是【13.56】Mhz。

9．ISO15693标准规定标签具有【8】字节的唯一序列号（UID）。

10．对于物联网，网关就是工作在【网络】层的网络互联设备，通常采用嵌入式微控制器来实现网络协议和路由处理。

11．控制系统和应用软件之间的数据交换主要通过读写器的接口来完成。

一般读写器的I/O接口形式主要有【RS-232串行接口】、【RS-485串行接口】、【以太网接口】、【USB接口】。

UHF超高频RFID标准详解空中接口协议（物理层、MAC层）超高频RFID空中接口协议1RFID系统组成RFID(RadioFrequencyIdentificatiON)的基本原理就是将电子标签安装在被识别的物体上，当被标识的物体进入RFID系统的阅读范围时，射频识别技术利用无线电波或微波能量进行非接触双向通信，来实现识别和数据交换功能。

标签向读写器发送携带信息，读写器接收这些信息并进行解码，通过串口将读写器采集到的数据送到后端处理，并通过网络传输给服务器，从而完成信息的全部采集与处理过程，以达到自动识别被标识物体的目的。

RFID应用系统的架构如图1所示，基本由阅读器，天线和标签组成，另外还有后台的企业应用系统。

标签和读写器之间通过耦合元件实现射频信号的非接触耦合。

系统中有一个中间件负责完成系统与多种阅读器的适配，过滤阅读器从标签获得的数据，以减少网络流量。

标签与读写器之间通过空中接口协议进行通讯，读写器与中间件之间的通信通过读写器协议进行定义，中间件与应用系统之间的通信接口由ALE协议规定。

图2为RFID系统阅读器和标签之间的通信过程。

读写器和标签通过射频电磁场进行数据交换。

阅读器首先发送连续载波信号，通过ASK调制等方式发送各种读写命令，标签通过反向散射调制的方式响应阅读器发出的命令，返回EPC(电子产品编码)等信息。

2空中接口协议如图1所示，RFID系统涉及的协议从底层通讯到上层应用都有各自的规范，根据标签的供电方式不同，RFID系统可分为有源系统和无源系统两种;根据系统工作的频段不同，可分为低频，高频，超高频和微波频段的RFID系统。

论文主要讨论超高频段无源RFID空中接口协议部分的关键技术。

当前超高频RFID空中接口协议主要是ISO18000-6TYPEB协议和EPCGlobalClass1GEN2协议(EPCC1GEN2协议，现已经成为ISO18000-6TYPEC)。

两种协议的对比如表1所示。

RFID协议射频识别的通信协议解析RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术已经广泛应用于各个行业，如物流、供应链管理、智能交通等。

射频识别的核心是通信协议，它定义了标签与读写器之间的通信规则和数据格式，确保数据的准确传输与解析。

本文将对RFID协议进行深入解析，探讨其通信机制和功能特点。

一、RFID协议的基本概念和分类RFID协议是指在RFID系统中，标签和读写器之间数据传输的规范和标准化方式。

根据国际上的标准，RFID协议可以分为三个层次：物理层协议、中间层协议和应用层协议。

物理层协议主要涉及射频信号的传输和调度；中间层协议则负责数据传输的传输控制、安全认证等；应用层协议则决定了数据的具体应用和业务功能。

二、RFID协议的通信特点1. 非接触式通信：RFID技术通过无线射频信号进行通信，标签与读写器之间无需物理接触，实现了非接触式的数据传输。

2. 同时读取多个标签：相较于条形码等传统识别技术，RFID技术可以同时读取多个标签的信息，大大提高了数据读取的效率。

3. 双向通信：RFID协议支持标签和读写器之间的双向通信，标签可以主动向读写器发送信息，读写器也可以向标签发送指令进行控制和读取数据。

4. 高速通信：RFID协议的通信速率较高，可以在短时间内读取和写入大量数据，适用于需求频繁的场景。

5. 实时性和可靠性：RFID协议的通信具有较高的实时性和可靠性，确保数据的准确传输。

三、RFID协议常用的通信标准1. EPC协议：EPC（Electronic Product Code）协议是一种用于物流和供应链管理的RFID标准。

它支持标签的唯一识别和全球统一编码，可实现对物品的精确追踪和管理。

2. ISO/IEC 14443协议：ISO/IEC 14443是一种非接触式智能卡标准，常用于支付、门禁等领域。

它定义了射频信号的传输规范和数据格式，确保标签与读写器之间的数据传输准确和安全。

实验二、HF高频RFID通信协议一、实验目的1.1 掌握高频读卡器的通讯协议1.2 掌握本平台高频模块的操作过程1.3 掌握高频模块工作原理二、实验设备硬件：RFID实验箱套件，电脑等。

软件：Keil，串口调试助手。

三、实验原理2.1高频RFID系统典型的高频HF（12.56MHz）RFID系统包括阅读器（Reader）和电子标签（Tag，也称应答器Responder）。

电子标签通常选用非接触式IC卡，全称集成电路卡又称智能卡，可读写，容量大，有加密功能，数据记录可靠。

IC卡相比ID卡而言，使用更方便，目前已经大量使用在校园一卡通系统、消费系统、考勤系统、公交消费系统等。

目前市场上使用最多的是PHILIPS的Mifare系列IC卡。

读写器（也称为“阅读器”）包含有高频模块（发送器和接收器）、控制单元以及与卡连接的耦合元件。

由高频模块和耦合元件发送电磁场，以提供非接触式IC 卡所需要的工作能量以及发送数据给卡，同时接收来自卡的数据。

此外，大多数非接触式IC卡读写器都配有上传接口，以便将所获取的数据上传给另外的系统（个人计算机、机器人控制装置等）。

IC卡由主控芯片ASIC（专用集成电路）和天线组成，标签的天线只由线圈组成，很适合封状到卡片中，常见IC卡内部结构如图2.1所示。

图2.1 IC卡内部结构图较常见的高频RFID应用系统如图2.2所示，IC卡通过电感耦合的方式从读卡器处获得能量。

下面以典型的IC 卡MIARE1为例，说明电子标签获得能量的整个过程。

读卡器向IC 卡发送一组固定频率的电磁波， 标签内有一个LC 串联谐振电路（如图2.3），其谐振频率与读写器 发出的频率相同，这样当标签进入读写器范围时便产生电磁共振，从而使电容内有了电荷， 在电容的另一端接有一个单向通的电子泵， 将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当储存积累的电荷达到2V 时，此电源可作为其他电路提供工作电压，将标签内数据发射出去或接 收读写器的数据。

1．数据格式1．1数据格式数据格式（起始位，数据位，校验位，停止位）可以根据通讯的需要由软件1．2数据包格式数据包格式，命令包是由主机发送到读写器，返回包是由读写器返回主机。

命令包格式(主机到读写器)：(BCC) = STATION ID ⊕DATALENGTH⊕CMD⊕DATA [0] ⊕… ⊕DATA [n], where ⊕is the “EOR”.(BCC) = STATION ID ⊕DATA LENGTH⊕ STATUS⊕ DATA [0] ⊕… ⊕DATA [n], where ⊕is the “EOR”.COMMANDS（命令）3 System Commands3.1 SetAddress (0x80)发送数据:DATA[0]: 要设置的新地址,十六进制表示。

正确返回：STATUS: 0x00 – OKDATA[0] 设置的地址错误返回：STATUS: 0x01 –FAILDATA[0] 参考错误代码表描述:为读写器设置新的地址，读写器返回设置好的地址.比如:发送命令：02 00 02 80 02 80 03回执数据：02 00 02 00 02 00 033.2 SetBaudrate (0x81)发送数据:DATA[0] 波特率0x00 – 9600 bps0x01 – 19200 bps0x02 – 38400 bps0x03 – 57600 bps0x04 – 115200 bps> 0x04—9600 bps正确返回：STATUS: 0x00 – OKDATA[0] 设置的波特率代码.错误返回：STATUS: 0x01 –FAILDATA[0] 参考错误代码表描述: 设置读写器与主机通讯的波特率. 这个波特率将被保存到EEPROM内并作为新的默认波特率.设置好新的波特率后，系统开始使用新的波特率，而不需要复位。

比如:发送命令：02 00 02 81 01 82 03回执数据：02 00 02 00 01 03 03 （设置波特率为19200,N,8,1）3.3 SetSerNum (0x82)发送数据:DATA[0..7]: 8个字节的读写器序列号正确返回：STATUS: 0x00 – OKDATA[0] 0x80(表示操作成功)错误返回：STATUS: 0x01 –FAILDATA[0] 参考错误代码表描述: 设置8个字节的序列号。

超高频rfid工作原理
超高频RFID工作原理是通过无线电频率来进行信息传输和识
别的技术。

具体原理如下：
1. 标签：超高频RFID系统中，标签是实现信息存储和传输的
关键部件。

每个标签包含一个芯片和一个天线。

芯片上储存着独一无二的标识码以及其他需要传输的数据。

2. 天线：天线是标签与读写器之间进行无线电信号传输的媒介。

当读写器发送电磁信号时，天线将电磁能转换成无线电波，并将其传输给标签。

3. 耦合：当标签的天线接收到读写器发出的电磁信号后，天线中的电磁能会激活芯片。

这个过程叫做耦合。

通过耦合，读写器的电能通过无线电波传输给芯片。

4. 能量和数据传输：标签中的芯片在接收到能量后，使用能量进行自身的运行，同时也可以将数据传输回读写器。

芯片使用回波信号调制的方式将数据传回读写器。

5. 识别：当标签发送出回波信号后，读写器接收到信号，并将其解码。

通过解码处理，读写器可以获取到标签中存储的信息。

总结来说，超高频RFID系统利用无线电频率进行电磁耦合，
实现了无线传输和识别的功能。

这种工作原理使得超高频
RFID技术在许多领域得到了广泛应用，如物流管理、零售业、物品追踪等。

超⾼频RFID读写器读写电⼦标签的详解超⾼频RFID读写器读写电⼦标签的详解本⽂主要针对UHF RFID读标签数据和写标签数据功能，进⾏实现和总结。

在应⽤电⼦标签进⾏系统应⽤前，⽤户需先详细了解UHF电⼦标签的功能、存贮结构以及操作命令。

1、EPC G2 UHF标准的接⼝参数对于每间公司⽣产的符合EPC G2 UHF标准的电⼦标签，其功能和性能均应符合EPC G2UHF相关⽆线接⼝性能的标准。

从⽤户应⽤标签的⾓度来说，我们不需要详细了解该标准的各项参数以及读写器与电⼦标签之间的⽆线通信接⼝的协议。

但对以下参数有⼀个⼤致的了解，对于⽤户应⽤电⼦标签会有较⼤的帮助。

以下为EPC G2 UHF物理接⼝概念以及其简要说明，以帮助⽤户对标准有⼀个了解。

详细说明请参考EPC G2 UHF标准⽂本。

系统介绍EPC系统是⼀个针对电⼦标签应⽤的使⽤规范。

⼀般系统包括有读写器、电⼦标签、天线以及上层应⽤接⼝程序等部份。

每家⼚商提供的产品应符合国家的相关标准，所提供的设备在性能上有不同，但功能会是相似的。

⽆线通信过程读写器向⼀个或⼀个以上的电⼦标签发送访问命令信息，发送⽅式是采⽤⽆线通信的⽅式调制射频载波信号。

标签通过相同的调制射频载波接收功率。

读写器通过发送未调制射频载波和接收由电⼦标签发射（反向散射）的信息来接收电⼦标签中的数据。

⼯作频率：920.125MHz—924.875MHz,20个频道（国家标准）865.7MHz—867.5MHz，4个频道（欧洲标准）902.75MHz—927.25MHz，50个频道（美国标准）等EPC G2 UHF的标准⽂本所规定的⽆线接⼝频率为：860MHz—960MHz，但每个国家在确定⾃⼰的使⽤频率范围时，会根据⾃⼰的情况选择某段频率作为⾃⼰的使⽤频段。

我国⽬前暂订的使⽤频率为：920MHz—925MHz。

⽤户在选⽤电⼦标签和读写器时，应选⽤符合国家标准的电⼦标签及读写器。

⼀般来说，电⼦标签的频率范围较宽，⽽读写器在出⼚时会严格按照国家标准规定的频率来限定。

RFID原理及应用复习一、判断1．RFID是Radio Frequency Identification 的缩写，即无线射频识别。

（yes）2．物联网的感知层主要包括：二维码标签、读写器、 RFD标签、摄像头、GPS传感器、 M-M 终端。

（no）3．13.56MHZ,125kHz,433MHz都是RFID系统典型的工作频率（yes）4．在物联网节点之间做通信的时候，通信频率越高，意味着传输距离越远。

( no ) 5．物联网标准体系可以根据物联网技术体系的框架进行划分，即分为感知延伸层标准、网络层标准、应用层标准和共性支撑标准。

（yes）6．在物联网中，系统可以自动的、实时的对物体进行识别、追踪和监控，但不可以触发相应的事件。

( no )7．物联网共性支撑技术是不属于网络某个特定的层面，而是与网络的每层都有关系，主要包括：网络架构、标识解析、网络管理、安全、QoS等。

（yes）8．物联网中间件平台：用于支撑泛在应用的其他平台，例如封装和抽象网络和业务能力，向应用提供统一开放的接口等。

（yes）9．RFID拥有耐环境性，穿透性，形状容易小型化和多样化等特性（yes）10．物联网信息开放平台：将各种信息和数据进行统一汇聚、整合、分类和交换，并在安全范围内开放给各种应用服务。

（yes）二、不定项选择题1. 物联网的基本架构不包括（CD）。

A、感知层B、传输层C、数据层D、会话层2．物联网节点之间的无线通信，一般不会受到下列因素的影响。

( D )A、节点能量B、障碍物C、天气D、时间3．下列哪项不是物联网的组成系统（B）。

A、 EPC编码体系B、EPC解码体系C、射频识别技术D、EPC信息网络系统4. 利用RFID 、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息，指的是（B）。

A、可靠传递B、全面感知C、智能处理D、互联网5．RFID卡（C）可分为：主动式标签（TTF）和被动式标签（RTF）。

A、按供电方式分B、按工作频率分C、按通信方式分D、按标签芯片分6．下列物联网相关标准中那一个由中国提出的。

1．数据格式1．1数据格式数据格式（起始位，数据位，校验位，停止位）可以根据通讯的需要由软件1．2数据包格式数据包格式，命令包是由主机发送到读写器，返回包是由读写器返回主机。

命令包格式(主机到读写器)：(BCC) = STATION ID ⊕DATALENGTH⊕CMD⊕DATA [0] ⊕… ⊕DATA [n], where ⊕is the “EOR”.(BCC) = STATION ID ⊕DATA LENGTH⊕ STATUS⊕ DATA [0] ⊕… ⊕DATA [n], where ⊕is the “EOR”.COMMANDS（命令）3 System Commands3.1 SetAddress (0x80)发送数据:DATA[0]: 要设置的新地址,十六进制表示。

正确返回：STATUS: 0x00 – OKDATA[0] 设置的地址错误返回：STATUS: 0x01 –FAILDATA[0] 参考错误代码表描述:为读写器设置新的地址，读写器返回设置好的地址.比如:发送命令：02 00 02 80 02 80 03回执数据：02 00 02 00 02 00 033.2 SetBaudrate (0x81)发送数据:DATA[0] 波特率0x00 – 9600 bps0x01 – 19200 bps0x02 – 38400 bps0x03 – 57600 bps0x04 – 115200 bps> 0x04—9600 bps正确返回：STATUS: 0x00 – OKDATA[0] 设置的波特率代码.错误返回：STATUS: 0x01 –FAILDATA[0] 参考错误代码表描述: 设置读写器与主机通讯的波特率. 这个波特率将被保存到EEPROM内并作为新的默认波特率.设置好新的波特率后，系统开始使用新的波特率，而不需要复位。

比如:发送命令：02 00 02 81 01 82 03回执数据：02 00 02 00 01 03 03 （设置波特率为19200,N,8,1）3.3 SetSerNum (0x82)发送数据:DATA[0..7]: 8个字节的读写器序列号正确返回：STATUS: 0x00 – OKDATA[0] 0x80(表示操作成功)错误返回：STATUS: 0x01 –FAILDATA[0] 参考错误代码表描述: 设置8个字节的序列号。

物联⽹常见通信协议RFID、NFC、Bluetooth、ZigBee等梳理1 概述在上⼀篇⽂章《物联⽹常见通信协议与通讯协议梳理【上】-通讯协议》中，对物联⽹常⽤通信协议和通讯协议作了区分，并对通讯协议进⾏了分享；本⽂将对常⽤的通信协议进⾏剖析，重点⾯向市场上使⽤率较⾼的，且⼜不是诸如TCP/IP之类⽼⽣常谈的。

2 近距离通信协议2.1 RFIDRFID的空中接⼝通信协议规范基本决定了RFID的⼯作类型，RFID读写器和相应类型RFID标签之间的通讯规则，包括：频率、调制、位编码及命令集。

ISO/IEC制定五种频段的空中接⼝协议。

（1）ISO/IEC 18000-1《信息技术－基于单品管理的射频识别－第1部分：参考结构和标准化的参数定义》。

它规范空中接⼝通信协议中共同遵守的读写器与标签的通信参数表、知识产权基本规则等内容。

这样每⼀个频段对应的标准不需要对相同内容进⾏重复规定。

（2）ISO/IEC 18000-2《信息技术－基于单品管理的射频识别－第2部分：135KHz以下的空中接⼝通信⽤参数》。

它规定在标签和读写器之间通信的物理接⼝，读写器应具有与Type A(FDX)和Type B(HDX)标签通信的能⼒；规定协议和指令再加上多标签通信的防碰撞⽅法。

（3）ISO/IEC 18000-3《信息技术－基于单品管理的射频识别－第3部分：参数空中接⼝通信在13.56MHz》。

它规定读写器与标签之间的物理接⼝、协议和命令再加上防碰撞⽅法。

关于防碰撞协议可以分为两种模式，⽽模式1⼜分为基本型与两种扩展型协议（⽆时隙⽆终⽌多应答器协议和时隙终⽌⾃适应轮询多应答器读取协议）。

模式2采⽤时频复⽤FTDMA协议，共有8个信道，适⽤于标签数量较多的情形。

（4）ISO/IEC 18000-4《信息技术－基于单品管理的射频识别－第4部分：2.45 GHz空中接⼝通信⽤参数》。

它规定读写器与标签之间的物理接⼝、协议和命令再加上防碰撞⽅法。

射频识别复习资料（参考）射频识别原理参考复习资料第⼀部分填空提和选择题及答案⼀、填空题1、⾃动识别技术是应⽤⼀定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，⾃动地获取被识别物品的相关信息，常见的⾃动识别技术有语⾳识别技术、图像识别技术、射频识别技术、条码识别技术（⾄少列出四种）。

2、RFID 的英⽂缩写是Radio Frequency Identification。

3、RFID系统通常由电⼦标签、读写器和计算机通信⽹络三部分组成。

4、在RFID系统⼯作的信道中存在有三种事件模型：①以能量提供为基础的事件模型②以时序⽅式提供数据交换的事件模型③以数据交换为⽬的的事件模型5、时序指的是读写器和电⼦标签的⼯作次序。

通常，电⼦标签有两种时序：TTF （Target Talk First）, RTF （Reader Talk First）。

6、读写器和电⼦标签通过各⾃的天线构建了⼆者之间的⾮接触信息传输通道。

根据观测点与天线之间的距离由近及远可以将天线周围的场划分为三个区域：⾮辐射场区、辐射近场区、辐射远场区。

7、射频识别系统是由（信息载体）和信息获取装置组成的。

其中信息载体是（射频标签）,获取信息装置为（射频识读器）。

8、在RFID系统中，读写器与电⼦标签之间能量与数据的传递都是利⽤耦合元件实现的，RFID系统中的耦合⽅式有两种：电感耦合式、电磁反向散射耦合式。

9、读写器和电⼦标签之间的数据交换⽅式也可以划分为两种，分别是负载调制、反向散射调制。

10、按照射频识别系统的基本⼯作⽅式来划分，可以将射频识别系统分为全双⼯、半双⼯、时序系统。

11、读写器天线发射的电磁波是以球⽽波的形式向外空间传播，所以距离读写器R处的电⼦标签的功率密度S为（读写器的发射功率为P TX,读写器发射天线的增益为G J,电⼦标签与读写器之间的距离为R）: S⼆（％?氐）/ （4TT R2）。

12、按照读写器和电⼦标签之间的作⽤距离可以将射频识别系统划分为三类：密耦合系统、远耦合系统、远距离系统。

RFID安全协议的解析一、摘要回顾了RFID的产生背景，介绍RFID系统的安全需求和基本结构，重点说明了RFID安全协议的两大机制和三轮密码认证协议。

泛举了它的各种应用场合和当前研究的热点。

二、背景RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。

RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。

RFID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。

目前，RFID已成为IT业界的研究热点，被视为IT业的下一个“金矿”。

各大软硬件厂商，包括IBM、Motorola、Philips、TI、Microsoft、Oracle、Sun、BEA、SAP等在内的各家企业都对RFID技术及其应用表现出了浓厚的兴趣，相继投入大量研发经费，推出了各自的软件或硬件产品及系统应用解决方案。

在应用领域，以Wal-Mart、UPS、Gillette等为代表的大批企业已经开始准备采用RFID技术对业务系统进行改造，以提高企业的工作效率并为客户提供各种增值服务。

RFID协议存在一些安全问题：低成本电子标签有限的资源很大程度的制约着RFID安全机制的实现。

安全问题，特别是用户隐私问题变得日益严重。

由于RFID标签不需经它的拥有者允许便直接响应阅读器的查询，用户如果带有不安全的标签的产品，则在用户没有感知的情况下，被附近的阅读器读取，用户数据会被非法盗用产生重大损失。

或者泄露个人的敏感信息，特别是可能暴露用户的位置隐私，使得用户被跟踪。

因此，如何实现RFID系统的安全并保护电子标签持有人隐私将是目前和今后发展RFID技术十分关注的课题。