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基于ISO117845的动物识别标签设计

来源: 作者: 2019-05-14 19:41:28

基于ISO 11784/5的动物识别标签设计

EM Microelectronic的低频率RFID IC EM4205用来满足动物识别、废料管理、工业的物流管理和存取控制应用等领域的特定需求。这个符合ISO 11784/11785的应答器芯片(transponder chip)可满足目前及未来家畜(1ive—stock)需用,提供高质量的读取范围。

EM4205特别适于低成本的动物标签应用,并符合ISO 11784/11785标准,有助于产品的一致性和设备的互通性。对大多数的动物识别应用而言,ISO的数据完整性是很重要的。EM4205/4305可避免数据发生未授权的修改,也可避免在生产流程中因UV光线所造成的数据损失。另外,使用者可通过编程(user—programmable)内存来记录特定应用的信息,如药品的编码、日期或与拥有者相关的数据。内存可由密码来保护,以达到完整性及保密的目的。

EM4205为了满足一些特殊应用,如玻璃管转换器(glass tube transponder),采用了小的尺寸,以便将对电子产品的影响减到小。

4.2 工作原理

EM4205 通过外部线圈及内部集成的电容一起组成谐振电路,从连续的125 kHz磁场中获取能量启动。芯片从内部的EEPROM中读出数据,并通过与线圈并联的负载的开断产生深幅调制,将数据发送出去。通过对125kHz磁场的 100%幅度调制,可以执行各种命令并更新EEPROM中的数据。

EM4205/4305支持几种Bi—phase和Manchester,操作模式(配置选项)存储在EEPROM的配置字中。所有EEPROM字可以通过设置锁位进行保护。芯片还包括一个可编程的32位的UID(Unique Identification)。

4.3 特 点

◆512位EEPROM,16字×32位分布;

◆32位UID(识别码);

◆兼容ISO 11784/11785协议;

◆32位口令读和写保护;

◆可使EEPROM字进入只读锁定状态;

◆2种编码方式(曼彻斯特、Bi—phase);

◆多种数据传输率(8、16、32、64个RF时钟);

◆具有读卡器先问询的特点;

◆频率范围为100~150 kHz;

◆芯片自带整流器和电压钳位;

◆无需外部电容(电压保持);

◆温度范围为一45℃~+85℃;

◆非常低的功率消耗;

◆加大的焊点(200μm×400μm)允许直接连接天线(EM4305);

◆EM4205:2个谐振电容210 pF或250 pF(mask版本可选);

◆EM4305:3个谐振电容210 pF或250 pF或330pF(mask版本可选);

◆协议和EM4469/4569兼容;

◆双缓冲保护字。

4.4 EEPROM组成

字14和15用于保护字O和13免于被误操作。

EEPROM的512位有16个字,每个字由32位组成。EEPROM字的编号为O~15,在字中的位编号为O~31位,LSB优先的原则(即先发送 LSB)。

EEPROM字中的32位通过一个写的命令进行编程。开始2个字,代表工厂芯片类型、谐振电容大小及UID号码,且可以由用户自行编程。它们不能作为默认的信息,但可以存储一些有用的信息只允许读命令访问。(通过写保护)

字2是32位的密码。

字3是自由读写。和O、1一样,它们可以存储一些有用的信息,只允许读命令访问。

字4是配置字,决定设备操作模式等选项。

字5~13是自由读写的数据块(288位),可以作为默认信息的一部分。

字14、15是保护字,用来防止写命令对字0~13的修改。

5 用EM4205制作动物识别卡

第1步:设计EM4205配置字。对于符合ISO11784/5的FDX—B模式,EM4205应该配置为:

◆Bi—phase

◆RF/32

◆返回4 BLOCK 16字节(128位)ISO11784/5的有效数据,则BLOCK4为00020C8F。

第2步:计算8字节64位的有效数据。

参考动物识别卡片数据发送表以及说明。

◆将十进制的National ID转化为38位的二进制数,位对应于标签结构中的第64位。

◆将十进制的Country ID转化为10位的二进制数,加入到38位National ID之前。

◆加入1位DATA BLOCK。

◆加入14位Reserved位O。

◆加入1位Animal FLAG。

上述5项组成64位二进制数据。

第3步:计算2字节CRC。

根据上文的CRC计算例程,计算64位(8字节)数据的2字节CRC校验字节。

第4步:组成16字节的动物标签终数据。

以发送的顺序组成16字节(128位)的数据。

◆加入。

◆加入8字节有效,然后再加入2字节CRC校验数据,每个字节后面跟1个1。

◆加入3字节空数据,每个字节后面跟1个1。

第5步:16字节数据写入卡片。

由于每个BLOCK(32位)的发送顺序为位O一位31,将16个字节放入4个BLOCK中的时候要作如下处理:

第1个BLOCK:BYTE4+BYTE3+BYTE2+BYTEl。

第2个BLOCK:BYTE8+BYTE7+BYTE6+BYTE5。

第3个BLOCK:BYTEl2+BYTEll+BYTElO+BYTE9。

第4个BLOCK:BYTEl6+BYTEl5+BYTEl4+BYTEl3。

至此,由EM4205卡编写而成的ISO11784/5动物识别卡制作完成。

结语

本文介绍了用EM4205通用读写射频卡制作动物标签卡的基本过程和方法,对于从事动物识别领域的卡片制造商、系统集成商、中间件集成商有一定的实用价值。

参考文献

1. 胡建赘.何艳.闵昊 无源射频电子标签模拟前端的设计与分析 [期刊论文] -半导体学报2006(6)

2. Klaus Finkenzeller 射频识别RFID技术 2001

3. EM Microelectronic-Marin SA,512 bit Read/Write Contactless Identification Device EM4205/EM4035 Datasheet 2007

4. EM Microelectronic-Marin SA Read/Write analog front end for 125kHz RFID Basestation EM4095 Datasheet 2002

5. ISO/IEC

6. ISO/IEC

作者:张建军 (山东交通学院) 包国峰 (山东大学) 马一兵(上海金安特自动识别研发中心)

来源:单片机与嵌入式系统应用 2008 (12)

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