RFID干貨專欄概述

經(jīng)過20多年的努力發(fā)展，超高頻RFID技術(shù)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，每年的出貨量達(dá)到了200億的級別。在這個(gè)過程中，中國逐步成為超高頻RFID標(biāo)簽產(chǎn)品的主要生產(chǎn)國，在國家對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的大力支持下，行業(yè)應(yīng)用和整個(gè)生態(tài)的發(fā)展十分迅猛。然而，至今國內(nèi)還沒有一本全面介紹超高頻RFID技術(shù)的書籍。

為了填補(bǔ)這方面的空缺，甘泉老師花費(fèi)數(shù)年之功，撰寫的新書《物聯(lián)網(wǎng)UHF RFID技術(shù)、產(chǎn)品及應(yīng)用》正式出版發(fā)布，本書對UHF RFID最新的技術(shù)、產(chǎn)品與市場應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)性的闡述，干貨滿滿！RFID世界網(wǎng)得到了甘泉老師獨(dú)家授權(quán)，在RFID世界網(wǎng)公眾號特設(shè)專欄，陸續(xù)發(fā)布本書內(nèi)容。

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6.2 超高頻RFID相關(guān)認(rèn)證

超高頻RFID的相關(guān)認(rèn)證項(xiàng)目很多，其中最重要認(rèn)證有三大類，分別是協(xié)議符合性認(rèn)證、射頻指標(biāo)認(rèn)證和標(biāo)簽性能認(rèn)證。其中協(xié)議符合性認(rèn)證主要認(rèn)證標(biāo)簽芯片、標(biāo)簽或閱讀器是否符合ECP Class1 Gen2協(xié)議，其目的是為了解決被認(rèn)證設(shè)備與其他廠商的產(chǎn)品兼容性問題；射頻指標(biāo)認(rèn)證是管理閱讀器的輸出信號是否符合一個(gè)國家或區(qū)域要求，只有符合認(rèn)證，閱讀器才可以在該區(qū)域銷售和使用；標(biāo)簽性能認(rèn)證是針對標(biāo)簽的性能指標(biāo)的認(rèn)證，符合一種類型的認(rèn)證說明該標(biāo)簽可以勝任這類應(yīng)用。

6.2.1 協(xié)議符合性認(rèn)證

在超高頻RFID領(lǐng)域，協(xié)議符合性認(rèn)證只有EPC global認(rèn)證，這也是最早的與超高頻RFID相關(guān)的認(rèn)證。

01、EPC global認(rèn)證介紹

早在2005年，EPC global為全球四個(gè)RFID測試機(jī)構(gòu)頒布了“EPC global全球網(wǎng)絡(luò)測試中心”的認(rèn)證，確保行業(yè)內(nèi)的硬件產(chǎn)品經(jīng)過測試且將遵循2004年12月修訂的EPC global UHF Gen 2無線接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)工作。獲得這種認(rèn)證資質(zhì)的四個(gè)測試機(jī)構(gòu)分別位于歐洲(麥德龍集團(tuán)AG/GS1德國RFID測試中心)，中國臺灣(亞太RFID應(yīng)用驗(yàn)測中心)和美國(金佰利公司Auto-ID感應(yīng)科技性能測試中心，阿肯色州大學(xué)Sam M. Walton商學(xué)院信息科技研究學(xué)院RFID研究中心)。并且這些認(rèn)證機(jī)構(gòu)所在領(lǐng)域跨越了零售業(yè)、制造業(yè)、非盈利性學(xué)術(shù)界、商業(yè)機(jī)構(gòu)以及第三方測試機(jī)構(gòu)。EPC global認(rèn)證最初的目的是幫助多個(gè)廠商找到自身協(xié)議符合性的問題，使所有廠商的閱讀器和標(biāo)簽可以互聯(lián)互通。

EPC global認(rèn)證包含閱讀器認(rèn)證和標(biāo)簽（芯片）認(rèn)證兩類。其認(rèn)證內(nèi)容包括協(xié)議符合性測試、互操作性測試和性能測試三項(xiàng)內(nèi)容，其中協(xié)議符合性測試和互操作性測試為必選項(xiàng)目，性能測試為可選項(xiàng)。

2005年9月14日，非盈利性組織EPC global Inc，受委托推動電子產(chǎn)品代碼（EPC）在全球供應(yīng)鏈的商業(yè)應(yīng)用，向7家閱讀器廠商頒發(fā)了首批EPC global認(rèn)證標(biāo)志，確保他們的產(chǎn)品符合EPC global的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。如表6-5所示，為這7家閱讀器公司和他們的通過認(rèn)證的產(chǎn)品。

表6-5全球首批獲得EPC global認(rèn)證的閱讀器產(chǎn)品列表

隨后又有多家行業(yè)標(biāo)簽芯片企業(yè)通過了EPC global的標(biāo)簽芯片認(rèn)證，其中前四家完成認(rèn)證的企業(yè)為：英頻杰、意聯(lián)科技、恩智浦、上海坤銳。

隨著越來越多的廠商和他們的產(chǎn)品通過EPC global認(rèn)證，行業(yè)的生態(tài)發(fā)展也更加快速。截至今時(shí)，已經(jīng)很少有廠商再去做EPC global認(rèn)證。因?yàn)榻?jīng)過15年的發(fā)展，超高頻RFID行業(yè)人才已經(jīng)積累的足夠多、足夠有經(jīng)驗(yàn)，對于他們來說開發(fā)一款符合協(xié)議的產(chǎn)品是件稀松平常的事情，因此EPC global組織聲明，不建議進(jìn)行沒有必要的EPC global認(rèn)證。

國內(nèi)廠商如果需要EPC global認(rèn)證，可以在北京物品編碼中心進(jìn)行測試。

02、認(rèn)證設(shè)備

EPC global認(rèn)證有專用的測試設(shè)備，但成本高且較為復(fù)雜，對于產(chǎn)品開發(fā)并不友善，因此上海聚星儀器有限公司使用NI設(shè)備開發(fā)了NI-100 RFID測試儀，專門針對超高頻RFID的硬件開發(fā)。該設(shè)備適合標(biāo)簽芯片的開發(fā)、閱讀器特殊協(xié)議和多標(biāo)簽算法的開發(fā)。筆者從2008年開始從事超高頻RFID芯片設(shè)計(jì)工作，此時(shí)接觸的第一臺超高頻RFID專用協(xié)議設(shè)備就是該NI-100 RFID測試儀（接觸的第二臺專用超高頻RFID設(shè)備為6.1.1節(jié)中介紹的Voyantic）。如圖6-31所示，為NI-100 RFID測試儀的照片。

圖6-31NI-100 RFID測試儀

NI-100 RFID測試儀主要應(yīng)用場景為：模擬閱讀器測試標(biāo)簽協(xié)議，模擬標(biāo)簽測試閱讀器協(xié)議，捕捉空中數(shù)據(jù)（閱讀器與標(biāo)簽通信）。

（1）標(biāo)簽協(xié)議測試

如圖6-32所示，為NI-100 RFID測試儀模擬閱讀器測試標(biāo)簽的操作界面，其中區(qū)域1為功率和時(shí)序顯示區(qū)，可以顯示測試儀模擬閱讀器發(fā)射的信號以及標(biāo)簽的返回。其中區(qū)域2所指的兩條豎線中間的部分為標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)，該標(biāo)簽返回的頻譜、數(shù)據(jù)等可以在區(qū)域3中顯示，且在區(qū)域5中可以解析該標(biāo)簽返回信號的數(shù)據(jù)。用戶可以通過更改區(qū)域10中的參數(shù)改變模擬閱讀器發(fā)出的命令，從而在區(qū)域1再次觀測到不同的標(biāo)簽返回?cái)?shù)據(jù)。通過其他區(qū)域的操作，可以設(shè)置更多與標(biāo)簽返回?cái)?shù)據(jù)相關(guān)的具體參數(shù)，包括鏈路速率BLF，連接時(shí)間T1/T2/T3等。

圖6-32NI-100 RFID測試儀模擬閱讀器測試標(biāo)簽的操作界面

從儀器功能分析，NI-100 RFID測試儀是一臺功能更強(qiáng)大的閱讀器，并可以把更多的中間狀態(tài)數(shù)據(jù)展現(xiàn)出來。對于標(biāo)簽芯片的開發(fā)，該設(shè)備是必不可少的，標(biāo)簽芯片的認(rèn)證也會采用該設(shè)備。

（2）閱讀器協(xié)議測試

由于在超高頻RFID系統(tǒng)中，閱讀器為主機(jī)，標(biāo)簽為從機(jī)，因此測試閱讀器時(shí)，只需要模擬一個(gè)可控的負(fù)載調(diào)制。除了原有的接收機(jī)外，NI-100 RFID測試儀還需要外接一個(gè)帶有開關(guān)的耦合器，并增加1比特輸出控制負(fù)載調(diào)制的開關(guān)。其操作界面與圖6-32非常相似，只是操作界面需要設(shè)置的參數(shù)很少。

（3）捕捉空中數(shù)據(jù)

NI-100 RFID測試儀具有捕捉空中超高頻RFID數(shù)據(jù)的功能，可以通過天線將正在工作的閱讀器空中信號捕捉下來，并解析出其所發(fā)的命令和數(shù)據(jù)，如果此時(shí)場內(nèi)有標(biāo)簽響應(yīng)，該空中信號也會被捕捉下來并解析其數(shù)據(jù)。該功能常用于閱讀器的特殊指令開發(fā)或多標(biāo)簽協(xié)議開發(fā)。當(dāng)閱讀器與多標(biāo)簽通信時(shí)，可以觀察到閱讀器的多標(biāo)簽策略和沖突時(shí)的沖突解調(diào)能力（詳見3.3節(jié)），筆者早年就是通過這種方法把市場上的主流閱讀器的多標(biāo)簽算法全部掌握的。當(dāng)自己開發(fā)閱讀器多標(biāo)簽算法時(shí)，也可以通過捕捉空中數(shù)據(jù)來驗(yàn)證自己的策略是否有效。

NI-100 RFID測試儀，不僅可以用來功能測試，還可以用來測試性能，包括閱讀器靈敏度和標(biāo)簽靈敏度。

03、認(rèn)證內(nèi)容

超高頻RFID協(xié)議中最重要的是標(biāo)簽芯片的協(xié)議認(rèn)證。認(rèn)證中至少包含協(xié)議符合性測試和互操作性測試，且測試內(nèi)容的每一項(xiàng)都通過才算認(rèn)證通過，因此標(biāo)簽測試的項(xiàng)目也非常多，其測試內(nèi)容包括（詳細(xì)內(nèi)容見3.2節(jié)）：

頻率范圍：測試860MHz、910MHz和960MHz這三個(gè)頻率點(diǎn)標(biāo)簽是否可以工作。

解調(diào)能力：測試在Tari=6.25us、12.5us和25us三種情況下標(biāo)簽是否可以工作。

占空比：測試在FM0/Miller2/Miller4/Miller8這4中不同編碼形式下占空比是否符合要求

前導(dǎo)碼解調(diào)：測試在FM0/Miller2/Miller4/Miller8這4中不同編碼形式下，閱讀器解調(diào)標(biāo)簽的前導(dǎo)碼，看是否符合要求。

鏈接頻率偏差：測試在不同編碼方式與鏈路頻率的多種組合中是否符合鏈路頻率的偏差。

鏈接時(shí)間：T1/T2/T3在不同編碼方式與鏈路頻率的多種組合中是否符合規(guī)范要求。

TID內(nèi)存數(shù)據(jù)：對TID內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作，保證可讀不可改寫。

滅活操作：測試密碼正確和錯(cuò)誤的不同情況下標(biāo)簽是否被滅活。

標(biāo)簽驗(yàn)證碼：預(yù)寫入標(biāo)簽校驗(yàn)碼、可重寫標(biāo)簽校驗(yàn)碼。

PC測試：PC保留位、PC默認(rèn)值。

狀態(tài)機(jī)測試：準(zhǔn)備和應(yīng)答狀態(tài)、仲裁狀態(tài)、確認(rèn)狀態(tài)、開放狀態(tài)、安全狀態(tài)。

狀態(tài)跳轉(zhuǎn)：確認(rèn)到應(yīng)答、安全到應(yīng)答、開放到應(yīng)答、開放到滅活、確認(rèn)到安全、安全到滅活。

正常情況下一個(gè)標(biāo)簽的測試報(bào)告大概40頁，需要多個(gè)標(biāo)簽進(jìn)行測試（有的鎖定、有的滅活）。當(dāng)所有的項(xiàng)目都通過后，可以頒發(fā)EPC Global的認(rèn)證證書，當(dāng)然該測試認(rèn)證最重要的是找到芯片的Bug，并修復(fù)這些問題。在芯片開發(fā)中最容易出問題的項(xiàng)目為鏈接頻率偏差和鏈接時(shí)間T2。