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射頻識別技術漫談(23)——ISO15693的載波、調制與編碼

闐笑 ? 來源:魏道志 ? 作者:魏道志 ? 2023-10-20 10:48 ? 次閱讀
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射頻識別技術中的通訊大多是主從式,主動方一般是讀寫器,被動方稱為“卡片”或“標簽”。到底是叫“卡片”還是“標簽”,好像也沒有嚴格的區分。習慣上可以從以下4個方面界定:一是形狀,卡片通常體積較大,更像“卡片”,標簽個頭則小的多;二是容量,卡片往往有較大的存儲區,可以存儲各類應用數據,標簽則存儲區較小,許多標簽只有一個只讀的序列號,沒有用戶存儲區;三是安全性,卡片的用戶數據存取通常需要密碼,標簽的數據則往往不需要密碼;最后是使用的對象,卡片一般用于“人”,標簽通常用于“物”。ISO15693標準的產品一般稱為“標簽”。

ISO15693與ISO14443國際標準最大的相同之處就是二者的射頻載波頻率都是13.56MHZ。這一點非常重要,此特性為同一射頻接口芯片讀寫多種協議的電子標簽(卡片)提供了極大方便。

ISO15693讀寫器產生的射頻場的磁場強度在150mA/m~5A/m之間,標簽在這個場強區間內可以連續的正常工作。讀寫器和標簽之間的通訊采用調幅ASK,調制系數有10%和100%兩種,具體使用哪一種由讀寫器決定,標簽必須能同時對這兩種調制系數的調制波進行解調。

讀寫器向標簽傳送的數據,其編碼使用脈沖位置調制(pulse position modulation,PPM),PPM的原理比較簡單,每次用2的M次方個時隙傳送M位,至于傳送的數據是什么,要看脈沖出現在哪個時隙。ISO15693協議使用了兩種M值,M=8和M=2。

M=8是在4.833毫秒的時間內傳送256個時隙,每次傳送8位數據,脈沖出現在第幾個時隙就代表傳送的是什么數據,比如要傳送數據E1H=(11100001B)=225,則在第225個時隙傳送一個脈沖,這個脈沖將時隙的后半部分拉低,如下圖所示:

wKgZomUx6fuAJCMUAAA8QxkjZOA649.png

M=2是在75.52微秒的時間內傳送4個時隙,每次傳送2位數據,脈沖出現在第幾個時隙就代表傳送的是什么數據,比如要傳送數據2H=(10B)=2,則在第2個時隙傳送一個脈沖,這個脈沖將時隙的后半部分拉低,如下圖所示:

wKgZomUx6hGAEaQCAAAvX_qTVi4021.png

M=8的情況下,每次在4.833毫秒的時間內傳送8位數據,數據的傳送速率是1.65Kbps;M=2的情況下,每次在75.52微秒的時間內傳送2位數據,數據的傳送速率是26.48Kbps。這兩種速率差了十幾倍,具體使用哪種速率,由讀寫器發送的數據幀的起始(SOF)波形決定,如下圖所示:

wKgZomUx6iSATNhkAABYqDWXAis435.png

和多數其它類型的非接觸式產品一樣,ISO15693協議的電子標簽也使用負載調制的方式向讀寫器回送數據信息。負載調制可以產生兩種速率的副載波,fs1=fc/32(423.75kHz,2.36us)和fs2=fc/28(484.28kHz,2.065us);數據采用曼策斯特編碼,可以僅使用fs1,也可以fs1和fs2都用。

當僅使用fs1時,數據編碼如下圖所示,邏輯“0”使用fs1調制左邊,右邊不調制;邏輯“1”使用fs1調制右邊,左邊不調制。每位數據37.76微秒,數據的傳輸速率是26.48kbps.

wKgZomUx6jmALbTjAACbGufH1UU858.png

當同時使用fs1和fs2時,數據編碼如下圖所示,邏輯“0”使用fs1調制左邊,fs2調制右邊;邏輯“1”使用fs1調制右邊,fs2調制左邊。每位數據37.46微秒,數據的傳輸速率是26.69kbps.

wKgaomUx6kmAMDsbAADDkleEAXw932.png

上述數據傳輸速率比較高,15693協議還規定可以使用一種低速速率,低速速率是高速速率的1/4,對應上述兩種情形分別是6.62kbps和6.67kbps。編碼的方法是在編碼“0”和“1”時使用的脈沖數增加為原來的4倍,如果僅使用fs1調制,編碼中未調制時間也增加為原來的4倍。

至于選用哪一種調制方法及哪一種數據的傳輸速率,完全由讀寫器決定,各種調制方法和速率標簽都必須支持。

審核編輯:湯梓紅

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