關於 UHF RFID 標籤你不知道的事

隨著UHF RFID應用的普及，在專案應用中遇到的問題越來越多，其中RFID電子標籤問題最多。 如何在專案的實際應用中達到最佳的使用效果，相信了解UHF RFID標籤的常識會對您有所幫助。

讓我們來看看符合EPC Class1 Gen2（簡稱G2）協定V109版本的標籤和Readers（閱讀器）應該具備的功能：

A. 標籤的狀態是什麼？

接受連續波（CW）照射並上電（Power-up）後，標籤可以處於Ready（準備）、Arbitrate（判斷）、Reply（返回順序）、Acknowledged（回應）、Open（公開）、Secured （保護） ）、被殺（失活）七種狀態之一。

1.讀寫狀態是指尚未去啟動的標籤上電並準備回應指令的狀態。

2.Arbitrate狀態下，主要是等待回應Query等指令。

3.回應Query後，進入Reply狀態，進一步回應ACK指令，發回EPC號。

4. 發回EPC號後，進入Acknowledged狀態，進一步回應Req_RN指令。

5.只有當存取密碼不為0時，才能進入Open狀態，進行讀寫操作。

6. 只有知道存取密碼才能進入Secured狀態，進行讀取、寫入、鎖定等操作。

7. 進入Killed狀態的標籤將保持相同的狀態，並且永遠不會產生調製訊號來啟動RF場，從而永久無效。 失活標籤在所有環境下應維持Killed狀態，上電時進入失活狀態，且失活操作不可逆。

因此，要使標籤進入某種狀態，一般需要一組按正確順序排列的合法命令，而每個命令只有在標籤處於正確的狀態時才有效，標籤回應後也會進入其他狀態到命令。

B. 標籤記憶體分為哪些區域？

標籤記憶體分為四個獨立的儲存區塊：Reserved（保留）、EPC（電子產品代碼）、TID（標籤識別號碼）和User（使用者）。

保留區：儲存Kill Password（停用密碼）和Access Password（存取密碼）。

EPC區：儲存EPC號等。

TID區：儲存標籤識別號，每個TID號碼應該是唯一的。

用戶區：存放用戶自訂的資料。

C. 指令有哪些類型？

從使用功能上來說，標籤指令可以分為三類：Select（選擇）、Inventory（清點）和Access（存取）指令。

從命令架構和可擴展性來看，命令可以分為四類：Mandatory（必需）、Optional（可選）、Proprietary（專有）、Custom（自訂）。

D. 什麼是選擇指令？

選擇指令只有一個：選擇，這是必須的。 標籤具有各種屬性。 根據使用者設定的標準和策略，使用選擇命令來改變某些屬性和標誌，可以人為地選擇或圈定特定的標籤群組，僅對其進行庫存識別或存取操作。 有利於減少衝突和重複識別，加快辨識速度。

E. 什麼是庫存指令？

庫存指令有五個，分別是：Query、QueryAdjust、QueryRep、ACK、NAK。

1.標籤收到有效的查詢指令後，每個符合設定條件並被選中的標籤都會產生一個隨機數（類似於擲骰子），每個隨機數為零的標籤都會產生一個回顯（發回臨時密碼RN16－16位元隨機數），並轉入Reply狀態； 滿足其他條件的標籤會改變一些屬性和標誌，從而退出上述標籤組，有利於減少重複識別。

2.標籤收到有效的QueryAdjust指令後，每個標籤都會產生一個新的隨機數（就像重新擲骰子一樣），其他與Query相同。

3.標籤收到有效的QueryRep指令後，僅將標籤組中每個標籤的原始隨機數減一，其他與Query相同。

4.只有簡化的標籤才能接收有效的ACK指令（使用上面的RN16，或處理Handle——一個16位隨機數，暫時代表標籤的身份。 這是一種安全機制！），收到後，發回EPC區的內容？？ EPC協定最基本的功能。

5. 收到有效的 NAK 指令後，標籤將切換到 Arbitrate 狀態（Ready 和 Killed 狀態除外）。

F. 什麼是存取指令？

有八個存取命令，其中五個是強制性的：Req_RN、Read、Write、Kill 和 Lock。 共有三個選項：Access、BlockWrite、BlockErase。

1. 標籤收到有效的 Req_RN（帶有 RN16 或 Handle）指令後，將根據狀態傳回句柄或新的 RN16。

2.標籤收到有效的Read（with Handle）指令後，傳回錯誤類型代碼，或所需區塊的內容和句柄。

3.標籤收到有效的Write(with RN16 & Handle)指令後，將傳回錯誤類型代碼，如果寫入成功，則傳回句柄。

4.標籤收到有效的Kill（帶有Kill密碼、RN16和Handle）指令後，會傳回錯誤類型代碼，或如果Kill成功，則會傳回句柄。

5.標籤收到有效的Lock（with Handle）指令後，會傳回錯誤類型碼，如果鎖定成功則傳回句柄。

6.標籤收到有效的存取（有存取密碼、RN16和句柄）指令後，發回句柄。

7. 標籤收到有效的BlockWrite（帶Handle）指令後，會傳回錯誤類型代碼，或如果區塊寫入成功則傳回句柄。

8.標籤收到有效的BlockErase（帶Handle）指令後，會傳回錯誤類型代碼，或如果區塊擦除成功，則會傳回句柄。

G. 什麼是強制命令？

在符合G2協定的UHF標籤和UHF讀寫器中，需要支援十一條必要的指令：Select（選擇）、Query（查詢）、QueryAdjust（調整查詢）、QueryRep（重複查詢）、ACK（EPC回覆） 、 NAK（轉向判斷）、Req_RN（隨機數字請求）、Read（讀取）、Write（寫）、Kill（失活）、Lock（鎖定）。

H. 有哪些可選（Optional）指令？

在符合G2協定的UHF標籤和UHF讀取器中，有3個可選指令：Access（存取）、BlockWrite（區塊寫入）和BlockErase（區塊擦除）。

I. 專有命令是什麼？

專有指令一般用於製造目的，例如標籤內部測試等，此類指令在標籤出廠後應永久無效。

J. 什麼是自訂指令？

它可以是由製造商定義並向使用者開放的命令。 例如，Philips提供了BlockLock（區塊鎖定）、ChangeEAS（改變EAS狀態）、EASAlarm（EAS警報）等指令（EAS是Electronic Article Surveillance的縮寫）。

K和G2用什麼機制來抵制衝突？ 所謂的衝突是什麼，如何抵抗衝突？

當有多個隨機數為零的標籤發回不同的RN16時，它們在接收天線上就會疊加不同的RN16波形，這就是所謂的碰撞（collisions），因此無法正確解碼。 有多種防衝突機制可以避免波形疊加和變形，例如嘗試(分時)僅使一個標籤「說話」。 在某個時間，然後簡化它來識別並讀取多個標籤中的每個標籤。

上述選擇、盤點和存取指令體現了G2的防衝突機制：只有隨機數為零的標籤才能被傳回RN16。 將命令或帶有 Q 前綴的組合重新傳送到所選標籤組，直到可以正確解碼。

L. G2 中的 Access 等指令是可選的。 如果標籤或 UHF 閱讀器不支援可選命令怎麼辦？

如果不支援BlockWrite或BlockErase指令，可以多次用Write指令（一次寫入16位元）代替，因為擦除可以認為是寫入0，而前面的區塊寫入和區塊擦除區塊是幾個乘以16位位，其他使用情況類似。

如果不支援Access 指令，則只有當存取密碼為0 時，系統才能進入Secured 狀態，才能使用Lock 指令。 可以在開放或安全狀態下變更存取密碼，然後使用鎖定命令鎖定或永久鎖定存取密碼rd（pwd-read/write位元為1，permalock位元為0或1，參考附表），標籤將不再可以進入Secured狀態，也不能再使用Lock指令更改任何鎖定狀態。

只有支援Access命令，才可以使用對應的命令自由進入各種狀態。 除了標籤被永久鎖定或永久解鎖並拒絕執行某些命令並處於Killed狀態外，各種命令也可以有效執行。

G2協定中規定的Access命令是可選的，但如果將來能夠將Access命令變為必需，或者製造商同時支援G2標籤和閱讀器的Access命令，則控制和使用將更加全面和靈活。

M. G2協定中Kill指令的作用是什麼？ 失效的標籤可以重複使用嗎？

Kill指令是在G2協定中設定的，由32位元密碼控制。 有效使用Kill指令後，標籤將永遠不會產生調製訊號來啟動射頻場，從而使其永久失效。 但原始資料可能仍在 RFID 標籤中，如果不是不可能讀取它們，請考慮改進 Kill 命令的含義——用它來擦除資料。

另外，由於在一定時間內使用G2標籤的成本或其他原因，會考慮標籤可以回收再利用（例如，用戶希望使用貼有標籤的托盤或框，內容替換後對應的EPC號，用戶區域的內容需要重寫；替換或重新安裝標籤不方便且昂貴），因此需要有一個甚至可以重寫的命令如果標籤的內容被永久鎖定。 由於不同鎖定狀態的影響，僅使用 Write、BlockWrite 或 BlockErase 命令，可能無法改寫 EPC 號、使用者內容或密碼（例如標籤的 EPC 號被鎖定且無法改寫，或未鎖定但標籤的存取密碼被遺忘且EPC號無法重寫）。 這時就需要一個簡單明了的Erase指令－除了TID區域及其Lock狀態位（標籤出廠後TID不能被重寫），其他EPC號、Reserved區域、User區域內容和其他Lock狀態位，即使是那些被永久鎖定的位元也會被擦除以進行重寫。

相較之下，改進後的Kill指令和新增的Erase指令的功能基本上相同（包括要使用Kill Password），唯一的差異是前者的Kill指令不會產生調變訊號，這也可以歸結為Kill指令攜帶的參數RFU。 考慮不同的價值觀。

N. 標籤識別號碼（TID）應該是唯一的嗎？ 它是如何實現的？

標籤識別號碼TID是標籤之間身分區分的標誌。 從安全和防偽角度考慮，標籤應具有唯一性； 由上可知，標籤的四個儲存區塊各有用途，有的在出廠後可以隨時重寫，而TID就可以擔當這個角色，所以標籤的TID應該是唯一的。

由於TID是唯一的，因此標籤上的EPC碼雖然可以複製到另一個標籤上，但也可以透過標籤上的TID來區分，從而明確來源。 這種架構和方法簡單可行，但要注意邏輯鏈，確保唯一性。

因此，製造商在出廠前應使用Lock指令或其他方式對TID進行操作，將其永久鎖定； 製造商或相關組織應保證每個G2晶片的適當長度的TID是唯一的，並且在任何情況下都不會出現第二個TID。 對於同一個TID，即使一個G2標籤處於Killed狀態並且不會被啟動重複使用，它的TID（仍在這個標籤中）也不會出現在另一個G2標籤中。