Ръководство за антиколизионния протокол ISO15693-3

Изтегляне на  стандарт ISO 15693-3

Обзор на ISO15693-3

ISO15693-3 е протоколният слой в семейството ISO/IEC 15693 за vicinity карти. ISO15693-1 обхваща физическите характеристики, ISO15693-2 определя радиочестотния интерфейс, а ISO15693-3 обяснява как vicinity coupling устройство, или VCD, комуникира с една или повече vicinity integrated circuit карти, или VICC. Основната му цел е да дефинира структурата на заявките и отговорите, антиколизионното поведение, обработката на команди, използването на UID, CRC проверката и ориентирания към приложения избор. В RFID проекти този протокол е тясно свързан с 13.56 MHz HF системи.

Стандартът е особено важен, когато няколко пасивни транспондера могат да се намират едновременно в полето на четеца. Вместо всяка VICC да отговаря произволно, ISO15693-3 дава на четеца контролиран начин да открива, избира, заглушава, чете, записва и проверява карти или етикети. Това прави протокола полезен за библиотеки, логистика, здравеопазване, пране и текстилни услуги, управление на документи, идентификация за достъп и индустриално събиране на данни. Той е релевантен и когато инженерите трябва да съчетаят съвместими чипове, антени, фърмуер и HF четци в една стабилна система.

Как работи комуникацията между VCD и VICC

ISO15693-3 следва модел на комуникация, инициирана от четеца. VICC не започва предаване самостоятелно; тя изчаква да получи и декодира валидна инструкция от VCD. Този принцип „VCD говори първи“ помага радиочестотното поле да остане предвидимо и намалява неконтролираните отговори. Заявката от VCD обикновено съдържа флагове, код на команда, параметри според командата, опционални полета с данни и CRC. Отговорът от VICC съдържа флагове на отговора, опционални параметри, данни и CRC.

Кадрите са байт-ориентирани, а полетата се предават по правила за най-малко значим бит и най-малко значим байт. Тази подробност е важна за разработчиците на фърмуер, защото команда, която изглежда правилна на приложно ниво, може да се провали, ако редът на байтовете, редът на CRC или тълкуването на флаговете е неправилно. SOF и EOF ограничителите на кадри са дефинирани в свързаната част за въздушния интерфейс от серията ISO15693, затова внедряването изисква координация между физическия и протоколния слой.

Основни елементи от данни в протокола

UID, AFI, DSFID и CRC

Всяка VICC се идентифицира чрез 64-битов UID. UID се използва при инвентаризация, антиколизия и адресирана комуникация. Той позволява на четеца да различава една карта или един етикет от друг след откриване. В много системи UID служи като технически идентификатор, докато бизнес данни като номер на актив, запис за членство или продуктова референция се съхраняват в потребителската памет или се управляват чрез софтуер.

AFI, Application Family Identifier, помага на VCD предварително да избере VICC, които съответстват на конкретно семейство приложения. DSFID, идентификатор на формата за съхранение на данни, показва как данните са логически организирани в паметта на VICC. CRC се използва за откриване на грешки при предаване в заявки и отговори. Очаква се VICC, която получи заявка с невалиден CRC, да отхвърли кадъра, вместо да отговори.

Моделът на паметта, заложен в протокола, е блоков. Командите могат да четат, записват, заключват и проверяват блокове според поддръжката на чипа. Тази блокова организация е една от причините продуктите по ISO15693 да могат да се адаптират в много формати — от етикети и индустриални транспондери до карти и специализирани носители. Например фабриките могат да комбинират ISO15693 чипове с издръжливи пластмаса карти, когато приложението изисква многократно използваеми идентификационни носители с печатен брандинг и стабилна HF производителност.

Режими на работа и антиколизия

Адресиран, неадресиран и избран режим

ISO15693-3 дефинира няколко начина, по които VCD може да посочи коя VICC трябва да отговори. В неадресиран режим заявката не включва UID, затова всяка съвместима VICC, която може да обработи командата, може да отговори. В адресиран режим заявката включва целевия UID; само съответстващата VICC трябва да изпълни командата и да върне отговор. Режимът избор позволява предварително избрана VICC да отговаря, без нейният UID да се повтаря във всяка заявка.

Антиколизията е най-отличителната функция на ISO15693-3. VCD изпраща инвентар заявка с флагове, опционален AFI, дължина на маска и стойност на маска. Според настройката на слотовете процесът може да използва един слот или шестнадесет слота. По време на шестнадесетслотов инвентар цикъл VICC сравняват част от своя UID с маската и slot counter. VICC отговаря само когато условието за сравнение съвпадне и други критерии, като AFI и quiet state, го позволяват. След това четецът идентифицира успешните отговори, отчита празните слотове и обработва колизиите чрез прецизиране на маската.

Тази процедура позволява на четеца да изгради списък с VICC дори когато няколко обекта са близо един до друг. На библиотечен рафт, медицинска табла, папка с документи или станция за незавършено производство същият принцип помага на четеца да разделя множество обекти без сканиране по пряка видимост. При системи на ниво отделна единица, които използват HF етикети, правилната настройка на антиколизията може пряко да повлияе на надеждността на четене, скоростта и потребителското изживяване.

Команди, дефинирани от ISO15693-3

Задължителни, опционални, персонализиран и proprietary команди

Наборът от команди започва със задължителни команди, включително Inventory и Stay quiet. Inventory се използва за откриване на VICC и събиране на DSFID и UID информация. Stay quiet инструктира VICC да премине в quiet state, при което тя няма да отговаря на инвентар заявки, докато не бъде нулирана, избрана или върната в ready state. Това е полезно, след като четецът вече е идентифицирал една VICC и иска да разреши останалите карти в полето.

Опционалните команди разширяват протокола към операции с памет и статус. Чести примери са четене на един блок, запис на един блок, блокиране на блок, четене на множество блокове, запис на множество блокове, избор, нулиране до готовност, запис на AFI, блокиране на AFI, запис на DSFID, блокиране на DSFID, получаване на системна информация и Get multiple block security status. Не всяка VICC реализира всяка опционална команда, затова валидирането трябва да проверява техническия лист на чипа и фърмуера на четеца. ISO15693-3 също оставя диапазони за персонализиран и proprietary функции, зависими от производителя.

Практическа стойност при внедряване на RFID проекти

За продуктовите инженери ISO15693-3 е практическо ръководство за поведението на системата. Фърмуерът на четеца трябва да изпраща правилните флагове, да избира подходящата инвентар стратегия, да изчислява CRC коректно и да тълкува грешки като неподдържана команда, недостъпен блок, заключен блок, грешка при програмиране или грешка при заключване. Изборът на продукт трябва също да отчита размера на паметта, размера на блока, възможностите за заключване, поддръжката на AFI и DSFID, дизайна на антената и крайната работна среда.

Често задавани въпроси за ISO15693-3

Какво дефинира ISO15693-3?

ISO15693-3 дефинира антиколизионния и предавателния протокол за безконтактни vicinity обекти в семейството ISO15693. Той определя как четецът изпраща заявки, как VICC връща отговори, как UID се използват при инвентаризация, как се тълкуват command flags и как чрез CRC се извършва откриване на грешки. Това е логическият комуникационен слой над радиоинтерфейса.

По какво ISO15693-3 се различава от ISO15693-2?

ISO15693-2 се фокусира върху RF захранването и сигналния интерфейс, включително модулация, кодиране и ограничители на кадри, използвани по въздуха. ISO15693-3 се фокусира върху протокола, пренасян вътре в тези кадри. Казано просто, Част 2 определя как битовете се обменят физически, а Част 3 определя какво означават тези битове при инвентаризация, избор, изпълнение на команди и обработка на отговори.

Защо антиколизията е важна в ISO15693 системите?

Антиколизията позволява на четеца да идентифицира повече от една VICC в едно и също RF поле. Без нея няколко карти или етикета могат да отговорят едновременно и да създадат нечетими колизии. ISO15693-3 използва инвентар заявки, маски, slot counters и правила за сравнение на UID, така че четецът постепенно да разделя и регистрира отделните обекти по контролиран начин.

Каква е ролята на UID?

UID е уникален 64-битов идентификатор, зададен на VICC от производителя на IC. Той се използва при антиколизия и адресирана комуникация, така че четецът да може да различава един обект от друг. В много приложения UID се използва за техническа идентификация, докато бизнес данните се съхраняват отделно или се свързват във външен софтуер.

Всички ISO15693 чипове ли поддържат едни и същи команди?

Не. Inventory и Stay quiet са основни команди, но много команди за памет, заключване, избор, AFI, DSFID и системна информация са опционални или зависими от производителя. Един проект трябва да сравни техническия лист на чипа, командното ръководство на четеца и изискванията на приложението, преди да приеме пълна съвместимост. Това е особено важно при продукти със защита срещу запис или персонализирани настройки.

За какво се използват AFI и DSFID?

AFI помага на четеца да филтрира VICC по семейство приложения, което може да ускори избора, когато присъстват различни типове обекти. DSFID показва логическата структура на данните, съхранени в паметта на VICC. И двете полета могат да подобрят организацията на системата, но поддръжката може да варира според чипа. Практическата им стойност зависи от фърмуера на четеца и софтуерния модел на данните.

Подходящ ли е ISO15693-3 за NFC приложения с по-голям обхват?

ISO15693 принадлежи към 13.56 MHz HF RFID семейството и е проектиран за vicinity работа, като обикновено предлага по-голяма практическа дистанция на четене от много проксимити карта системи. Въпреки това „дълъг обхват“ все пак зависи от мощността на четеца, размера на антената, дизайна на антената на етикета, средата, регулациите и продуктовия формат. Той не трябва да се оценява само по името на протокола.