基于ISO 11784／5的動物識別標簽設計

4 射頻讀寫卡片EM4205介紹
4．1 基本說明
EM Microelectronic的低頻率RFID IC EM4205用來滿足動物識別、廢料管理、工業(yè)的物流管理和存取控制應用等領域的特定需求。這個符合ISO 11784／11785的應答器芯片(transponder chip)可滿足目前及未來家畜(1ive―stock)需用，提供高質(zhì)量的讀取范圍。
EM4205特別適于低成本的動物標簽應用，并符合ISO 11784／11785標準，有助于產(chǎn)品的一致性和設備的互通性。對大多數(shù)的動物識別應用而言，ISO的數(shù)據(jù)完整性是很重要的。EM4205／4305可避免數(shù)據(jù)發(fā)生未授權(quán)的修改，也可避免在生產(chǎn)流程中因UV光線所造成的數(shù)據(jù)損失。另外，使用者可通過編程(user―programmable)內(nèi)存來記錄特定應用的信息，如藥品的編碼、日期或與擁有者相關(guān)的數(shù)據(jù)。內(nèi)存可由密碼來保護，以達到完整性及保密的目的。
EM4205為了滿足一些特殊應用，如玻璃管轉(zhuǎn)換器(glass tube transponder)，采用了最小的尺寸，以便將對電子產(chǎn)品的影響減到最小。
4．2 工作原理
EM4205通過外部線圈及內(nèi)部集成的電容一起組成諧振電路，從連續(xù)的125 kHz磁場中獲取能量啟動。芯片從內(nèi)部的EEPROM中讀出數(shù)據(jù)，并通過與線圈并聯(lián)的負載的開斷產(chǎn)生深幅調(diào)制，將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。通過對125kHz磁場的100％幅度調(diào)制，可以執(zhí)行各種命令并更新EEPROM中的數(shù)據(jù)。
EM4205／4305支持幾種Bi―phase和Manchester，操作模式(配置選項)存儲在EEPROM的配置字中。所有EEPROM字可以通過設置鎖位進行保護。芯片還包括一個可編程的32位的UID(Unique Identification)。
4．3 特 點
◆512位EEPROM，16字×32位分布；
◆32位UID(唯一識別碼)；
◆兼容ISO 11784／11785協(xié)議；
◆32位口令讀和寫保護；
◆可使EEPROM字進入只讀鎖定狀態(tài)；
◆2種編碼方式(曼徹斯特、Bi―phase)；
◆多種數(shù)據(jù)傳輸率(8、16、32、64個RF時鐘)；
◆具有讀卡器先問詢的特點；
◆頻率范圍為100～150 kHz；
◆芯片自帶整流器和電壓鉗位；
◆無需外部電容(電壓保持)；
◆溫度范圍為一45℃～+85℃；
◆非常低的功率消耗；
◆加大的焊點(200μm×400μm)允許直接連接天線(EM4305)；
◆EM4205：2個諧振電容210 pF或250 pF(mask版本可選)；
◆EM4305：3個諧振電容210 pF或250 pF或330pF(mask版本可選)；
◆協(xié)議和EM4469／4569兼容；
◆雙緩沖保護字。
4．4 EEPROM組成
字14和15用于保護字O和13免于被誤操作。
EEPROM的512位有16個字，每個字由32位組成。EEPROM字的編號為O～15，在字中的位編號為O～31位，LSB優(yōu)先的原則(即先發(fā)送LSB)。
EEPROM字中的32位通過一個寫的命令進行編程。開始2個字，代表工廠芯片類型、諧振電容大小及UID號碼，且可以由用戶自行編程。它們不能作為默認的信息，但可以存儲一些有用的信息只允許讀命令訪問。(通過寫保護)
字2是32位的密碼。
字3是自由讀寫。和O、1一樣，它們可以存儲一些有用的信息，只允許讀命令訪問。
字4是配置字，決定設備操作模式等選項。
字5～13是自由讀寫的數(shù)據(jù)塊(288位)，可以作為默認信息的一部分。
字14、15是保護字，用來防止寫命令對字0～13的修改。

5 用EM4205制作動物識別卡
第1步：設計EM4205配置字。
對于符合ISO11784／5的FDX―B模式，EM4205應該配置為：
◆Bi―phase
◆RF／32
◆返回4 BLOCK 16字節(jié)(128位)ISO11784／5的有效數(shù)據(jù)，則BLOCK4為00020C8F。
第2步：計算8字節(jié)64位的有效數(shù)據(jù)。
參考動物識別卡片數(shù)據(jù)發(fā)送表以及說明。
◆將十進制的National ID轉(zhuǎn)化為38位的二進制數(shù)，最低位對應于標簽結(jié)構(gòu)中的第64位。
◆將十進制的Country ID轉(zhuǎn)化為10位的二進制數(shù)，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項組成64位二進制數(shù)據(jù)。
第3步：計算2字節(jié)CRC。
根據(jù)上文的CRC計算例程，計算64位(8字節(jié))數(shù)據(jù)的2字節(jié)CRC校驗字節(jié)。
第4步：組成16字節(jié)的動物標簽最終數(shù)據(jù)。
以發(fā)送的順序組成16字節(jié)(128位)的數(shù)據(jù)。
◆加入000000001。
◆加入8字節(jié)有效，然后再加入2字節(jié)CRC校驗數(shù)據(jù)，每個字節(jié)后面跟1個1。
◆加入3字節(jié)空數(shù)據(jù)，每個字節(jié)后面跟1個1。
第5步：16字節(jié)數(shù)據(jù)寫入卡片。
由于每個BLOCK(32位)的發(fā)送順序為位O一位31，將16個字節(jié)放入4個BLOCK中的時候要作如下處理：
第1個BLOCK：BYTE4+BYTE3+BYTE2+BYTEl。
第2個BLOCK：BYTE8+BYTE7+BYTE6+BYTE5。
第3個BLOCK：BYTEl2+BYTEll+BYTElO+BYTE9。
第4個BLOCK：BYTEl6+BYTEl5+BYTEl4+BYTEl3。
至此，由EM4205卡編寫而成的ISO11784／5動物識別卡制作完成。

結(jié) 語
本文介紹了用EM4205通用讀寫射頻卡制作動物標簽卡的基本過程和方法，對于從事動物識別領域的卡片制造商、系統(tǒng)集成商、中間件集成商有一定的實用價值。