RFID实验7 UHF 900MHz ISO 18000-6识别标签号

RFID

实验七 UHF 900MHz ISO 18000-6识别标签号

5.1 UHF 900MHz ISO 18000-6识别标签号

5.1.1

协议原理

1．ISO/IEC 18000-6国际标准协议第六部分协议要求

ISO/IEC18000-6《信息技术—针对物品管理的射频识别（RFID）第六部分：针对频率为860～930MHz无接触通信空气接口参数》的阅读器与应答器之间的物理接口、协议和命令以及防冲突判断机制。

Type A协议的通信机制是基于一种“阅读器先发言”的，即基于阅读器的命令与应答器的回答之间交替发送的机制。整个通信中的数据信号定义为“0”、“1”、“SOF”和“EOF”4种。

通信中的数据信号的编码和调制方法定义如下。

（1）阅读器到应答器之间的通信传输：阅读器发送的数据采用ASK（调制载波幅度）进行调制，调制深度是30%（误差不超过3%）；数据编码采用脉冲宽度编码（PIE）来编码数据，即通过定义下降沿之间的不同宽度来表示不同数据信号。

（2）应答器到阅读器之间的传输连接：应答器通过反向散射给阅读器来传输信息；数据编码采用FMO编码，数据速率是40kbps。

（3）防冲突采用时隙ALOHA算法。

2．数据命令解析

上位机向下位机发送命令格式如下：

SOF

1

LEN

EBV

CMD

1

PAYLOAD

-

*CRC16

2

EOF

1

下位机对上位机响应命令格式如下：

SOF

1

LEN

EBV

CMD

1

STATUS

1

PAYLOAD

-

*CRC16

2

EOF

1

数据命令解析如下（长度的单位均为字节）。

SOF：0xAA。

LEN：SOF～EOF之间数据长度，即LEN+CMD+PAYLOAD+CRC16。

CMD位说明如下：

7

0：数据包没有CRC校验

1：数据包为CRC校验

6～0

模块命令

STATUS：发送命令中没有Status字段，只存在响应数据包中。高四位是通用响应标志，低四位是各命令特有的响应标志。

Status位说明如下：

7

0：执行命令失败

6

1：CRC校验失败

5

保留

4

保留

3～0

各命令状态见命令表

1：执行命令成功 0：CRC校验成功

PAYLOAD：各命令需要传送的实际数据，数据长度在各命令格式中定义，最长512字节。

CRC16：对LEN CMD PAYLOAD部分计算的CRC16值，当上位机的命令的CRC16校验失败时，返回固定格式的响应，且STATUS值为0xC0。

EOF：0x55标识一帧结束。

3．具体发送的命令

本节内容主要为寻卡操作与设计，寻单卡操作上位机向下位机发送的数据命令为“AA

02 10 55”（02代表“02 10”共两个字节，10代表识别单标签命令）。

寻多卡操作上位机向下位机发送的数据命令为“AA 03 11 03 55”（03代表“02 10 03”共三个字节，11代表识别多标签命令）。

5.1.2

操作步骤

（1）如果连接设备使用的是USB口转串口线，先安装USB转UART驱动。

（2）打开 RFID

原理机的电源，建立通信连接，将计算机设备与超高频UHF 900MHz读写器模块通过串口线（或USB口转串口线）连接，打开UHF实验软件，进行实验。

实验软件界面如图5-4所示。

①

如果没有连接上串口，打开串口就会失败。

②

波特率默认为“57600”，如果选择其他波特率，就可能会打开串口失败。

③

如果启动实验软件后，在串口栏未显示串口号，请检查串口连接是否正常，再单击“刷新”按钮，对串口进行刷新操作，获取到串口号。

④

关闭串口后，串口将被关闭，所有操作、指令都将无法正常执行。

（3）打开与关闭串口操作。

在正确建立通信后，打开/关闭串口成功返回如图5-5所示的信息。

图5-4

软件界面

图5-5

打开与关闭串口

（4）识别标签号操作。

在进行识别标签号操作之前，必须将串口打开。在串口打开成功后才能进行识别标签号操作，否则会提示出错。

将卡片放到识别区（如果连接了外接天线，将卡片放置在天线旁边。）单击“寻卡”按钮，执行寻卡操作。寻卡操作过程如图5-6所示。

图5-6

寻卡操作过程

寻卡成功返回如图5-7所示的信息。

图5-7

寻卡操作

（5）识别多标签号操作。

当“防碰撞”复选框被选中时，“识别标签”操作为“防碰撞识别”操作，启动标签识别循环和启动防碰撞功能，对多张标签进行识别时使用该命令。发送命令时需指定防碰撞识别的“初始Q”值。“初始Q”值范围为0～15，使用默认“初始Q”值为3（也可更改为其他适当的值）。该命令的响应方式与单标签循环识别命令一致（射频识别系统中UHF阶段的Q值防碰撞算法，利用参数Q值的变化动态地改变识别帧中的时隙数，以获得更高的识别效率）。

执行寻多卡前需要选中“防碰撞”复选框，寻多卡成功返回如图5-8所示的信息。

如未选中“防碰撞”复选框，将多个标签放入寻卡区进行寻卡操作，将可能导致识别标签失败。识别标签失败返回如图5-9所示的信息。

图5-8

寻多卡成功

图5-9

寻卡失败

（6）自动识别标签操作。

自动执行识别标签操作，就是让读写器不断地进行标签识别，读写器将识别到的标签号返回给上位机程序。在进行自动识别标签时建议选中“防碰撞”复选框，因为在自动识别标签时有可能会有多个标签在读写区，如果未选中时，在寻卡区有多个标签存在，将可能导致寻卡失败。自动寻卡命令如图5-10所示。

图5-10

自动寻卡

单击“自动”按钮后，按钮将变成“停止”按钮，再次单击将停止自动识别标签操作，自动识别标签操作成功返回如图5-11所示的信息。

图5-11

自动寻卡操作

5.1.3

程序设计：识别标签号功能的实现

1．设计内容

在Microsoft Visual Studio 2010开发环境上创建C#窗体应用程序；编写代码，实现识别标签号功能。主要目的是了解Microsoft Visual Studio 2010开发环境及窗体应用程序建立；掌握程序通过串口与RFID实验系统平台建立连接并通信的原理和方法；了解RFID实验平台COM协议并实现识别标签号功能。

本设计所需设备如下。

（1）硬件：PC（Pentium 500以上，硬盘80GB以上，内存大于1GB，Windows操作系统），ISO 18000-6（超高频900MHz）900M模块

，ISO 18000-6卡片，串口线，USB转串口线。

（2）软件：Microsoft Visual Studio 2010。

本设计主要原理：上位机应用程序采用C#语言开发，遵守C#编程规范，识别标签号功能根据RFID超高频模块COM协议实现，使用串口线和USB转串口线将PC与RFID超高频模块连接；上位机程序根据RFID超高频模块COM协议通过串口与RFID超高频模块进行通信，最终完成识别标签号的功能。

2．设计步骤

第一步：创建C#窗体应用程序。

启动Microsoft Visual Studio 2010开发平台，创建一个如图5-12所示的C# Windows窗体应用程序，命名为“UHF ISO18000-6”。

图5-12

新建窗体

第二步：设计功能界面。

（1）选中新建的窗体，右击界面，在弹出的快捷菜单中选择“属性”选项，将Text属性改为“UHF ISO 18000-6”。

（2）打开工具箱，拖出一个GroupBox，将Text属性改为“串口操作”；拖出两个ComboBox放到串口操作的GroupBox中，将其Text属性分别改为“串口号”与“波特率”，并将ComboBox与“串口号”对应的Name属性改为“cmb_UHF_PortName”；将ComboBox与“波特率”对应的Name属性改为“cmb_UHF_BaudRate”，并将Items属性设置为“9600、19200、57600、115200”，如图5-13所示。

图5-13

字符串集合编辑器

拖出三个Button放到GroupBox中，分别将其Text属性设置为“打开”、“关闭”、“刷新”，Name属性分别对应为“btn_UHF_Open”、“btn_UHF_Close”、“btn_UHF_Refresh”。

（3）拖出一个GroupBox，将其Text属性改为“寻卡命令”；拖出一个CheckBox放在寻卡操作的GroupBox中，将Text属性设置为“防碰撞”及Name属性设置为“chk_UHF_Anticoll”；再拖入一个Label，将其Text属性设为“初始Q”；拖入一个ComboBox，将Name属性设置为“cmb_UHF_IntQ”；拖入两个Button，将Text属性分别设置为“寻卡”和“自动寻卡”，Name属性分别设置为“btn_UHF_Inv”和“btn_UHF_Inventory”；最后拖入一个ComboBox，将Name属性设置为“cmb_UHF_UII”及Text属性设置为“请选择一个标签”。

（4）在窗体的右方拖入一个ListBox，将Name属性设置为“lst_UHF_Info”，并在其右下方拖入一个Button，将Text属性设置为“清空”及Name属性设为“btn_UHFlist_Clear”。

最后设计好的界面如图5-14所示。

图5-14

寻卡功能界面设计

第三步：加入动态链接库资源。

找到新建工程的路径，将M900_文件复制到UHF ISO 18000-6UHF ISO 18000-6

binDebug目录下，如图5-15所示。

图5-15

加入动态链接库资源

第四步：编写代码实现功能（此处只附主要代码）。

UHF寻卡功能执行过程如图5-16所示。

图5-16 UHF寻卡功能执行过程

部分代码解析如下：

//寻卡按钮事件

private void btn_UHF_Inv_Click(object sender, EventArgs e)

{

if (!UHF_IsOpen) //判断串口是否已经打开

{

AddUHFList("错误：串口尚未打开，不能操作！");

return; //串口若未打开，则跳出，不再往下执行

}

if ((chk_UHF_d) && (cmb_UHF_edIndex < 0))

{

cmb_UHF_edIndex = 3;//如果选中“防碰撞”复选框，则选择默认“初始Q”为3

}

Byte FlagAnti = (Byte)((chk_UHF_d) ? 0x01 : 0x00);

//如果选中“防碰撞”复选框，就为字节型变量FlagAnti赋值0x01，否则赋值0x00

Byte InitQ=(Byte)((chk_UHF_d)?cmb_UHF_edIndex : 0x00);

//初始Q

Int32 value = M900Inventory(hCom, FlagAnti, InitQ, 0);

//函数功能：该函数启动 M900

的识别循环。

//函数参数：HANDLE hCom：通信端口句柄

//UCHAR flagAnti：是否使用防碰撞识别功能。1：防碰撞识别；0：单标签识别

//UCHAR initQ：防碰撞识别过程的初始 Q

值，flagAnti

为 1

时有效

//UCHAR flagCrc：1：使用CRC功能；0：不使用 CRC

功能

//返回值：1：成功启动 M900

的识别循环

//其他：启动 M900

的识别循环失败

if (value != 1) //判断函数返回是否等于1，如果不等于1就为寻卡命令执行失败

{

AddUHFList(("寻卡命令执行失败！"));

return;

}

AddUHFList(("寻卡命令执行成功！"));

UHF_TagUIIs = new ArrayList(); //新建集合

Byte[] uLenUii = new Byte[1]; //新建一个长度的字节数组，用于保存标签长度

Byte[] uUii = new Byte[255]; //标签 UII

String strUii; //字符串，用于提取标签号

value = M900GetReceived(hCom, uLenUii, uUii); //该函数读取 M900

返回的标签 UII。

//函数原型

//int WINAPI M900GetReceived (HANDLE hCom, UCHAR* uLenUii, UCHAR* uUii);

//返回值value：1：成功读取标签的 UII；其他：读取标签的 UII

失败。

//输入参数

//'HANDLE hCom：通信端口句柄。

//'UCHAR* uLenUii：标签UII的长度，1个字节。

//'UCHAR* uData：标签UII，至少66个字节。

while (value == 1) //当alue值为1时则进入循环，获取标签号并显示

{

strUii = "";

Int32 length = uLenUii[0]; //获取标签UII的长度

for (Int32 i = 0; i < length; i++)

{

strUii += ("{0:X2}", uUii[i]); //取得标签号

}

if (UHF_f((object)strUii) < 0)

{

UHF_(strUii);

AddUHFList(("读取到卡片，卡号为:{0};", strUii)); //显示卡号

value = M900GetReceived(hCom, uLenUii, uUii); //再次获取value值

}

else

{

value = 0;

}

}

cmb_UHF_(); //清空标签号显示下拉框

if (UHF_ > 0)

{

foreach (String struii in UHF_TagUIIs)

{

cmb_UHF_(struii); //在标签显示下拉框显示标签号

}

cmb_UHF_ = "请选择一个卡片";

}

else

{

AddUHFList("接收数据命令执行失败，没有读取到有效的卡片。");

AddUHFList("请将电子标签置于天线辐射场内！");

}

value = M900StopGet(hCom, 0); //停止 M900

的识别循环。

//返回值 1：成功停止识别。其他：停止识别失败。

//输入参数 HANDLE hCom：通信端口句柄。

//UCHAR flagCrc：1：0：是否使用 CRC16

验证功能，使用CRC功能；不使用 CRC

功能。

}

第五步：编译生成程序运行。

单次寻卡操作过程如图5-17所示。

图5-17

单次寻卡

自动寻卡操作过程如图5-18所示。

图5-18

自动寻卡