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运用32位MCU处理RFID智能标签/智能卡体系规划难题

无线射频识别 (RFID) 将成为第一种与条码技术并存并最终将在低成本识别和个人数据存储领域取代条码技术的新兴技术。 与条码技术相比,它具有多种优势,包括: 1.) 可以存储更多数据,2.) 可以在

无线射频辨认 (RFID) 将成为第一种与条码技能并存并终究将在低本钱辨认和个人数据存储范畴替代条码技能的新式技能。 与条码技能比较,它具有多种优势,包含: 1.) 可以存储更多数据,2.) 可以在标签中集成必定智能,3.) 可以在必定间隔外扫描,以及 4.) 可以削减人为干涉。 一切这一切皆因MCU 的运用而成为可能。   EPC 技能对智能标签的影响   在消费层的布置中,下一代标签体系有必要开展一种新的杂乱等级,以应对新运用和全球互操作性所带来的杂乱性。   就像一致产品编码 (UPC) 是条码技能的根本标识相同,一个名为 EPCglobal 的企业联盟也为 RFID 创建了电子产品编码 (EPC)。 EPC 代码为 64 位或 96 位长。它将作为联网数据库中的一个查找项,数据库中的数据有必要可以实时拜访。   在某些时分,标签有必要与坐落公司内联网之外的主机体系进行通讯。 公司可以与其合作伙伴协作,供给 EPC 信息服务 (EPCIS)。 这将需求更多的规范化、互操作性和安全性。

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  图 1: 标签运用贯穿从入库到零售的整个进程   32 位 MCU 适于杂乱RFID体系   由于它们经济有用,32 位 MCU 十分合适用于杂乱 RFID 主动 ID 体系。 正如前面指出的那样,大部分从头规划作业将是对阅读器进行的。   图 2 显现了一个根本阅读器的框图。

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  图 2: 运用 MCU 和阅读器 %&&&&&% 的 RFID 阅读器   MCU 可以运用几种盛行串行接口中的任一种接口与较大的 EPCIS 数据库通讯,这些接口包含 UART 和 USB 串行通道。 阅读器和标签之间的通讯由 MCU 担任。   体系依赖于存储在 EEPROM 中的数据,并具有几个根本特性:  %26;#183; 每个标签有一个仅有的串行编号,存储在 EEPROM 块 1 和 2 中。  %26;#183; 两个特别功用操控代码:电子产品防窃 (EAS) 和安静形式,用于处理安全和开/关操作(存储在块 3 中)。  %26;#183; 每个标签具有一个 8 位系列码和一个 8 位运用标识号(均存储在块 4 中)。 这两个代码对标签并不是仅有的。  %26;#183; 余下的存储器用于用户数据。  %26;#183; 界说了 256 个时隙,标签在其间的一个时隙中进行播送   假如一个阅读器寻觅某个特定标签或一组标签,它可以运用系列码和运用标识号规范问询坐落其操作范围内的一切标签。   阅读器需求对标签进行一系列问询操作。 这种交互操作通常是对标签顶用户数据的读操作,但也有可能发生后续的写操作。   整个进程大体如下:   %26;#183; 重复问询标签的操作,直到不再检测到数据逋唬阅读器已了解邻近范乌的一切标签中止?BR>  %26;#183; 当契合所需系列和运用代码的标签被找届时,阅读器将经过整个排序进程为它们分配时隙。  %26;#183; 不契合该系列/运用代码规范的标签被指示中止播送其串行编号。  %26;#183; 为了使排序进程进行得尽可能快,选用了优化算法。 优化是依据对完结该进程所需指令的平均数的仿真进行的。 运用一个 32 位 MCU 可以最好地完结这些算法的快速履行。   一切这些合起来,对 MCU 构成严峻负荷。 标签需求具有更高的功能。 运用 32 位 MCU 和大容量片上闪存,就可以完本钱地数据库信息存储,而不用与主机进行无休止的通讯。   智能卡阅读器数据加密宽和密结构   加密可经过软件来完成,也可以经过硬件和软件的组件来完成。 纯软件加密的首要长处便是廉价。 另一方面,根据硬件/软件的安全措施会更安全,功能也会有相当多的提高。   除了 8 位和 16 位体系处理软件加密时的功能弱势以外,关于内存受限的规划来说,软件运用的代码也常常会显得太多,而且简直总是存在后门,然后形成安全危险。 当体系规划者没有其他挑选,只能经过添加外部存储器来包容剩下代码时,安全危险就会进一步添加。 32 位 MCU 供给了满足的片上内存资源(512 K 字节闪存),而后续产品还将跟着时刻消逝而不断扩展。   规划团队常常想当然地认为硬件加密会形成令人无法承受的 BOM 本钱和 IP 本钱添加。 虽然 DES 和 Triple DES 等算法不受版权约束,不需求交纳牌照费,但可以改进其功率的那些完成办法却是受专利维护的。   好消息是当运用带有安全内核和丰厚 IP 库的 32 位 MCU 时,规划者实际上可从两个范畴均获益。 一方面,32 位 MCU 具有经过软件来履行加密算法所需的悉数处理才能。 另一方面,具有优化加密引擎的安全内核可以供给所需的一切硬件安全性。 受专利维护的完成算法则是作为 MCU 的 IP 库的一部分。   软件可装备性对阅读器/标签体系来说特别重要。 例如,很快将进入商场的支撑 EPCIS 的下一代智能标签体系,将可以在运用中改动其加密算法。   关于曾经的智能标签体系,体系智能的大部分将保留在阅读器模块中。 当阅读器选用根据安全 ARM 内核和恰当 IP 的 32 位 MCU 规范元件来供给支撑时,完成根据硬件的安全形成的额定本钱将十分小。   运用 32 位元件如飞利浦的 LPC2000 系列元件的另一个优势是它们可以供给额定的内存容量。 经过在阅读器的 MCU 中嵌入满足内存,可以消除通常在 8 位和 16 位规划中见到的 MCU 与内存之间的外部总线。 没有了这种总线,也就避免了一种安全要挟,由于从此黑客们将无法再监测阅读器的内存总线。

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  图 3: AES 加密宽和密结构   32 位 MCU在未来运用中更具优势   鄙人一代智能标签和非触摸式智能卡运用中,32 位 MCU 具有显着优势。 例如,它们可以进行更多智能标签的辨认和排序处理,可以运用更多内存,而不用像 8 位 MCU 那样选用内存换页 (memory banking) 技能来完成。   当加密成为 RFID 阅读器/标签体系特性列表的一部分时,优势就愈加显着。 例如,DES 和 Triple DES 需求运用 32 位乘法器,而在根据 ARM7TDMI-S 的 MCU 如飞利浦半导体公司的 LPC213x 系列 MCU 上,乘法器早已内置其间。   软件履行加密算法具有许多长处,比方可以在运用中更改加密密_等。 但软件履行需求运用很多嵌入式内存,而 32 位 MCU 可以供给这些内存。 运用内存映射 I/O 的才能使体系规划变得愈加简单,32 位 MCU 上的 I/O 选项一般包含多种高位速率接口。   LPC213x 和 LPC214x 系列具有丰厚的外围通讯接口,包含用于板外通讯的 UART 和 USB 串行通道,以及用于板上通讯的 SPI 和 I2C 总线。   曩昔,32 位 MCU 的不足之处在于本钱较高。 但是,自从飞利浦半导体公司等厂商引进根据规范 ARM 的 MCU 之后,价格现已下降。 选用前沿半导体工艺进行大批量出产缩小了管芯尺度,降低了 32 位规范标准 MCU 的价格。 当然,32 位 MCU 的本钱依然比最廉价的 8 位 MCU 要高,但体系规划者现在仍是选用了可以供给他们所需功能的 32 位 MCU,而且可以契合整个体系的资料预算。   RFID 和主动辨认技能与安全性和保密性问题的交融,势必将促进 32 位 MCU 在智能标签和非触摸式智能卡商场的开展。   近期之内,咱们将看到它们融入付出、库存和销售点体系中;而不久咱们就会看到增强的技能或非触摸式智能卡很多进入电子护照等灵敏范畴。

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