无源RFID芯片MB97R8030及其应用
引言
RFID是一种无线识别和数据获取技术，RFID标签以其可远距离读取而倍受关注，因而是物联网应用的关键技术之一。有关RFID的新技术和新产品不断涌现，例如被动、半被动、主动的电子标签芯片。最近更是不断有各种无源大容量RFID芯片推出，使各种应用解决方案发生了根本的变化。
到目前为止,大多数厂商还只能提供容量仅比传统纯EPC标签多数百位的产品，只有少数厂商可以提供有较大内存容量的RFID芯片。富士通公司推出的无源RFID芯片MB97R8030可以兼容EPCglo-balC1G2,该芯片扩展了EPC功能，用户能访问存储2Kbytes容量的信息。除射频接口外.MB97R8030还增加了SPI接口模式以供用户选用。本文主要介绍射频模式下的MB97R8030功能及应用方法。
1 引脚功能
MB97R8030引脚排列如图1所示。该芯片为16脚TSSOP封装，宽度4.40mm，长度4.96mm,厚度不超过1.20mm,其引脚功能列于表1。
2 内部结构及工作原理
MB97R8030芯片的射频接口与EPCglobalC1G2Ver.1.2.。兼容，包括整流器、时钟产生、电源、电源控制及调制与解调电路。通过片上SPI接口可以访问片内用户存储区,此时需外接VDD供电，包括I/O控制、命令解释、FRAM访问控制及数据转换电路。
图2所示是MB97R8030的内部结构图，其中的控制模块包括I/O控制、命令解释、FRAM访问控制及防冲突机制等。
射频通信模式下,MB97R8030支持EPCglobalC1G2Ver.1.2.0协议中定义的基本命令及可选命令，此外，还有ChgAreaGroupPwd和ReadLock两个自定义的命令。其中BlockWrite和BlockErase两个命令与EPCC1G2标准稍有差别。命令及其代码见表2所列。
从逻辑上可将标签存储器分为五个区，这五个存储区为保留内存（Reserved）.电子产品代码区（EPC）、标签标识区（TID）、用户区（User）和系统区（System）,其中系统区仅供SPI使用。每个存储器区的逻辑地址都从00H开始。通常用EBV-8格式表示存储数据，在一个逻辑存储区中的操作不应访问另一存储体内的存储位置。
存储区容量及分布见表3,访问命令有:R：READ,W：WRITE,S：SELECT,L：Lock,BPL：BlockPer-malock,BLW:BlockWrite,BLW：BlockErase。
3 特性分析
MB97R8030I作在UHF频段，其读写距离较长;采用EPCglobalC1G2协议作为空中接口，该协议作为全球性标准（ISO18000-6C）已迅速得到普及。
MB97R8030采用FRAM作为存储器，与传统的基于E2PROM的RFID芯片相比,FRAMRFID芯片的优点，一是FRAM写入速度是E2PROM的25倍，而且FRAM存储器读数据与写数据的速度是一样的，由于速度快且功耗低-FRAM存储器非常适合用来制作大容量RFID芯片；二是FRAM读写次数几乎不受限制，这一特点非常适用于RFID应用领域，因为RFID标签经常需要反复读写；三是FRAM在经过放射线照射后数据仍可保存，这使其能适应更加恶劣的环境。
MB97R8030主要特性如下：
MB97R8030的读写速度较快，读写器到标签的速率为26.7-128kb/s,标签到读写器的速率为40〜640kb/s；
用户存储区以块（16字节）为单位进行写保护，以区（256字节）为单位进行读保护；
可以通过SPI访问用户区数据；
带有2Kb/s非易失性高速可读/写FRAM存储器，用户区有1664字节；
访问次数可达次；
数据保存时间可超过10年。
4 典型应用
射频识别标签的存储容量一般在2Kb以内，典型的标签数据容量为64B、128B、1KB和2KB,通常认为更多的存储容量并没有太大的意义。但是随着RFID产品应用范围的不断扩展，各种新兴的应用对大容量RFID标签提出了需求。另外，有源标签体积大、造价高、电池需要维护，不适合小型化，这也促使无源标签迅速发展。UHF频段860-930MH无源标签造价低廉，最小识别距离在3〜8m,是一个被大家看好的发展方向，无源标签的典型应用为车辆识别、人员身份识别和仓储物流等。
基于MB97R8030的RFID标签工作于UHF频段，用户区有1664字节可以利用，除了可以用作身份识别外，还可以像“档案”一样记录各种人员信息、生产现场的信息，以及像汽车、家电等寿命周期内使用和维护信息等，可用以代替纸质的记录媒介。本文以住院病人信息卡和维修履历本为例，介绍如何构成基于RFID的信息管理系统。
(1)住院病人信息卡
医院目前的HIS系统中，已经对每一位挂号病人进行基本信息录入，但是这些信息并不是时时跟着病人走的，只有医护人员到办公区域的电脑终端前才能査到病人的准确信息。现在的病人信息卡只是一张纸片，记录病人少量的信息。当医院采用RFID系统后,每位住院的病人都将拥有一个采用RFID技术的信息卡，信息卡可以做成各种样式，如腕带、胸牌等等，可以存储病人的相关信息。图3所示是基于RFID的住院病人管理系统结构图。
从图3可以看出，医院服务器上存储着病人最终完整的病历，每个病区医生的RFID手持机上也可以存储所负责病人的相关病历，通过手持机可以准确读出病人的相关信息，并且也可以写入相应信息，例如：病人是否对某种药物过敏,今天是否已经打过针、是否已经吃过药等等，这样就可以大大提高了医院管理病人的效率。RFID技术可以完全代替现有病床前的病人信息卡，通过RFID信息卡，医护人员就可以随时随地掌握每一位病人的准确信息。
(2)维修履历簿
把基于MB97R8030的大容量无源RFID标签安装在汽车、洗衣机、冰箱、彩电等物品上，可作为基于RFID的维修履历簿。维修人员将以往写在纸上或是各公司自己的数据库进行零散管理的维修信息，都可以通过手持RFID读写器记录到标签中，由此防止了各种维修信息的丢失，提高了维修信息的正确性和完整性，提升了工作效率和维修质量。基于RFID的维修信息管理系统具有以下特点：
系统能自动识别带有RFID标签的物品，物品身份；
物品的维修信息保存在RFID标签中，可以通过读写器进行读/写；
即使在无网络连接的状态下，也可以通过手持读写器读出物品的维修维护信息，了解物品的状态，从而使各个领域的维修信息管理趋向标准化。
必要时，也可以通过手持机采集RFID标签中的维修信息,通过网络与维修信息管理系统相连，进行统计分析,发现产品的问题所在，从而提高产品的性能和质量。
5 结语
MB97R8030具有大存储容量，是可以进行非接触式读写的RFID标签,它完全不同于以往只作身份识别的RFID的用途。随着满足各种要求的大容量无源RFID标签产品的面市，无源RFID在各种生产现场的信息管理、物品寿命周期内各种信息的记录等等方面的应用前景将非常广阔。
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