【正文】 TypeD 由 Cub。 TypeC 由日本索尼公司研制。 TypeA 技術(shù)設(shè)計簡單扼要，應(yīng)用項目的開發(fā)周期可以很短，同時又能起到足夠的保密作用，可以適用于非常多的應(yīng)用場 合。 下面簡要介紹一下 ISO／ IECl 4443標(biāo)準(zhǔn)中各個不同類型的非接觸式智能卡。 ISO／ IECl4443 標(biāo)準(zhǔn)開始于 1995 年， 單個系統(tǒng)于 1999年進入市場，而其完成在 2021 年以后，迄今為止， ISO／ IECl4443 標(biāo)準(zhǔn)中的非接觸式智能卡的類型可以分為 TypeA 和 TypeB。 數(shù)率：有高和低兩種數(shù)率。 100％幅值調(diào)制 10％的幅值調(diào)制 數(shù)據(jù)編碼 數(shù)據(jù)編碼采用脈沖位置調(diào)制。 工作頻率：工作頻率為 13． 56MKz 士 7KHz 26 調(diào)制 ：用 2種幅值調(diào)制方式，即 l0％和 l00％調(diào)制方式。 3 改進型二進制樹防碰撞算法 3． 1 涉及二進制樹算法的國際標(biāo)準(zhǔn) 3． 1． 1 IS0 15693 ISO l5693【 23】，短距離智能卡 (Vicinity coupling smart cards)標(biāo)準(zhǔn)，讀取距離可高達一分米，使用的頻率為 l3． 56MHz，它設(shè)計簡單，生產(chǎn)成本比IS014443 低，大都用來做出入控制、出勤考核等，現(xiàn)在很多企業(yè)使用的門禁卡大都使用這一類的標(biāo)準(zhǔn)。 25 2． 5． 3 性能評價 與基本二進制樹比較可知，退避式算法每次傳送的數(shù)據(jù)信息量與基本算法是一樣的，區(qū)別在于，退避式算法的傳送次數(shù)，也即是所遍歷的節(jié)點數(shù)目比之基本算法大大減少，假設(shè)讀寫器工作范圍內(nèi)有 n個應(yīng)答器，則所需節(jié)點數(shù)目為而，則可用式子 2． 19來表示： 數(shù)學(xué)歸納法證明如下： 當(dāng)讀寫器工作范圍內(nèi)只有一個應(yīng)答器時，顯然有： 假設(shè) n個應(yīng)答器時，有： 則當(dāng)系統(tǒng)中有 n+1 個應(yīng)答器時，由于新增加的這個應(yīng)答器與原來 n個應(yīng)答 器的序列號均不相同，為了將其與某個匹配度最高的應(yīng)答器區(qū)分開來，需要在原 來二進制樹中增加一個節(jié)點，由于節(jié)點之間僅存在父子關(guān)系，且僅通過兩條邊相 連，所以有： 得證。 (4)讀寫器發(fā)送 Sleep(10l00l01)命令，所有應(yīng)答器響應(yīng)，將自身序列號與該SN(10100ll1)比較，其中 T1(10100l01)的序列號等于該值，則 Tl 執(zhí)行該命令，進入休眠狀態(tài)， 即除非重新上電，否則不再對 Request 命令做出響應(yīng)。 (2)讀 寫器發(fā)送 Request(1l110101)命令，所有應(yīng)答器響應(yīng)，將自身序列號與該 SN(111l0l01)比較，其中 T1(10100101)， T3(110l0101)的序列號小于該值，則 Tl， T3 返回自身序列號給讀寫器，在讀寫器接收端發(fā)生碰撞，讀 RFID 二進制樹防碰掩算法的研究與實現(xiàn)寫器檢測到返回數(shù)據(jù)為 1XXX0101，讀寫器做如下處理：將碰撞起始位 D5位置 0，低于該位者不變，高于該位者置 1，得到 11l 00101，作為下一次 Request 命令攜帶的參數(shù)值，即 Request(1l100101)。 (3)讀寫器將處理后的最大序列號發(fā)送給應(yīng)答器，應(yīng)答器序列號與該值比較，小于或等于該值者，將自身序列號發(fā)回． (4)循環(huán)這個過程，選出一個最小序列號的應(yīng)答器，與之正常通信后，命令該應(yīng)答器進入休眠狀態(tài)，即除非重新上電，否則不再響應(yīng)讀寫器請求命令。此時將最大序列號中對應(yīng)碰撞起始位置 為 O。 退避式二進制樹算法的步驟如下： (1) 應(yīng)答器進入讀寫器工作范圍，讀寫器發(fā)出一個最大序列號，所有應(yīng)答器的序列號均小于該最大序列號，所以在同一時刻將自身序列號發(fā)回給讀寫器。事實上，退避式算法的改進是基于如下考慮的，在基本二進制樹的分析過程中可見，算法之所以稱為二進制樹，是因為每次碰撞后，均以碰撞起始位為界，將應(yīng)答器分為兩個部分，形象的看，如同一棵樹在進行從根部到主干到樹枝的一個不斷的分叉過程，所以，分叉也即是 分組的理念是二進制樹算法的本質(zhì)所在，根據(jù)這一點，算法每次分叉到達末端之后，不再返回根部重新開 始分叉，而是返回上一次分叉的節(jié)點即可重新開始新的樹干，該節(jié)點也即是上一次發(fā)生碰撞的節(jié)點。 (2)休眠命令 Sleep(SN)：該命令攜帶一個參數(shù) SN，應(yīng)答器接收到該命令，將自身的 SN與接收到的 SN 比較，若等于，則該應(yīng)答器被選中，進入休眠狀態(tài)，即除非重新上電，否則不再響應(yīng) Request 命令。 定義兩個具有普遍意義的命令來描述 算法： (1)請求命令 Request(SN)：該命令攜帶一個參數(shù) SN，應(yīng)答器接收到該命令，將自身的 SN與接收到的 SN 比較，若小于或者等于，則該應(yīng)答器回送其 SN 給讀寫器。根據(jù)分析，算法執(zhí)行過程中，讀寫器與應(yīng)答器傳送的 數(shù)據(jù)主體是應(yīng)答器的序列號，為了便于分析，假定數(shù)據(jù)交換過程中，雙方只傳送序列號 SN，則在基本算法中，讀寫器與應(yīng)答器均傳送了序列號全部長度，而在動態(tài)算法中，讀寫器傳送序列號的部分位，應(yīng)答器再傳送剩余位，兩者組合起來才得到全部的序列號，顯然，雖然每次傳送時動態(tài)算法的數(shù)據(jù)長度不同，但是在整個算法執(zhí)行過程中，基本算法傳送了兩倍序列號，動態(tài)算法則只傳送了一倍數(shù)據(jù)量，從而可知，動態(tài)算法傳送的信息量是基本算法的 50％，從而數(shù)據(jù)傳輸時間也是原基本算法的 50在本例中，由于假定了應(yīng)答器的序列號為 8 位長度二進制數(shù)，所以這個動態(tài)變化 的優(yōu)勢并不明顯，然而，事實上在實際應(yīng)用中，應(yīng)答器序列號長度往往是極大的，比如說常見的是 96 位，在這樣的情況下，動態(tài)算法的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。 (5)啟動新一輪循環(huán)，重復(fù)上述步驟，總計 12步后，依次識別出 T1， T3， T2，T4，參數(shù)變化過程見圖 2． 6中標(biāo)示，具體內(nèi)容不再詳述。 (3)讀寫器發(fā)送 Request(00l01)命令，所有應(yīng)答器響應(yīng)，將自身序列號與該SN(00101)比較，其中 Tl(10100101)的序列號對應(yīng)位等于該值，則 Tl 返回剩余序列號給讀寫器，在讀寫器接收端不發(fā)生碰撞，讀寫器檢測到返回數(shù)據(jù)為 l0l，讀寫器做如下處理：將上一次 Request(00l01)命令參數(shù) 00101 與返回數(shù)據(jù) 101組合起來，作為下一次 Sleep 命令攜帶的參數(shù)值，即 Sleep(10100101)。 (5) 重復(fù)上述過程，即可按序列號從小到大依次識別出各個應(yīng)答器． 2． 4． 2 實例演示 動態(tài)二進制樹算法的實例演示如圖 2． 6 所示 ，基本設(shè)置同基本二進制樹算法： 圖 2． 6動態(tài)二進制樹算法實例 (1)啟動第一輪循環(huán)，讀寫器發(fā)送 Request(11111111)命令，所有應(yīng)答器響應(yīng)該命令，按照約定，命令參數(shù)為全 1時，所有應(yīng)答器均返回自身序列號給讀寫器，因為序列號的唯一性，應(yīng)答器返回的序列號在讀寫器接收端發(fā)生碰撞，讀寫器檢測到返回數(shù)據(jù)為 1XXXXl01，其中 X 表示該位發(fā)生了碰撞，讀寫器做如下處理：將碰撞起始位 D4 位置 0，低于該位者不變，得到 0101，則下一次 Request命令攜帶的參數(shù)值，即 Request(0101)。低于該位者不變。 (2) 由于應(yīng)答器序列號的唯一性，當(dāng) 應(yīng)答器數(shù)目不小于兩個時，必然發(fā)生碰 21 撞。 注：如果上一次發(fā)出的 Request 為全 l，則表明讀寫器工作范圍內(nèi)只有一個應(yīng)答器，此時應(yīng)答器返回數(shù)據(jù)為完整序列號，以該序列號作為 Sleep 命令參數(shù)。 動態(tài) 二進制樹算法的流程如 圖 2． 5所示： 20 圖 2． 5動態(tài)二進制樹算法流程 事實上，動態(tài)二進制樹對基本二進制樹的改進是基于如下考慮的，在基本二進制樹的分析過程中可見，算法的核心部分即新命令參數(shù)的生成，是根據(jù)是否發(fā)生碰撞，以及碰撞位來決定的，特別是新 Request 命令參數(shù)的生成是由碰撞的起始位來確定的，而碰撞的起始位的得到只需要應(yīng)答器序列號中包括碰撞起始位在內(nèi)的部分位即可，把這些位稱為序列號的有效位，同樣，新 Request 命令參數(shù)也為包括碰撞起始位 (設(shè)為 0)在內(nèi)的部分位，綜合如下：若選擇高位加碰撞起始位(設(shè)為 0)，則算法為應(yīng)答器序列號 對應(yīng)位小于這些位的數(shù)值者，返回剩余低位，若選擇碰撞起始位 (設(shè)為 0)加低位，則算法為應(yīng)答器序列號對應(yīng)位等于這些位的數(shù)值者，返回剩余高位，從而讀寫器的新 Request 命令參數(shù)與應(yīng)答器返回的序列號有效部分組合起來，可以得到一個完整的應(yīng)答器序列號。 (2)休眠命令 Sleep(SN)，該命令攜帶一個參數(shù) SN，應(yīng)答器接收到該命令，將自身的 SN與接收到的 SN 比較，若等 于，則該應(yīng)答器被選中，進入休眠狀態(tài)，也即是不再響應(yīng) Request 命令，除非該應(yīng)答器通過先離開讀寫器工作范圍再進入的方式重新上電，才可以再次響應(yīng) Request 命令。 2． 4 動態(tài)二進制樹防碰撞算法 2． 4． 1 算法思路 定義兩個具有普遍意義的命令來描述算法： (1)請求命令 Request( )，該命令攜帶一個參數(shù) SN，長度為，應(yīng)答器接收到該命令，將自身的 SN中的前 1～ x位與接收到的比較，若兩者相等，則該 答器返回其 SN 的剩余位給讀寫器。 本文中，定義根據(jù)第一個思路得來的算法為動態(tài)二進制樹，它的一個典型應(yīng)用為 ISOl4443 TYPEA 二進制樹搜索算法。所以，要改善二進制樹算法的性能，就必須從這兩點著手，現(xiàn)有的二進制樹搜索算法有很多種，它們都是在基本二進制樹搜索算法的基礎(chǔ)上加以改進得來的，根據(jù) 前 述分析，主要的改進思路有兩個 ： (1)減少每次通信過程中的數(shù)據(jù)傳輸位數(shù)。 假設(shè)有兩個應(yīng)答器，則讀寫器發(fā)送命令，兩個應(yīng)答器響應(yīng)，發(fā)生碰撞，為第一次過程，該時間為： 讀寫器修改命令參數(shù)，發(fā)出命令，僅一個應(yīng)答器響應(yīng)，則識別出該應(yīng)答器， 這一次過程時間與前一次一致，讀寫器再發(fā)送命令，最后一個應(yīng)答器響應(yīng)，得到 識別，時間也是一樣的，則總時間為： 當(dāng)有 n個應(yīng)答器時，假設(shè)識別總時間為： 則當(dāng) n+1 個應(yīng)答器時，讀寫器首先發(fā)送命令，應(yīng)答器全體響應(yīng)，發(fā)生碰撞，這個過程時間為： 讀寫器修改 命令參數(shù)，發(fā)出命令， k 個應(yīng)答器響應(yīng)，余下 p 個不響應(yīng)， k+p=n+l，則識別出該 k 個應(yīng)答器需要時間為： 再識別余下 p 個需要時間為： 則這兩者時間之和為： 加上前一次的． t1+t2，總時間為： 19 得證。 通信時間 t定義為數(shù)據(jù)交換的時間，也即是命令執(zhí)行的時間。也即是二進制樹的節(jié)點數(shù)目。循環(huán)次數(shù) 定義為在整個防碰撞循環(huán)過程中的循 18 環(huán) 輪次，也即是二進制樹的遍歷次數(shù)。 (12)讀寫器發(fā)送 Sleep(1ll 01101)命令，所有應(yīng)答器響應(yīng)，將自身序列號與該 SN(11101l01)比較，其中 T4(1l1 01101)的序列號等于該值，則 T4 執(zhí)行該命令，進入休眠狀態(tài)，即除非重新上電，否則不再響應(yīng) Request 命令。 (10)讀寫器發(fā)送 Sleep(10101101)命令，所有應(yīng)答器響應(yīng)，將自身序列號與該 SN(10101101)比較，其中 T2(10101101)的序列號等于該值，則 T2執(zhí)行該命令，進入休眠狀態(tài)，即除非重新上電，否則不再響應(yīng) Request 命令。 (8)啟動第三輪循環(huán)，讀寫器發(fā)送 Request(11111111)命令，除 T1， T3 外所有應(yīng)答器響應(yīng)該命令，將自身序列號與該 SN(1111ll11)比較，均小于該值，于是所有應(yīng)答器均返回自身序列號給讀寫器，因為序列號的唯一性，應(yīng)答器返回的序列號在讀寫器接收端發(fā)生碰撞，讀寫器檢測到返回數(shù)據(jù)為 1X101101，其中 x表示該位發(fā)生了碰撞，讀寫器做如下處理：將碰撞起始位 D7 位置 0，低于該位者不變，高于該位者置 1，得到 10101101，作為下一次 Request 命令攜帶的參數(shù)值，即 Request(10101101)。 (6)讀寫器發(fā)送 Request(11110101)命令，．除 Tl外所有應(yīng)答器響應(yīng)該命令，將自身序列號與該 SN(11l10101)比較，其中 T3(1l010l01)的序列號小于該值，則 T3 返回自身序列號給讀寫器，在讀寫器接收端不發(fā)生碰撞，讀寫器檢測到返回數(shù)據(jù)為 110l0101，讀寫器做如下處理：將該數(shù)值作為下一次 Sleep 命令攜帶的參數(shù)值，即 Sleep(11010101)。 (4)讀寫器發(fā)送 Sleep(10100101)命令，所有應(yīng)答器響應(yīng)該命令，將自身序列號與該 SN(10l00111)比較，其中 T1(10l00101)的序列號等于該值，則 T1 執(zhí)行該命令，進入休眠狀態(tài)，即除非重新上電，否則不再響應(yīng) Request 命令。 (2)讀寫器發(fā)送 Request(11110101)命令，所有應(yīng)答器響應(yīng)該命令，將 自身序列號與該 SN(11110l01)比較，其中 T1(10l00101)， T3(1l010101)的序列號小于該值，則 Tl， T3 返回自身序列號給讀寫器，在讀寫器接收端發(fā)生碰撞，讀寫器檢測到返回數(shù)據(jù)為 1XXX0l01，讀寫器做如下處理：將碰撞起始位 D5 位置 0，低于該位者不變，高于該位者置 l，得到 11l00l01，作為下一次 Request 命令攜帶的參數(shù)值，即 Request(11100101)。 假設(shè) RFID系統(tǒng)中有一個讀寫器 R，四個應(yīng)答器 Tl(10100101)， T2 16 (10l01101)， T3(11010101)， T4(11101101)，在某一時刻，四個應(yīng)答器 同時進入讀寫器的工作范圍之