EM4124 – UHF RFID čip s certifikací EPC

Na jaře letošního roku byl společností EM Microelectronic představen obvod EM4124, na jehož vývoji se podíleli i vývojáři z pražské firmy ASICentrum. Součástí uvedení na trh byla i informace, že EM4124 získal certifikaci od EPCglobal (EPCglobal Interoperability Certification).

Standardy

EM4124 funguje podle protokolu EPCglobal Class 1 generation 2 UHF (zkráceně se používá označení Gen2). Tento standard definuje fyzické a strukturální požadavky na systémy s RFID čipy pracující v UHF frekvenčním pásmu 860–960 MHz. Jak je známo, každý takový systém se skládá z čtečky (používá se spíše označení „reader“) a tagu (nebo též „label“).

Obr. 1 Typická pracovní konfigurace

EM4124 rovněž splňuje normu ISO/IEC 18000-6C Type C and Type D (protokol TOTAL). Tento zjednodušený protokol je vhodný pro aplikace vyžadující rychlou detekci většího množství pohybujících se objektů bez nutnosti implementace antikolizního mechanizmu na straně čtečky.

Popis EM4124

EM4124 je využíván v pasivních aplikacích s UHF transpondérem pracujících ve frekvenčním pásmu 860–960 MHz. Dosahuje vysoké úrovně citlivosti čtení –19 dBm na úrovni čipu, která odpoví dá citlivosti –21 dBm na úrovni tagu (pro dipól se ziskem 2 dBi); výsledkem je nejdelší čtecí vzdálenost ve své třídě.

Obr. 2 Blokový diagram

EM4124 je napájený pomocí RF energie, kterou vysílá reader. K zajištění unikátnosti a plné sledovatelnosti je každá součástka dodávána s unikátním 64bitovým identifikátorem (TID/UID) naprogramovaným a uzamčeným výrobcem, který nelze měnit.

Organizace paměti

Paměť EM4124 je rozdělena do 3 částí podle EPCglobal standardu: rezervované, TID a EPC. 64bitový identifikátor TID/UID je výrobcem naprogramován a uzamčen během výroby ještě před dodáním uživateli, což garantuje jedinečnost každé součástky a společně s kódem EPC i zvýšenou ochranu proti klonování. Pomocí speciálního příkazu má uživatel rychlý přístup k UID identifikátoru, aby si tuto jedinečnost mohl ověřit.

Obr. 3 Čip s rozměry a umístěním pinů

Čip obsahuje 256 bitů non-volatilní paměti umožňující podporu datových struktur ISO a EPC; 112bitový EPC kód, 32bitové „kill“ heslo a 32bitové přístupové heslo mohou být naprogramované uživatelem.

Způsob kódování

Pro součástky Gen2 firma EM Microelectronics používá tzv. Multi-vendor Chip-based Serialization (MCS). Každá součástka pak má tzv. Serialized Global Trade Item Number (SGTIN), což je u RFID jakási obdoba čárového kódu rozšířená o unikátní sériové číslo uložené v paměti TID.

Tento způsob serializace čipů používají i jiní výrobci Gen2 čipů. Délka sériového čísla MCS je 38 bitů a odpovídá délce sériového čísla používaného pro kódovací schéma SGTIN-96. 3 bity z tohoto čísla zabírá hlavička s identifikací výrobce a zbývajících 35 bitů slouží pro unikátní identifikaci čipů jednotlivých výrobců.

Stav při dodání

Výrobce dodává součástku v následujícím stavu:

• Přístupové heslo a „kill“ heslo se dají přečíst i přepsat.
• Unikátní identifikační kód UID/TID je naprogramovaný a uzamčený.
• Paměť EPC je uzamčena s přednastaveným 96bitovým EPC kódem; jeho hodnotu lze přepsat se znalostí přístupového hesla.

Příkazy

Jsou definovány 3 typu příkazů: povinné, volitelné a zákaznické. EM4124 podporuje všechny povinné příkazy a z volitelných pak příkaz ACCESS; funkce těchto příkazů jsou popsány ve standardu EPCglobal Class-1 Gen-2. Zákaznický příkaz GetUID umožňuje tazateli jedním pokynem přečíst 64bitový TID/ UID kód.

Použití

Nejčastěji se EM4124 používá při řízení zboží a zásob v dodavatelských řetězcích, pro stanovení a sledování polohy a pohybu, identifikaci předmětů, osob a zvířat, označování identity a pravosti výrobků, kontrolu přístupu a kontrolu majetku. Praktickým příkladem použití jsou identifikační a ochranné tagy se zabudovaným EM4124, viz obrázek 4.

Obr. 4 Příklad tagu s EM4124

Praktický příklad použití

Čip EM4124 používá přední světový výrobce v oblasti pomůcek pro označování a balení výrobků, firma Avery Dennison, pro tagy určené k provozu v obtížných podmínkách z hlediska RFID. Nová řada tagů (respektive tzv. inlays, tj. RFID čipů spojených s anténou a umístěných v tenké průhledné fólii) AD-234eM, AD-382eM a AD-319eM s integrovaným EM4124 je zaměřena na aplikace vyžadující větší odolnost na všití do oděvů a na výrobky vystavené zvýšenému namáhání v různých automobilových a průmyslových aplikacích.

Například firma Gerry Weber pro zvýšení přesnosti evidence zásob a lepší prevenci ztrát všívá tyto tagy do oděvů již během výroby; nehrozí tak jejich pozdější poškození nebo náhodné či úmyslné odstranění. Jednotlivé kusy oděvu je pak možné sledovat během jejich distribuce, ve skladu, v prodejně a u východu z prodejny lze kontrolovat vyřazení prodaného kusu z evidence.

Dostupnost

EM4124 je k dispozici v nařezaných křemíkových plátcích, připravuje se i pouzdro DFN04. Ukázkové tagy (inlays) je možné získat na vyžádání.

EM4126 – varianta čipu E M4124

EM Microelectronic nabízí i klon, který se od EM4124 liší v těchto parametrech:

• velikost EPC banky
• přístupové a kill heslo zamčené s hodnotou = 0
• nepodporuje TOTAL (ISO/IEC 18000-6D)

EM4126 je k dispozici v nařezaných plátcích.

(Článek byl napsán s využitím materiálů poskytnutých firmami EM Microelectronic, ASICentrum spol. s r. o. a Avery Dennison.)