專利名稱：一種汽車專用的無源超高頻rfid電子標(biāo)簽芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于無線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高性能、高安全性的汽車專用無源超高頻RFID電子標(biāo)簽芯片。
背景技術(shù)：
射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)，是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的六大基礎(chǔ)技術(shù)之一，具有對(duì)物體信息自動(dòng)識(shí)別獲取、修改的功能，可以對(duì)車輛、駕駛員信息進(jìn)行快速有效的識(shí)別與管理。如果作為汽車的唯一身份標(biāo)識(shí)，與車輛固聯(lián)一體，應(yīng)用于道路交通管理領(lǐng)域，RFID 標(biāo)簽芯片就必須考慮跨領(lǐng)域、跨業(yè)務(wù)流程的資源型服務(wù)特性，在各個(gè)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)要具備獨(dú)立的工作能力和服務(wù)能力，并能夠滿足RFID系統(tǒng)安全性、可靠性的要求。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)無源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的應(yīng)用主要集中在物流和物品管理領(lǐng)域，這些標(biāo)簽芯片定位于低成本，使用壽命短，內(nèi)存容量小且不支持分區(qū)管理，讀寫器和標(biāo)簽間的通信采用明文傳輸，標(biāo)簽對(duì)讀寫器無認(rèn)證機(jī)制。這些標(biāo)簽芯片采用的空中接口協(xié)議， 都是采用一些通用的協(xié)議，在大規(guī)模應(yīng)用中會(huì)存在隱患。上述缺陷使得現(xiàn)有的標(biāo)簽芯片無法滿足道路交通管理的實(shí)際需求。因此迫切需要一種高性能、高安全性的汽車專用無源超高頻RFID電子標(biāo)簽芯片滿足道路交通管理的實(shí)際需求。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)目前無源超高頻RFID標(biāo)簽芯片無內(nèi)存管理、安全性差等問題，本實(shí)用新型公開了一種汽車專用的無源超高頻RFID電子標(biāo)簽芯片結(jié)構(gòu)。通過本實(shí)用新型能夠解決了現(xiàn)有芯片存在的問題，滿足在道路交通管理領(lǐng)域中應(yīng)用的需求。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案一種汽車專用的無源超高頻RFID電子標(biāo)簽芯片，所述RFID電子標(biāo)簽芯片包括前端，基帶和存儲(chǔ)單元三部分，所述前端通過基帶連接于存儲(chǔ)單元，所述前端包括射頻前端和模擬前端，所述基帶包含協(xié)議處理模塊、安全模塊和控制模塊，所述存儲(chǔ)單元包含用戶內(nèi)存區(qū)和其他內(nèi)存區(qū)，所述射頻前端連接于模擬前端和協(xié)議處理模塊，所述模擬前端連接于協(xié)議處理模塊、安全模塊和控制模塊，所述控制模塊連接于協(xié)議處理模塊和安全模塊，所述協(xié)議處理模塊與安全模塊相接。進(jìn)一步的，所述用戶內(nèi)存區(qū)進(jìn)行物理分區(qū)或者分區(qū)合并。再進(jìn)一步的，所述每個(gè)用戶內(nèi)存區(qū)包含控制區(qū)、密鑰區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)。根據(jù)上述方案形成的本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn)(1)通過特定的協(xié)議處理模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)自主協(xié)議要求的指令處理以及擴(kuò)展的安全指令處理；(2)在基帶中集成安全模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)讀出或者寫入存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)的加/解密操作和讀寫器與標(biāo)簽芯片的雙向安全認(rèn)證；[0014](3)三種工作模式滿足不同用戶、不同應(yīng)用環(huán)境下對(duì)芯片的安全性需求。工作模式 1-標(biāo)準(zhǔn)模式無安全流程，數(shù)據(jù)流不經(jīng)過安全模塊處理，安全模塊關(guān)斷；工作模式2-普通安全模式安全模塊開啟，只進(jìn)行讀寫器和標(biāo)簽芯片的雙向安全認(rèn)證；工作模式3-高級(jí)安全模式安全模塊開啟，除進(jìn)行讀寫器和標(biāo)簽芯片的雙向安全認(rèn)證外，還對(duì)讀出或者寫入存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行加/解密操作；(4)用戶內(nèi)存區(qū)在芯片出廠后，能通過執(zhí)行內(nèi)存管理指令來進(jìn)行物理分區(qū)或者分區(qū)合并；(5)本實(shí)用新型有效的解決了現(xiàn)有芯片在內(nèi)存、安全性等方面上的問題，滿足在道路交通管理領(lǐng)域中應(yīng)用的需求。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。

圖1為本實(shí)用新型標(biāo)簽芯片的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型標(biāo)簽芯片在標(biāo)準(zhǔn)模式下的控制流程圖；圖3為本實(shí)用新型標(biāo)簽芯片在普通安全模式下的控制流程圖；圖4為本實(shí)用新型標(biāo)簽芯片在高級(jí)安全模式下的控制流程圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。參見圖1，本實(shí)用新型提供的汽車專用的無源超高頻RFID電子標(biāo)簽芯片101，由三個(gè)核心模塊組成前端102，基帶103和存儲(chǔ)單元104。其中前端102通過基帶103連接于存儲(chǔ)單元104。前端102包括射頻前端105和模擬前端106 ；基帶103包含協(xié)議處理模塊107、安全模塊108和控制模塊109 ；存儲(chǔ)單元 104包含用戶內(nèi)存區(qū)111和其他內(nèi)存區(qū)112。射頻前端105連接于模擬前端106和協(xié)議處理模塊107，模擬前端106連接于協(xié)議處理模塊107、安全模塊108和控制模塊109，控制模塊109連接于協(xié)議處理模塊107和安全模塊108，協(xié)議處理模塊107與安全模塊108相接。這些模塊和單元都可以由具體的硬件芯片實(shí)現(xiàn)，通過能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的硬件芯片之間的連接，實(shí)現(xiàn)具體的標(biāo)簽芯片，但不限于此結(jié)構(gòu)。射頻前端105與標(biāo)簽天線直接相連，通過整流電路將標(biāo)簽天線中接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流能量，供芯片其他模塊所用；同時(shí)通過包絡(luò)檢波電路從射頻輸入信號(hào)中提取有用信息，進(jìn)行包絡(luò)檢波，恢復(fù)讀寫器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)信息供基帶103處理。模擬前端106的主要作用是將天線接收到的信號(hào)通過解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，并數(shù)字化得到基帶103處理所需的信息；另外，通過基準(zhǔn)及穩(wěn)壓電路產(chǎn)生標(biāo)簽芯片工作所需的參考電壓、參考電流、參考時(shí)鐘；通過上電復(fù)位及時(shí)鐘發(fā)生電路產(chǎn)生上電復(fù)位信號(hào)，并將這些信號(hào)與由射頻前端恢復(fù)出的數(shù)據(jù)信號(hào)一同送入基帶進(jìn)行處理。協(xié)議處理模塊107主要實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬前端106傳輸數(shù)據(jù)的解調(diào)和射頻前端105返回?cái)?shù)據(jù)的調(diào)制；完成對(duì)讀寫器指令的規(guī)則性驗(yàn)證判斷；處理協(xié)議要求的指令和擴(kuò)展的安全指令；并為協(xié)議的防碰撞機(jī)制和安全模塊108提供隨機(jī)數(shù)。協(xié)議處理模塊107在對(duì)射頻前端105返回?cái)?shù)據(jù)的調(diào)制時(shí)，通過射頻前端105的調(diào)制反射電路對(duì)標(biāo)簽天線進(jìn)行調(diào)制后反射發(fā)送回讀寫器。安全模塊108在片上集成，模塊內(nèi)部集成加密算法，能夠執(zhí)行自主協(xié)議要求的安全指令；該模塊具有三種不同的工作模式，在工作模式1-標(biāo)準(zhǔn)模式時(shí)關(guān)斷；在工作模式 2-普通安全模式時(shí)開啟，進(jìn)行讀寫器和標(biāo)簽芯片的雙向安全認(rèn)證；在工作模式3-高級(jí)安全模式時(shí)開啟，進(jìn)行讀寫器和標(biāo)簽芯片的雙向安全認(rèn)證和對(duì)讀出或者寫入存儲(chǔ)單元104數(shù)據(jù)的加/解密操作?？刂颇K109完成芯片工作模式的轉(zhuǎn)換和相應(yīng)操作，包括對(duì)存儲(chǔ)單元104的讀寫操作、對(duì)協(xié)議處理模塊107和安全模塊108的控制，以支持基帶103各功能的實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)單元104采用CMOS嵌入式NVM工藝實(shí)現(xiàn)。用戶內(nèi)存區(qū)111又劃分為多個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)由控制區(qū)113、密鑰區(qū)114和數(shù)據(jù)區(qū) 115三部分組成?？刂茀^(qū)113執(zhí)行來自基帶103的內(nèi)存分區(qū)或者合并指令，通過與安全模塊(108) 的數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)分區(qū)的讀寫認(rèn)證；密鑰區(qū)114存放分區(qū)讀寫認(rèn)證所需的密鑰；數(shù)據(jù)區(qū)115 存放數(shù)據(jù)。其他內(nèi)存區(qū)112存儲(chǔ)芯片的ID號(hào)、法定信息和生產(chǎn)信息等相關(guān)信息。上述方案形成的標(biāo)簽芯片，其控制運(yùn)行時(shí)根據(jù)安全模塊的工作模式實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽芯片進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)控制、普通安全控制和高級(jí)安全控制。參見圖2，標(biāo)簽芯片在標(biāo)準(zhǔn)模式下的控制流程如下(201)標(biāo)簽芯片進(jìn)入讀寫器射頻場(chǎng)區(qū)，由前端102內(nèi)的模擬前端106產(chǎn)生上電復(fù)位信號(hào)，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。(202)標(biāo)簽芯片通過接收到讀寫器的指令信號(hào)，經(jīng)過前端中射頻前端105和模擬前端106處理后傳輸給基帶103。(203)基帶103通過控制模塊109控制協(xié)議處理模塊107驗(yàn)證判斷該指令是否符合協(xié)議要求，如果“符合規(guī)則”，轉(zhuǎn)入步驟O04)；如果“不符合規(guī)則”，轉(zhuǎn)入步驟005)。(204)標(biāo)簽芯片執(zhí)行該條指令。(205)返回結(jié)果并結(jié)束本次通信。參見圖3，標(biāo)簽芯片在普通安全模式下的控制流程如下(301)標(biāo)簽芯片進(jìn)入讀寫器射頻場(chǎng)區(qū)，由前端102內(nèi)的模擬前端106產(chǎn)生上電復(fù)位信號(hào)，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。(302)讀寫器對(duì)標(biāo)簽芯片進(jìn)行安全認(rèn)證，如果“認(rèn)證通過”，轉(zhuǎn)入步驟(303)；如果 “認(rèn)證不通過”，轉(zhuǎn)入步驟(307)；(303)標(biāo)簽芯片接收讀寫器的指令信號(hào)，經(jīng)過前端中射頻前端105和模擬前端106 處理后傳輸給基帶103。(304)基帶103通過控制模塊109控制協(xié)議處理模塊107驗(yàn)證判斷該指令是否符合協(xié)議要求，如果“符合規(guī)則”，轉(zhuǎn)入步驟(305)；如果“不符合規(guī)則”，轉(zhuǎn)入步驟(307)。(305)標(biāo)簽芯片通過基帶中的安全模塊108對(duì)讀寫器進(jìn)行安全認(rèn)證，如果標(biāo)簽芯片對(duì)讀寫器的安全認(rèn)證“認(rèn)證通過”，轉(zhuǎn)入步驟(306)；如果標(biāo)簽芯片對(duì)讀寫器的安全認(rèn)證“認(rèn)證不通過”，轉(zhuǎn)入步驟(307)。(306)標(biāo)簽芯片執(zhí)行該條指令。(307)指令執(zhí)行完成后，返回結(jié)果并結(jié)束本次通信。參見圖4，標(biāo)簽芯片在高級(jí)安全模式下的控制流程如下(401)標(biāo)簽芯片進(jìn)入讀寫器射頻場(chǎng)區(qū)，由前端102內(nèi)的模擬前端106產(chǎn)生上電復(fù)位信號(hào)，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。(402)讀寫器對(duì)標(biāo)簽芯片進(jìn)行安全認(rèn)證，如果“認(rèn)證通過”，轉(zhuǎn)入步驟(403)；如果 “認(rèn)證不通過”，轉(zhuǎn)入步驟009)；(403)標(biāo)簽芯片接收讀寫器的讀/寫指令信號(hào)，經(jīng)過前端中射頻前端105和模擬前端106處理后傳輸給基帶103。(404)基帶103通過控制模塊109控制協(xié)議處理模塊107驗(yàn)證判斷該指令是否符合協(xié)議要求，如果“符合規(guī)則”，轉(zhuǎn)入步驟G05)；如果“不符合規(guī)則”，轉(zhuǎn)入步驟009)。(405)標(biāo)簽芯片通過基帶中的安全模塊108對(duì)讀寫器進(jìn)行安全認(rèn)證，如果標(biāo)簽芯片對(duì)讀寫器的安全認(rèn)證“認(rèn)證通過”，轉(zhuǎn)入步驟(406)；如果標(biāo)簽芯片對(duì)讀寫器的安全認(rèn)證 “認(rèn)證不通過”，轉(zhuǎn)入步驟009)。(406)基帶103和存儲(chǔ)單元104進(jìn)行用戶內(nèi)存區(qū)111分區(qū)的讀寫認(rèn)證，如果內(nèi)存分區(qū)的讀寫認(rèn)證“認(rèn)證通過”，轉(zhuǎn)入步驟(407)；如果內(nèi)存分區(qū)的讀寫認(rèn)證“認(rèn)證不通過”，轉(zhuǎn)入步驟(409)。(407)通過基帶103中安全模塊108對(duì)讀出或者寫入存儲(chǔ)單元104的數(shù)據(jù)進(jìn)行加
/解密操作。(408)數(shù)據(jù)加/解密完成后，標(biāo)簽芯片執(zhí)行讀/寫指令。(409)指令執(zhí)行完成后，返回結(jié)果并結(jié)束本次通信。通過上述方案形成的標(biāo)簽芯片工作于840-845MHZ頻段，通過自主空口協(xié)議、多模工作方式和低功耗設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離讀寫；利用片上集成的安全模塊，保障芯片和讀寫器間的通信安全和芯片內(nèi)存中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)安全；通過大容量?jī)?nèi)存和內(nèi)存管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)面向多用戶，提供現(xiàn)場(chǎng)直接服務(wù)的能力。該芯片可作為汽車的唯一身份標(biāo)識(shí)，應(yīng)用于道路交通管理領(lǐng)域。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種汽車專用的無源超高頻RFID電子標(biāo)簽芯片，其特征在于，所述RFID電子標(biāo)簽芯片包括前端，基帶和存儲(chǔ)單元三部分，所述前端通過基帶連接于存儲(chǔ)單元，所述前端包括射頻前端和模擬前端，所述基帶包含協(xié)議處理模塊、安全模塊和控制模塊，所述存儲(chǔ)單元包含用戶內(nèi)存區(qū)和其他內(nèi)存區(qū)，所述射頻前端連接于模擬前端和協(xié)議處理模塊，所述模擬前端連接于協(xié)議處理模塊、安全模塊和控制模塊，所述控制模塊連接于協(xié)議處理模塊和安全模塊，所述協(xié)議處理模塊與安全模塊相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車專用的無源超高頻RFID電子標(biāo)簽芯片，其特征在于，所述用戶內(nèi)存區(qū)進(jìn)行物理分區(qū)或者分區(qū)合并。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車專用的無源超高頻RFID電子標(biāo)簽芯片，其特征在于，所述每個(gè)用戶內(nèi)存區(qū)包含控制區(qū)、密鑰區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種汽車專用的無源超高頻RFID電子標(biāo)簽芯片，該標(biāo)簽芯片主要包含射頻前端、模擬前端、協(xié)議處理模塊、安全模塊、控制模塊以及存儲(chǔ)單元。本實(shí)用新型利用片上集成的安全模塊，保障芯片和讀寫器間的通信安全和芯片內(nèi)存中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)安全；通過大容量?jī)?nèi)存和內(nèi)存管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)面向多用戶，提供現(xiàn)場(chǎng)直接服務(wù)的能力。該芯片可作為汽車的唯一身份標(biāo)識(shí)，應(yīng)用于道路交通管理領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G06K17/00GK202102477SQ201120224569
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者邵軻 申請(qǐng)人:公安部第三研究所