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Blockdiagramm des EPC-Gen2-konformen UHF-RFID-Chip EM4325.
Anwendung als BAP-Tag (battery-assisted passive) oder embedded Applikation mit dem EM4325 als SPI-Master und einer anderen Komponente als SPI-Slave.

RFID-Tag, -Schnittstelle oder -Modem

Die vielleicht wichtigsten Alleinstellungsmerkmale des UHF-RFID-Chip EM4325 sind die programmierbare Externschnittstelle für eine Hilfsfunktion und der 4-bit-I/O-Port. Diese Schnittstellen öffnen die Tür zu hochentwickelten Anwendungen, in denen das Bauelement wahlweise als RFID-Tag oder als RFID-Schnittstelle oder -Modem für Embedded-Anwendungen betrieben werden kann.

Der RFID-IC EM4325 von EM Microelectronic ist ein High-Tech-Produkt, das herkömmliche Gen2-Chips hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Funktionalität weit übertrifft. Er arbeitet im UHF-Frequenzbereich und ist mit den folgenden Standards konform: ISO/IEC 18000-6 Type C und Type D (TOTAL), EPC Class 1 Gen2 / EPC Class 3 Gen2, AIAG B-11 und ATA 2000.

Die BAP-RFID-Technologie, die in diesem Bauelement zur Anwendung gelangt, kombiniert die Vorteile passiver RFIDs – geringere Komplexität, einfachere Kommunikationsprotokolle und niedrigere Kosten – mit der wesentlich größeren Lesereichweite und robusteren Kommunikation aktiver RFIDs. Der IC kann wahlweise im BAP- oder rein passiven Modus betrieben werden. In BAP-Anwendungen sorgt ein intelligentes Power-Management für eine längere Batterielaufzeit. Die integrierte Schaltung ermöglicht es außerdem, das Ein-/Ausschaltzeitverhältnis zu programmieren, und kann bei zu großer Entfernung zwischen Funketikett und Lesegerät automatisch vom passiven auf den batterieunterstützten Modus umschalten (und umgekehrt). Zudem bietet der IC einen Ultra-Low-Power-Modus (ULP), der vom Lesegerät durch einen einfachen Befehl aktiviert oder deaktiviert werden kann. Dieser ULP-Modus schont die Batterie, wenn das Etikett über einen längeren Zeitraum gelagert wird.

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EM Microelectronics

Der EM4325 enthält einen schnellen, nichtflüchtigen 4-KBit-EEPROM und unterstützt sowohl ISO- als auch EPC-Datenstrukturen, die mit dem EPCglobal Tag Data-Standard, Version 1.6, konform sind. Durch die einprogrammierte fortlaufende Seriennummer (UID, Unique Identifier) lässt sich der Chip eindeutig identifizieren.

Die Temperatur wird durch einen integrierten Temperatursensor mit einem Messbereich von –40 bis +64 °C überwacht. Auch im passiven Modus kann die von dem Sensor gemessene Temperatur vom Lesegerät abgefragt werden. Der Chip kann zudem so programmiert werden, dass er sich selbst überwacht und einen Alarm auslöst, wenn die vom Entwickler vorgegebenen Temperaturgrenzwerte über- oder unterschritten werden. Der Sensor kann außerdem für Simple Sensor Data Reporting im ISO/IEC 18000-6/24753-Format konfiguriert werden.

Die vielleicht wichtigsten Alleinstellungsmerkmale des EM4325 sind eine programmierbare Externschnittstelle für eine Hilfsfunktion und ein 4-bit-I/O-Port. Diese Schnittstellen öffnen die Tür zu hochentwickelten Anwendungen, in denen das EM4325 wahlweise als RFID-Tag oder als RFID-Schnittstelle oder -Modem für Embedded-Anwendungen betrieben werden kann. Die Hilfsfunktionsschnittstelle lässt sich als Eingang oder Ausgang konfigurieren und beispielsweise dazu benutzen, Manipulationen zu erkennen oder externe Geräte über HF-Ereignisse zu benachrichtigen. Der 4-bit-I/O-Port ist so programmierbar, dass er vier diskrete Signale unterstützt, oder als Serial Peripheral Interface (SPI) fungiert, die als SPI-Master oder -Slave konfiguriert werden kann.

Der EM4325 ist als ungehäuster Chip und im 8-poligen Jedec-TSSOP erhältlich. Durch seine reichhaltige Funktionsausstattung eignet er sich besonders zur Echtzeitüberwachung verderblicher Waren oder als EPC-Gen2-RFID-Schnittstelle oder -Modem für Embedded-Anwendungen. Nachfolgend einige Beispiel.

Standardisiertes Supply-Chain-Management

EPC Gen2 wurde mit dem Ziel entwickelt, einen Standard für RFID-Tags zu schaffen, die in Supply-Chain-Anwendungen (beispielsweise Lagerbestandsüberwachung) eingesetzt werden. Der EM4325 ist voll-konform mit diesem Standard. Er bietet zudem zusätzliche Sicherheitsfunktionen wie zum Beispiel die fest einprogrammierte, nicht manipulierbare eindeutige ID, die das Klonen von Chips zuverlässig verhindert, und einen 32-Bit-Passwortschutz für den externen Zugriff auf den Chip. Der IC kann wahlweise im rein passiven Modus oder, bei größeren Leseentfernungen, im BAP-Modus betrieben werden.

Supply-Chain-Temperaturüberwachung

Im BAP-Modus kann der Temperatursensor im EM4325 für Selbstüberwachungsfunktionen genutzt werden, beispielsweise um Unterbrechungen der Kühlkette zu melden. Bei jeder Warenübergabe kann der bisherige Temperaturverlauf schnell und einfach abgefragt werden, um die Qualität und Sicherheit der erhaltenen Ware (beispielsweise Lebensmittel oder Medikamente) zu gewährleisten. Das erhöht die Rentabilität und trägt zur Frischhaltung der Produkte bei.

Elektronische Fahrzeugidentifizierung (EVI)

Die BAP-Technologie ist im Vergleich zu aktiven RFIDs wesentlich kostengünstiger und bietet zugleich eine hervorragende Weitbereich-Leseperformance, auch bei Regen. Im BAP-Modus bietet das EM4325 eine Leseempfindlichkeit von -31 dBm auf der Chip-Ebene; das entspricht in der Praxis einer Reichweite von über 50 m. Für den Einsatz an schnellen Fahrzeugen können EM4325-Tags auch für das ISO/IEC-18000-6-Type-D-Protokoll (TOTAL) konfiguriert werden. TOTAL ist ein für schnellstmögliche Tag-Erkennung und -Identifizierung optimiertes Tag-talk-first-Protokoll.

Konfiguration und Steuerung von Waren

Das EM4325 kann als integrierte RFID-Schnittstelle oder -Modem in einem komplexeren System (zum Beispiel auf einer Leiterplatte eines elektronischen Gerätes) integriert werden; durch den internen 4-KBit-Speicher kann es als Gen2-konformer Kommunikationskanal für Konfiguration des Gerätes dienen. Spezifische Parameter (beispielsweise Pairing-Informationen zu Wireless-Produkten) könnten in Produkte einprogrammiert werden, die bereits verpackt, aber noch nicht an die Betriebsspannung angeschlossen sind. Nach dem Auspacken und Einschalten des Produkts könnte es diese Parameter über die SPI-Schnittstelle aus dem Embedded-Tag auslesen. Darüber hinaus ergeben sich durch die Verfügbarkeit eines RFID-Tags, das nicht einfach nur an einem Gegenstand angebracht, sondern in ihn eingebaut ist und mit Consumerelektronik-Produkten unterschiedlichster Art kommunizieren kann.

Manipulationserkennung

Der RFID-Chip EM4325 kann so konfiguriert werden, dass es einen Siegelbruchsensor unterstützt, der erkennt, wenn ein Siegelstreifen beschädigt oder entfernt wurde. Der EM4325 ist ein idealer Baustein für eine Vielzahl von e-seal- (elektronisches Siegel) Anwendungen, darunter Container-Sicherheitssysteme oder Zugangskontrolle bei Sport- oder kulturellen Veranstaltungen mithilfe personengebundener RFID-Armbänder.

RFID für problematische HF-Umgebungen

Im BAP-Modus bietet das EM4325 eine erhöhte Lesezuverlässigkeit beim massenhaften Ablesen von RFIDs über größere Entfernungen oder in „funktechnisch problematischen“ Umgebungen mit hohen Flüssigkeits- oder Metallanteilen und/oder starken HF-Störsignalen.