EPC协议

一直不是十分清楚RFID tag 和reader的交互过程，现在简要翻译一下EPC协议中相关的概念。

sessions and inventoried tags:

双方的交互有四个会话（S0,S1,S2,S3）,tag在一次盘点中能且仅能参加一个会话，会话存在的意义是多个阅读器对同一个tag集合的盘点。当有多个阅读器时，这些阅读器可以通过不同的会话对同一个tag集合盘点，每个tag可以独立的为四个会话保持盘点标志位（inventoried flag），这个标志位包括两个值，A和B，在每个inventory round开始的时候，reader选择状态为A或者B的tags进行盘点，当完成对一个tag的盘点之后，reader会发送一个命令导致tag反转标志位，下面是一个例子

interrogator#1对所有的tags盘点完之后,下一轮的盘点将使标签从B反转到A。

对于一个杂乱的tag集合，在盘点之前tag某个会话的inventoried flag可能不统一，其实是这样的，对于session0，tags在power up之后会将flag首次设置成A,其他的session这里暂时不讨论。也就是说每次power up都会将flag重置为A

selected flag:

selected flag(SL)应该是用于选定标签子集？？这个不是很清楚。由reader Select命令设置，设置为真或为假，reader的query命令还有一个参数Sel(这个参数不是Select命令的一部分)，通过这个参数reader可以选择只对SL声明为真（或者假）的tag子集进行盘点或者忽略这个标志位，对所有标签盘点。tag的SL在断电情况下会保持一定时间，超过这个时间，再次power up时会重置为假，否则保持原值。

tags states and slot count:

EPC协议中tag必须实现几个元状态，简要介绍如下

1、ready state：

该状态也叫保持状态，tag power up之后当没有被kill也没有开始被盘点的时候处于这个状态，等待Query命令，如果session 和Sel相匹配就会产生一个Qbits 的随机数，作为应答slot，如果值为0则进入reply状态，否则进入arbitrate状态，tag在除killed状态之下任何状态断电，当再次充电时将进入ready状态。

2、arbitrate状态：

标签进入盘点期间而且slot值不为0将进入该状态，在该状态下，每次收到QueryRep命令时将会把slot减一，当slot值为0()X0000)时进入reply状态，当标签应答完毕后，QueryRep将会使slot counter继续减一变为0XFFFF,然后再次进入arbitrate状态。

3、reply状态：

进入该状态后tag将发送RN16数据，如果收到有效的ACK命令则变为acknowlege状态，如果没有收到有效的ACK或者收到ACK 但是带有错误的RN16(reader 也将产生相同的RN16数值作为ACK的参数返回)则返回到arbitrate状态。（然后呢？slot counter会怎么样）此时的slot counter应该还是0x0000,在arbitrate等待，直到下次的QueryRep，这样的话标签在本轮盘点中好像会失去应该的机会。

4、acknolege state:

在该状态下如果标签判断收到的ACK是否包含正确的RN16，如果正确将会将应用数据发送给reader，否则进入arbitrate状态。

5、open state:

进入acknowlege状态后续动作完成之后，如果 access password不为0,则在收到Req_RN后进入open状态，发送RN16,,在该状态下tag不会进入acknowlege状态，但是可以根据收到的命令进入其他状态，比如在此状态下，如果收到正确ACK命令将会重新发送应用数据。

6、Secured state:

处于acknowledge状态的标签如果password=0则在收到Req_RN命令之后进入secured状态，发送新的RN16……

7、killed state：

处于open状态或者secured状态的tag如果收到kill命令将会进入killed 状态，kill命令将永久使标签失能，即标签永久废掉，不可恢复

8、slot counter：

标签拥有15bits的slot counter，当标签受到Query或者QueryAdjust命令时将重新加载一个0-2的Q次方-1的值，Query会设置初始的Q,QueryAdjust可以修改Q

在每一轮盘点过程中（包括Query和QueryRep）,每个标签都会若干次将slot减一，当为0时应答，应答之后的标签以及没有收到reader确认的标签将会进入保持在arbitrate状态（会重复对这个tag盘点吗？？？），在下一轮盘点（收到QueryRep命令）时将会把slot couter 从0x0000重置为0xFFFF.****感觉这段讲述不是很清楚

下面附上状态转移图：

标签集的管理：

reader使用3个基本的操作管理标签集，Select，inventory和 Aceess.

a) Select:该操作包括Select命令和Challenge命令，主要用于选定标签集然后进行盘点或者认证

b)Inventory:该操作用于识别tag

c) Access:该操作对标签进行读写

下面稍微详细介绍部分内容

Select操作下的Select和Challange命令是唯一两个在inventory之前的命令，两个命令之间不是互斥的，前者是强制的，后者是可选的。

在inventory操作之前，Select操作会选定特定的标签集，选定的标准由用户决定，可实现并集，交集和非操作，其中并集和交集可以通过连续发送Select命令实现（？？？怎么实现）Select命令可以声明标签的SL标志位（SL,~SL,或者取消），或可以设置inventoried状态位。但是两者好像不能同时设置

具体的Select包括Target，Action，MemBank, Pointer, Length,Mask,Truncate等参数，Target和Action要么修改SL要么修改inventoried flag。Membank用于选定memory bank.Pointer,length标志memory bank的位置和范围，Mask长度为length的bit串，用于和特定的memory range 比较（什么意思没明白）。Truncate用于设定标签发送完整的EPC,还是仅仅是EPC的一部分。

Inventorying 包括Query，QueryAdjust, QueryRep,ACK,NACK等命令。Query发起一轮盘点，该命令包含一个设定slot counter的Q参数，被选定的标签在随机选择一个值加载到slot counter中，slot counter为0的标签转到reply状态应答，非0的标签转到arbitrate状态等待QueryAdjust(为什么会转到这个状态)或者QueryRep。假设只有一个标签应答，具体的流程如下：

a)  tag发送RN16

b) reader 发送ACK命令包含RN16

c) tag 进入acknowledge状态发送数据

d) reader 发送QueryRep命令使得标签invecntoried flag反转然手进入ready状态，隐含导致另一个标签开启和reader的对话。然后重复a。

如果标签在b阶段规定的时间内未收到ACK或者收到ACK但是RN16错误将会返回arbitrate状态，对于a中出现多标签的情况，reader将会在waveform层次检验冲突的发生，从中识别出某个标签，其他标签返回arbitrate状态。在任何时刻reader都可以发送NAK,标签收到该命令将会返回arbitrate状态而不改变inventoried flag。reader的Query命令开启盘点之后可能会发起一个或以上QueryAdjust或者QueryRep命令，QueryAdjust重复Query但不会引入新的tag（这个是由Query决定的）。

在arbitrate或者reply状态的标签在收到QueryAdjust命令将会调整Q并重新加载slot counter。在arbitrate的所有标签每次收到QueryRep命令都会将slot counter减一，当slot counter=0时进入reply状态，slot counter为0 的标签，应答完毕或者没有被确认返回arbitrate状态保持slot为0，并在下次的QueryRep命令时将slot counter减一变成0xFFFF（疑问，在这种情况下标签将会在本轮盘点中再次获得被查询的机会，只是延后到最后时隙，问题是多个标签发生这种情况的话最后一个时隙会出现多个标签，这样在最后的时隙只能有一个标签应答，其他的怎么办？？？或者就没有机会应答，因为reader已经开始了若干时隙，剩余的时隙小于0xFFFF），实际上这种情况下标签本轮不在应答，直到下一轮。

如果标签是在acknowlege,open或者secured状态收到Query且session匹配命令将重新开启新一轮的盘点，这时标签将反转inventoried flag然后进入ready，arbitrate或者reply状态，否则inventoried flag不变

下面举一个例子说明上述过程：

假设64个标签充电进入ready状态，，Select命令选定其中16个标签子集，在假设有12个标签的invecntoried 状态为A,Query 命令发送并携带参数(SL,Q=4,S0,A),12标签每个选个一个时隙。一个query结果分为三种情况

1）没有标签应答。reader重新发送Query，或者QueryAdjust或者QuqeryRep

2) 有一个标签应答，可能走完正常的流程也可能在收到ACK之后，reader发送QueryAdjust或者QueryRep命令，然后反转标签的inventory flag（疑问，这两个命令会反转inventoried flag 吗）

3） 多个标签应答。reader尝试解析出来其中一个，其他的reader发送QueryAdjust或者QueryRep命令或者NAK,没有识别的标签一般返回arbitrate状态

accessing individual tags:

当reader对tag ACK之后可能会访问tag，访问命令包括Req_RN,Read,Write,Kill,Acess,BlockWrite,BlockErase, ReadBuffer等等，访问命令将使标签从acknowledged状态进入open或者secured状态。首先reader发送Req_Rn命令，tag产生一个并保存一个新的RN16，发送给reader。

NAk命令不会改变inventoried flag。

下面是标签典型的响应过程

下面是Q参数生成算法

由上图可知当标签集合很大的时候，Q参数的数值调整是很慢的，但是由于Q的含义是2的指数次方，因此每经过2-10个Query rounds之后，slot 数量增加一倍。初始大小为16.

Select命令各域如下表

Query command 各域如下表所示

下面是部分状态的转移表

下面是部分命令的响应图表

参考文献：

EPC™ Radio-Frequency Identity Protocols Generation-2 UHF RFID  https://www.gs1.org/epcrfid/epc-rfid-uhf-air-interface-protocol/2-0-1