T_SICA 003-2022 基于RFID传输和存储技术的双频多接口温湿度检测标签芯片技术规范.docx

T/SICA 0032022目次前言. III引言.IV1 范围  . 12 规范性引用文件. 13 术语和定义. 14 缩略语. 15 产品特性. 25.1 电气特性. 25.2 通信接口. 25.3 数据检测. 25.4 RTC 计时. 35.5 UID 或 TID . 45.6 数据存储. 45.7 可视化标记. 45.8 异常处理. 45.9 ESD. 45.10 芯片通讯指令集示例 . 46 测试方法. 56.1 电气特性. 56.2 通信接口. 56.3 数据检测. 56.4 RTC 计时. 56.5 UID 或 TID . 66.6 数据存储. 66.7 可视化标记. 66.8 异常处理. 66.9 ESD. 66.10 芯片通讯指令集. 67 标志、包装、运输、贮存. 7IT/SICA 00320227.1 标志. 77.2 包装. 77.3 运输. 77.4 贮存. 7附录 A （规范性） 典型区间温度检测模式 . 8附录 B （资料性） 典型定制指令集 . 9参考文献. 11IIT/SICA 0032022引言作为先进的温湿度检测解决方案，电子式、数字化的温湿度传感器芯片近些年发展十分迅速。本文件规定的基于 RFID 传输和存储技术的双频多接口温湿度检测标签芯片，结合传感器的应用需求，将 RFID、温度传感器、湿度传感器、数据计算、存储等技术进行深度集成，单芯片实现数据感知、计算、存储、传输等功能，极大的推进传感器应用系统的智能化、集成化、网格化程度，广泛用于家用电器、工业、农业、医药、物流、畜牧业等行业的温湿度检测领域。本文件符合市场发展和应用前景，通过本文件的制定，可以为行业提供统一的双频多接口温湿度检测标签芯片的设计和制造规范，行业企业可以有针对性地开展技术攻关和产品开发，应用市场也可以选用更加适用和可靠的基于 RFID 传输和存储技术的双频多接口温湿度检测标签芯片产品。IVT/SICA 0032022基于 RFID 传输和存储技术的双频多接口温湿度检测标签芯片技术规范1范围本文件规定了基于 RFID 传输和存储技术的双频多接口温湿度检测标签芯片的术语和定义、缩略语、产品特性、测试方法及标志、包装、运输、贮存。本文件适用于基于 RFID 传输和存储技术的双频多接口温湿度检测标签芯片（以下简称“芯片”）的开发和应用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 1.1-2020标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1射频识别（RFID）Radio frequency identification利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现信息的无接触传递，并通过所传递的信息达到识别目的。3.2标签芯片RFID tag是指最终产品形式为标签的芯片；是电子标签的核心部分。4缩略语下列缩略语适用于本文件。PD：深度休眠模式（Power Deepsleep）RFID：射频识别（Radio Frequency Identification）RTC：实时时钟（RealTime Clock）1T/SICA 0032022Standby：待机模式TID：标签识别码（Tag Identifier）UID：唯一标识符（Unique Identifier）5产品特性5.1电气特性5.1.1电源芯片应支持最少两种供电方式。常用的供电方式有：a)电池供电；b)接触口电源供电；c)射频场供电。芯片采用电池供电时，工作电压范围宜为 1.1V1.65V；使用接触口电源供电时，工作电压范围宜为 1.6V3.6V。5.1.2待机电流芯片应支持以下两种低功耗模式：a)PD 深度休眠模式，功耗电流应100nA；b)Standby 待机模式，功耗电流应1uA。5.2通信接口5.2.1接触通信接口接触通信接口可以选择支持最少一种通用接口。5.2.2非接触通信接口非接触通信接口分为高频非接触通信接口和超高频非接触通信接口。高频非接触通信接口应支持最少一种通用协议，工作频率为 13.56MHz±7kHz。超高频非接触通信接口应支持最少一种通用协议，工作频率范围为 900MHz±60MHz。5.3数据检测5.3.1检测功能芯片应支持温度、湿度的检测。芯片可预留外置传感器接口，实现检测功能的扩展。芯片应支持实时检测功能和 RTC 定时检测功能。RTC 定时检测功能的检测间隔可设定。定时检测功能，应能自定义数据检测的方式，包括：单次只检测温度、单次只检测湿度、单次温度湿度一起检测、单次温度和单次湿度交替检测。5.3.2检测条件监控芯片应能监控当前检测条件，包括但不限于工作电压、外部场强度、光强度等，并可根据设置阈值进行报警。5.3.3温度检测误差2温度检测精度优选等级0.050.10.20.30.51.0温度检测精度/最大允许误差±0.05±0.1±0.2±0.3±0.5±1.0湿度检测精度优选等级23510湿度检测精度/最大允许误差±2%RH±3% RH±5% RH±10% RHT/SICA 0032022芯片可以选择适用的温度检测范围，并从表 1 中选择适用的温度检测精度优选等级，以适应不同的温度检测应用场景。例如，某芯片的温度检测范围设定为-3550，该芯片的测温误差不高于±0.5。温度检测精度等级优选表如下表 1 所示：表1  温度检测精度等级优选表5.3.4区间温度检测芯片应支持区间温度检测功能。典型区间温度检测模式见附录 A。5.3.5湿度检测误差根据不同应用场景，芯片的湿度检测精度，可从表 2 中选择适用的湿度检测精度优选等级。芯片应能满足 0100%的相对湿度测量。但不同的湿度范围区间，可以标注不同的湿度检测精度。表2  湿度检测精度等级优选表5.3.6数据统计芯片应支持检测数据统计功能。数据统计功能应统计以下几个方面的信息：a)温度检测过程中，数据的最大值、最小值，超过温度预设上限和低于温度预设下限的次数；b)湿度检测过程中，数据的最大值、最小值，超过湿度预设上限和低于湿度预设下限的次数。5.4RTC 计时芯片应支持 RTC 计时功能，RTC 计时功能包含以下内容：a)RTC 时钟正常工作条件下误差应1%，应支持外部校准功能；b)RTC 应支持延时启动功能，延迟启动至少能配置到7 天；c)RTC 应支持自动检测间隔设定功能，检测间隔以秒为单位，最小 1 秒，最大至少为 65536秒；d)RTC 应能根据温度报警功能，在超过设定的温度范围后，降低检测间隔，加快自动检测速度；e)RTC 应支持两种关闭定时检测的方法，分别是：达到设定计时后，芯片自动关闭 RTC 自动3T/SICA 0032022检测；外部发送指令停止 RTC 自动检测。5.5UID 或 TID若芯片需要从高频接口访问芯片，应支持 UID，UID 不可更改，只能读取。若芯片需要从超高频接口访问芯片，应支持 TID，TID 不可更改，只能读取。芯片应至少支持 UID 或者 TID 中的一种，使用者可以根据 UID/TID 来识别不同的芯片。5.6数据存储5.6.1存储容量芯片可支持大容量数据存储，建议不低于 160K bits。存储空间可以拆分为不同的存储区，用以存储不同类型的检测数据。5.6.2存储信息芯片应能保存用户数据，以及定时检测的数据。且用户数据和检测数据的存储空间大小可由用户分配。检测数据应能保存以下类型信息：检测时间、检测条件、检测数据（原始数据或压缩后数据）。5.6.3数据加密芯片的用户数据和检测数据，应关闭外部写通道，杜绝被改写的可能。芯片的关键数据读取，应先通过密码验证，确保数据的安全性。5.6.4存储可靠性检测数据保存后，芯片应能自动读回校验，确保保存数据的准确。芯片的数据存储器，应能保证大于等于 20 万次的擦写。芯片的数据保存时间在 55条件下，应不小于 10 年。5.7可视化标记芯片应当具有标签定位功能，例如支持 LED 点亮、熄灭操作，支持 LED 闪烁且闪烁频率可配置。5.8异常处理芯片应能及时检测到自身的故障，具有以下故障检测中的一种或者几种：通信系统故障检测、运行故障检测、电源故障检测、断电检测。芯片异常后，芯片应提供恢复到异常前正常工作状态的办法。在启动芯片单次测温或单次测湿时，可选择检测场能量，当场能量不足时，回发错误代码。当芯片处于定时检测流程中时，如果收到单次测温或单次测湿指令，应该先判断距离下次定时检测的间隔，如果时间不充裕，应回发错误代码。5.9ESD芯片应具备一定的静电防护能力，ESD（人体模式）宜不低于 2000V，ESD（放电器件模式）宜不低于 500V。5.10芯片通讯指令集示例4T/SICA 0032022芯片通讯指令集包含通用协议的指令集和定制指令集。通用协议的指令集依据所支持的不同通信协议而变化，典型定制指令集见附录 A。6测试方法6.1电气特性6.1.1电源芯片分别使用电池供电、接触口电源供电、射频场供电，进行功能测试，芯片应能正常工作，例如测温测湿指令能正常获取温度和湿度读数，RTC 测温测湿流程能从 EEPROM 读出正常的测温测湿数据。6.1.2待机电流芯片上电后，在芯片 PD 模式和 Standby 模式下，测量待机电流，PD 模式待机电流应100nA，Standby 模式待机电流应1uA。6.2通信接口6.2.1接触通信接口芯片上电后，通过接触通信接口，访问相关寄存器和内部 EEPROM，进行读写操作测试及自定义指令测试，若芯片能通过该接口进行测温测湿，正确读写访问内部 EEPROM，则判定接触通信接口通过测试。6.2.2非接触通信接口高频非接触通信接口：芯片上电后，通过高频非接触通信接口，发送协议内指令和定制指令，访问相关寄存器和内部 EEPROM，若芯片能通过该接口进行测温测湿，正确读写访问内部 EEPROM，则判定高频非接触通信接口通过测试。超高频非接触通信接口：芯片上电后，通过超高频非接触通信接口，发送协议内指令和定制指令，访问相关寄存器和内部 EEPROM，若芯片能通过该接口进行测温测湿，正确读写访问内部EEPROM，则判定超高频非接触通信接口通过测试。6.3数据检测实时检测功能：由支持的控制设备发起启动检测请求，芯片完成数据检测后，回发检测数据给发起设备，并可选择将检测数据保存在芯片存储空间的固定区域，然后结束本次检测。获取检测结果，若检测结果符合该芯片的检测误差要求、检测条件监控要求，则判定实时检测功能通过测试。RTC 定时检测功能：由支持的外部控制设备通过芯片接口，设定 RTC 定时参数，并启动 RTC定时检测。芯片在达到计时时间后，启动检测，并保存检测数据，然后进入低功耗状态直到下一次计时时间。当芯片接收到相关设备发送的结束检测指令，或者达到预先设定的 RTC 停止时间时，结束本次 RTC 检测。获取检测结果，若检测结果符合该芯片的检测误差要求、检测条件监控要求，则判定 RTC 定时检测功能通过测试。6.4RTC 计时该项内容已在 6.3 数据检测测试中覆盖。5T/SICA 00320226.5UID 或 TID芯片上电后，通过通讯接口，读取芯片的 UID 或 TID 信息，并与之前记录的 UID 或 TID 信息进行对比，若对比结果一致，则判定芯片的 UID 或 TID 信息正确。6.6数据存储6.6.1存储容量芯片上电后，通过通讯接口，访问内部 EEPROM，若存储容量大小与存储分区功能符合要求，则判定芯片存储容量功能通过测试。6.6.2存储信息芯片上电后，通过通讯接口，访问内部 EEPROM，若用户数据和检测数据功能符合要求，则判定芯片存储信息功能通过测试。6.6.3数据加密芯片上电后，通过通讯接口，访问内部 EEPROM，若通过测试确认外部写通道已关闭、关键数据需通过密码验证，则判定芯片数据加密功能通过测试。6.6.4存储可靠性芯片上电后，通过通讯接口，访问内部 EEPROM，验证芯片是否能自动读回数据校验。若芯片能自动读回数据校验，则判定芯片自动读回数据校验功能通过测试。芯片上电后，通过通讯接口，对芯片进行全地址空间连续擦写 20 万次试验，试验后查看擦写次数和错误次数，如出现一次错误，即判定不通过。如果通过，则对应擦写次数为 200000 次，并判定芯片数据擦写测试通过。芯片上电后，通过通讯接口，对芯片写入待保存数据，在高温环境中保存（等效加速试验），模拟芯片在 55下 10 年数据保存。试验结束后读出并比较与先前写入数据是否一致，若一致则判定芯片数据保存时间测试通过。6.7可视化标记芯片上电后，通过通讯接口，发出标签定位功能显示指令，若芯片标签定位功能正常显示，例如 LED 灯闪烁，则判定芯片标签定位功能通过测试。6.8异常处理芯片上电后，通过通讯接口，依次模拟通信系统故障、运行故障、电源故障、断电，若芯片能检测到故障并回发故障代码，则判定芯片故障检测功能通过测试。芯片上电后，通过通讯接口，模拟单次检测时场能量不足、定时检测中收到与下次定时检测时间冲突的单次检测指令，若芯片能回发错误代码，则判定芯片该功能通过测试。6.9ESD选择相应管脚组合，分别按 ESD（人体模式）、ESD（放电器件模式）选用相应的电压值进行放电测试，测试后运行芯片的自测程序，若芯片自测程序通过，则判定该芯片 ESD 测试通过。6.10芯片通讯指令集6T/SICA 0032022该项内容已在 6.2 通信接口测试中覆盖。7标志、包装、运输、贮存7.1标志在产品包装上应标明：a)产品型号或名称；b)产品数量；c)批次号；d)生产日期。7.2包装产品应存放在标准的防静电包装里，包装应具有防潮、防尘、防震性能，以保证产品不受损坏。7.3运输产品应以航空、快递等安全方式运输。7.4贮存产品应保存在干燥通风、防雨、防水及不含酸碱或有害气体的库房内。库房内温度宜为 1828，湿度宜为 30%RH70%RH。7T/SICA 0032022附录 A（规范性）典型区间温度检测模式A.1典型区间温度检测模式芯片可选择支持多种区间温度检测模式，典型区间温度检测模式如下所示：a)区间温度检测模式一：预先设定一个检测温度区间，可以设定该温度区间的最高温度和最低温度。当检测温度从预设温度区间超出时（高于预设温度上限和低于预设温度下限），记录第一个超出预设温度区间的检测值；然后当检测温度返回到预设温度区间时，记录第一个预设温度区间内的检测值。b)区间温度检测模式二：预先设定一个检测温度区间，可以设定该温度区间的最高温度和最低温度。记录所有高于预设温度上限和低于预设温度下限的所有检测值。c)区间温度检测模式三：预先设定七个温度检测区间并为这七个温度检测区间从低温区到高温区编号为 06，这七个温度区间可以自由设定温度范围。记录检测值所处的温度检测区间（06）。8指令指令描述0xB1Read Memory定制读 Memory 指令，可用于一次性读取大量数据，最小单位 byte.0xB2Get Random获取 32bits 随机数0xB3Write Memory定制写 Memory 指令，可访问所有 Memory 空间，但具体权限受工作模式、芯片配置等因素控制。写最小单位 byte.0xB4Auth用于控制访问权限，可对 User Password 或 RTC Stop Password 进行校验。0xC0Get Data单次测温度或者测湿度指令，芯片需接收两次指令以完成单次测试流程，第一次指令用于启动单次测试，第二次指令用于回发结果，两次指令之间的间隔需大于 300ms。1. 接收到第一次指令，可选择检测场强，若不足则回发错误代码。2. 接收到第一次指令后，若芯片处于 RTC 测试流程，先判断距离下次 RTC 定时检测的间隔，若时间充裕则进入测试流程，若不充裕，则回发错误状态。3. 接收到第二次指令后，芯片回发测试结果，并可将测试结果写入指定的存储位置。0xC2Start Logging/Stop Logging启动/停止 RTC 定时检测流程。0xC3Deep Sleep芯片进入低功耗状态0xC4Wakeup芯片退出低功耗状态0xC5Write Reg写入 RTC 相关的寄存器。0xC6Read Reg读出 RTC 相关的寄存器。0xC9Led Ctrl用于控制外部 LED 的亮、灭。0xCFOp Mode Chk检查当前芯片工作模式0xD0Field Strength Chk检查当前接口场强度指令功能描述16hE000Read Memory定制读 Memory 指令，可用于一次性读取大量数据，最小单位 byte.16hE001Write Memory写 Memory 指令，可访问所有 Memory 空间，但具体权限受工作模式、芯片配置等因素控制。写最小单位 Byte.T/SICA 0032022附录 B（资料性）典型定制指令集B.1高频非接触通信典型定制指令集高频非接触通信典型定制指令集参见表 B.1。表 B.1高频非接触通信典型定制指令集B.1超高频非接触通信典型定制指令集超高频非接触通信典型定制指令集见表 B.2。表 B.2超高频非接触通信典型定制指令集9指令功能描述16hE002Auth用于控制访问权限，可对 User Password 或 RTC Stop Password 进行校验。16hE003Get Data单次测温度或者测湿度指令，芯片需接收两次指令以完成单次测试流程，第一次指令用于启动单次测试，第二次指令用于回发结果，两次指令之间的间隔需大于300ms。1. 接收到第一次指令，可选择检测场强，若不足则回发错误代码。2. 接收到第一次指令后，若芯片处于 RTC 测试流程，先判断距离下次 RTC 定时检测的间隔，若时间充裕则进入测试流程，若不充裕，则回发错误状态。3. 接收到第二次指令后，芯片回发测试结果，并可将测试结果写入指定的存储位置。16hE006StartLogging/StopLogging启动/停止 RTC 定时检测流程。16hE008Write Reg写入 RTC 相关的寄存器。16hE009Read Reg读出 RTC 相关的寄存器。16hE00ADeep Sleep芯片进入低功耗状态16hE00COp Mode Chk检查当前芯片工作模式16hE00DGet Random获取 32bits 随机数16hE00ELed Ctrl用于控制外部 LED 的亮、灭。T/SICA 003202210T/SICA 0032022参 考文献1 GB/T 35145-2017冷链温度记录仪2 NB/T 10443-2020 NTC薄膜温度传感器3 JB/T 12599-2016一体化温度传感器4 JB/T 7486-2008温度传感器系列型谱5 DB11/T 3012-2018冷链物流温湿度要求与测量方法6 DB14/T 1730-2018智能温湿度传感器通用技术规范7 T/GJSH 0000082020快递冷链多温控城市配送车辆（车厢）8 T/JAR 002/12021数字温湿度记录仪9 T/CIE 0752020工业级高可靠集成电路评价 第10部分： 温度传感器11