射頻識別技術第二章

1、第二章第二章RFIDRFID系統(tǒng)組件原理系統(tǒng)組件原理2.1 閱讀器一、閱讀器的功能1.以射頻方式向標簽傳輸能量2.從標簽讀出數(shù)據(jù)或向標簽寫入數(shù)據(jù)3.完成對讀取數(shù)據(jù)的信息處理并實現(xiàn)應用操作4.若有需要，應能和應用軟件系統(tǒng)處理交互信息5.多閱讀器的自組網(wǎng)能力，多標簽讀寫操作場景下的沖突處理功能6.多天線的管理、中間件接口、連接外部傳感器節(jié)點和控制電路2.1 閱讀器二、閱讀器的分類1.按照工作頻率分類低頻、高頻、超高頻和特高頻閱讀器低頻和高頻閱讀器通常工作在電感耦合方式，典型頻率為125kHz、135kHz、6.78MHz、13.56MHz和27.125MHz。超高頻的典型工作頻率為433MHz、8

2、60MHz-960MHz、2.45GHz和5.8GHz。2.1 閱讀器2.按照外觀結構分類 固定式閱讀器 便攜式閱讀器 工業(yè)讀寫器3.按照天線是否和閱讀器分離分類 分離式閱讀器 集成式閱讀器2.1 閱讀器三、閱讀器的操作規(guī)范1. 閱讀器的部署位置 讓閱讀器覆蓋的識別區(qū)域盡可能大 識別盲區(qū)盡可能小 多閱讀器時閱讀器之間干擾要盡可能小2. 閱讀器在使用過程中還要考慮環(huán)境因素 移動性、溫度、濕度、灰塵2.1 閱讀器 四、影響閱讀器讀寫距離的關鍵因素 閱讀器天線和標簽天線的耦合方式 閱讀器射頻信號的輸出功率 射頻載波信號的頻率 天線的方向 操作環(huán)境 標簽移動速度 標簽天線的方向2.1 閱讀器五、選擇閱

3、讀器時應考慮的因素 工作頻率 防碰撞性能 射頻識別協(xié)議靈活性 國家（地區(qū)）無線電管理規(guī)范 網(wǎng)絡通信協(xié)議 多天線的支持能力 中間件接口 連接外部傳感器節(jié)點和控制電路2.1 閱讀器六、閱讀器的組成 閱讀器可以分為信號處理與控制模塊和射頻模塊兩個模塊； 信號處理與控制模塊又稱為基帶控制模塊，它包含有可以執(zhí)行計算任務的微處理器以及對數(shù)字信號進行編碼、解碼工作的數(shù)字信號處理芯片； 射頻模塊又稱為高頻模塊，模塊內部有發(fā)射器信號通道和接收器信號通道。2.1 閱讀器七、信號處理與控制模塊功能 與上位機進行通信并執(zhí)行上位機的命令 控制與射頻標簽的通信過程 信號的編碼與解碼 執(zhí)行防碰撞算法 對閱讀器與標簽之間的傳

4、送的數(shù)據(jù)進行加密和解密 進行閱讀器與標簽之間的身份驗證2.1 閱讀器八、射頻模塊射頻模塊的構造與閱讀器的工作原理有關，最常見的兩種射頻模塊是電感耦合型射頻模塊和反向散射耦合型射頻模塊。2.1 閱讀器（1）電感耦合型射頻模塊2.1 閱讀器2.1 閱讀器（2）電磁反向散射耦合型射頻模塊2.1 閱讀器（3）射頻模塊的功能 產(chǎn)生高頻發(fā)送能量，激活標簽并為其提供能量 對發(fā)送信號進行調制，用于將數(shù)據(jù)傳輸給標簽 接收并解調來自射頻標簽的射頻信號2.2 射頻標簽一、標簽的功能 存儲數(shù)據(jù) 非接觸式讀寫 能量獲取 安全加密 碰撞退讓2.2 射頻標簽二、標簽的分類1、按照封裝形式分類：卡片型標簽、標簽型標簽、植入型

5、標簽和配件型標簽2、按照能量來源分類：有源標簽、無源標簽、半無源標簽3、按照工作頻率分類：低頻標簽、高頻標簽、超高頻標簽4、按照讀寫能力分類：只讀標簽、讀寫標簽2.2 射頻標簽三、標簽的操作規(guī)范工作頻率、讀取范圍、能量來源、存儲容量、天線極化方向、尺寸和形式、所附著的物體、移動需求、標簽成本以及標簽可靠性2.2 射頻標簽四、標簽的組成 射頻標簽由天線和芯片兩部分組成 天線的尺寸決定了標簽的大小 天線的主要功能是收發(fā)信號，無源標簽的天線還要負責為標簽工作提供能量 標簽的芯片是標簽的核心部件 芯片的主要功能是對接收到的信號進行解調、解碼，對發(fā)送的信號進行編碼和調制2.2 射頻標簽五、標簽天線1、天

6、線對系統(tǒng)性能的影響標簽天線尺寸越小，天線的輻射阻抗越小，標簽的工作距離就越短，工作效率就越低。標簽天線尺寸越大，標簽從閱讀器獲得的能量就越多，但標簽自身的尺寸也就越大。2.2 射頻標簽2、標簽天線的性能方向特性天線的極化方向天線效率天線輻射出去的功率和輸入到天線的有功功率之比天線增益在輸入功率相等的情況下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點所產(chǎn)生的信號的功率密度之比2.2 射頻標簽3、標簽天線的基本形式線圈型天線 制造工藝簡單、成本低，在低頻、高頻近距離RFID系統(tǒng)中被廣泛采用微帶貼片天線 體積小、重量輕、成本低，非常適合于通信方向變化不大的應用場景偶極子天線 是超高頻標簽常用的一種天線形式

7、2.2 射頻標簽六、標簽芯片 標簽芯片可以分成模擬前端、控制部件和存儲部件三個部分。 模擬前端又分為電感耦合的射頻模擬前端和電磁反向散射耦合的射頻模擬前端。 模擬前端的主要功能是整流、穩(wěn)壓、信號傳輸以及為控制部件提供時鐘信號。 控制部件的主要功能是編解碼、檢錯、命令解析與控制、存儲訪問控制以及執(zhí)行標簽的防碰撞措施。2.2 射頻標簽七、標簽的喚醒 有源標簽的工作能量主要來源于標簽內部的電池。因此，標簽的使用壽命受到電池容量的限制。為了延長有源標簽的使用壽命，標簽需要合理的喚醒機制。2.2 射頻標簽八、標簽的制造 當前標簽的制造工藝主要有線圈繞制法、化學蝕刻法以及印刷法三種 線圈繞制法主要應用在1

8、25kHz的低頻標簽生產(chǎn)中 化學蝕刻法主要應用在13.56MHz的高頻標簽生產(chǎn)中 印刷法主要應用在超高頻無源標簽的生產(chǎn)中2.3 軟件系統(tǒng)組成 RFID系統(tǒng)的軟件組件包括應用軟件、企業(yè)應用接口、中間件和面向底層硬件的驅動接口，其中穩(wěn)定可靠的中間件組件對于提高企業(yè)應用開發(fā)人員的軟件開發(fā)效率具有顯著的促進作用。2.3 軟件系統(tǒng)組成 工作流程 串口通信（RS232）和網(wǎng)絡通信（TCP/IP）是閱讀器與主機之間最常見的兩種通信連接方式。 串口通信是實現(xiàn)閱讀器和主機間通信最簡單的一種方式。 第一次使用閱讀器時需要在串口通信方式下對閱讀器進行初始參數(shù)的配置。2.3 軟件系統(tǒng)組成 串口通信的配置步驟 打開閱讀器電源開關，并將閱讀器與天線接好； 使用串口線連接閱讀器與主機； 啟動主機上的串口控制程序； 配置閱讀器串行通信參數(shù)（波特率、奇偶校驗、終止比特等）； 使用用戶名和密碼登錄閱讀器。2.3 軟件系統(tǒng)組成 網(wǎng)絡通信的配置過程 開啟閱讀器的DHCP功能，自動設置閱讀器網(wǎng)絡參數(shù)； 使用控制命令獲得閱讀器網(wǎng)絡地址； 使用用戶名和密碼登錄閱讀器。 如果閱讀器不支持DHCP功能則聯(lián)系管理員為閱讀器配置網(wǎng)絡參數(shù)，重啟閱讀器之后再登錄。本章小結 閱讀器 閱讀