《物聯(lián)網(wǎng)射頻識別(RFID)核心技術教程》-PPT-11

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點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程第11章

電子標簽的體系結(jié)構點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映

一位電子標簽11.1采用聲表面波技術的標簽11.2含有芯片的電子標簽11.3具有存儲功能的電子標簽11.4含有微處理器的電子標簽11.5物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程

點擊此處結(jié)束放映一位電子標簽11.1物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程

1位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量為1位，當電子標簽是1位（1bit）時，電子標簽只有“1”和“0”兩種狀態(tài)。該系統(tǒng)讀寫器只能發(fā)出兩種狀態(tài)，這兩種狀態(tài)分別是“在讀寫器的工作區(qū)有電子標簽”和“在讀寫器的工作區(qū)沒有電子標簽”。

點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程1.射頻法工作原理

射頻法工作系統(tǒng)由讀寫器（檢測器）、電子標簽和去激活器三部分組成。

（1）讀寫器（檢測器）

（2）電子標簽

（3）去激活器

點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程圖11.2射頻法的工作原理點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程2.電子商品防竊系統(tǒng)簡介

現(xiàn)今電子商品防盜系統(tǒng)（ElectronicArticleSurveillance，EAS）在零售商業(yè)系統(tǒng)的應用越來越廣泛。。EAS系統(tǒng)的主要技術有四種，分別是無線電射頻、電磁、微波和聲磁技術。一般來說，電磁和射頻產(chǎn)品價格便宜。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程

點擊此處結(jié)束放映采用聲表面波技術的標簽11.2物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程11.2.1表面波的形成及表面波的反射

1.表面波的形成如果將電壓加在壓電晶體上，例如加在石英（SiO2）、鈮酸鋰（LiNbO3）或鉭酸鋰（LiTaO3）上，壓電效應會在晶格中形成機械畸變，利用這種效應可以產(chǎn)生符合需要的表面波。有效的電聲轉(zhuǎn)換器是指狀電極結(jié)構，即手指互相交叉的結(jié)構。

點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程 2.表面波的反射

如果表面波遇到了機械的或電的不連續(xù)表面，則表面波的一部分將被反射。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程11.2.2聲表面波器件概述

聲表面波（SAW）器件是近代聲學中的表面波理論、壓電學研究成果和微電子技術有機結(jié)合的產(chǎn)物。

SAW器件主要由具有壓電特性的基襯材料和在該材料的拋光面上制作的IDT組成。叉指換能器（IDT）。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程11.2.3聲表面波器件的特點

（1）實現(xiàn)器件的超小型化

SAW具有極低的傳播速度，比相應電磁波的傳播速度（3×108m/s）小105倍，因此具有極短的波長。SAW器件，的尺寸與聲波波長同量級。（2）實現(xiàn)器件的優(yōu)越性能（3）易于工業(yè)化生產(chǎn)（4）性能穩(wěn)定點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程11.2.4聲表面波標簽1.聲表面波標簽的結(jié)構圖11.6聲表面波標簽的工作原理點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程2.聲表面波標簽的使用方法

聲表面波標簽識別系統(tǒng)與集成電路RFID的使用方法是基本一致的，也就是將聲表面波標簽安裝在被識別的對象物上。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程3.聲表面波標簽的特點

（1）讀取范圍大且可靠，讀取范圍可達數(shù)米；

（2）可使用在金屬和液體產(chǎn)品上；

（3）標簽芯片與天線匹配簡單，制作成本低；

（4）不僅能識別靜止物體，而且能識別速度達300千米/小時的高速運動物體；

（5）可在高溫度差(-100℃～300℃)、強電磁干擾等惡劣環(huán)境下使用。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程11.2.5聲表面波技術的發(fā)展方向 1.提高工作頻率 2.微型化、片式化、組合化 3.降低插入損耗 4.寬帶化和低損耗化 5.提升耐電力特性點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映含有芯片的電子標簽11.3物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程

含有芯片的電子標簽是以集成電路芯片為基礎的電子數(shù)據(jù)載體，這也是目前使用最多的電子標簽。含有芯片的電子標簽基本由天線、模擬前端（射頻前端）和控制電路三部分組成。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程11.3.1模擬前端

模擬前端（射頻前端）電路主要有電感耦合和微波電磁反向散射兩種工作方式。這兩種方式的工作原理各不相同，電感耦合工作方式主要工作在低頻和高頻頻段，而電磁反向散射工作方式主要工作在微波波段。

點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程1.電感耦合工作方式的模擬前端

電感耦合工作方式的模擬前端通過與讀寫器電感耦合，產(chǎn)生交變電壓，該交變電壓通過整流、濾波和穩(wěn)壓后，給電子標簽的芯片提供所需的直流電壓。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程2.電磁反向散射工作方式的射頻前端

當電子標簽采用電磁反向散射的工作方式時，射頻前端有發(fā)送電路、接收電路和公共電路三部分。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程（1）射頻前端發(fā)送電路

?調(diào)制電路

?上變頻混頻器

?帶通濾波器

?功率放大器點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程（2）射頻前端接收電路

?射頻濾波電路 ?放大電路 ?下變頻混頻器 ?中頻濾波電路 ?電壓比較器點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程（3）公共電路

?電源產(chǎn)生電路 ?限幅電路

?時鐘恢復電路

?復位電路點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程11.3.2控制部分的電路結(jié)構

控制部分的電路基本分為兩類，一類是具有存儲功能、但不含微處理器的電子標簽；一類是含有微處理器的電子標簽。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程1.具有存儲功能的電子標簽

圖11.10具有存儲功能電子標簽的控制部分點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程2.含有微處理器的電子標簽

圖11.11含有微處理器電子標簽的控制部分點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映具有存儲功能的電子標簽11.4物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程

本節(jié)討論具有存儲功能、但不含微處理器的電子標簽，并只討論這類電子標簽的控制電路部分。具有存儲功能的電子標簽種類很多，包括簡單的只讀電子標簽以及高檔的具有密碼功能的電子標簽。數(shù)據(jù)存儲器采用ROM、EEPROM或FRAM等，用于存儲不變的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲器經(jīng)過芯片內(nèi)部的地址和數(shù)據(jù)總線，與地址和安全邏輯電路相連。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程11.4.1地址和安全邏輯

這種電子標簽沒有微處理器，地址和安全邏輯是數(shù)據(jù)載體的心臟，通過狀態(tài)機對所有的過程和狀態(tài)進行有關的控制。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程1.地址和安全邏輯電路的構成

（1）電源電路

（2）時鐘電路

（3）I/O寄存器

（4）加密部件

（5）狀態(tài)機

點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程2.狀態(tài)機

地址和安全邏輯電路的核心是狀態(tài)機，狀態(tài)機對所有的過程和狀態(tài)進行控制。

（1）現(xiàn)態(tài)

（2）條件

（3）動作

（4）次態(tài)點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程11.4.2存儲器

具有存儲功能的電子標簽種類很多，電子標簽的檔次與存儲器的結(jié)構密切相關。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程1.只讀電子標簽

在識別過程中，內(nèi)容只能讀出不可寫入的電子標簽是只讀型電子標簽。只讀型電子標簽所具有的存儲器是只讀型存儲器。

（1）只讀標簽

（2）一次性編程只讀標簽

（3）可重復編程只讀標簽點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程2.可寫入式電子標簽

在識別過程中，內(nèi)容既可以讀出又可以寫入的電子標簽，是可寫入式電子標簽。例如，可寫入式電子標簽可以采用SRAM或FRAM存儲器。

靜態(tài)隨機存儲器（SRAM）是一種具有靜止存取功能的內(nèi)存，不需要刷新電路即能保存它內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)。

鐵電存儲器（FRAM）是非易失性隨機存取儲存器，能提供與RAM一致的性能,但又有與ROM一樣的非易失性。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程3.具有密碼功能的電子標簽

（1）分級密鑰

分級密鑰是指系統(tǒng)有多個密鑰，不同的密鑰訪問權限不同，在應用中可以根據(jù)訪問權限確定密鑰的等級。

（2）分級密鑰在公共交通中的應用點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程4.分段存儲的電子標簽

各個存儲段單元有單獨的密鑰保護，以防止非法的訪問。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映存儲器分類：

RAM(RandomAccessMemory)

隨機存取存儲器ROM(ReadOnlyMemory)

只讀存儲器隨機存取存儲器：在運行狀態(tài)可以隨時進行讀或?qū)懖僮鱎AM信息易失：芯片必須供電才能保持存儲的數(shù)據(jù)SRAM:靜態(tài)RAMDRAM:動態(tài)RAM只讀存儲器：通過特定方法寫入數(shù)據(jù)，正常工作時只能讀出ROM信息非易失：信息一旦寫入，即使斷電也不會丟失ROM

(工廠掩膜)PROM

(一次編程)EPROM(可擦除可編程)雙極型MOS型種類由制造工藝分物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映衡量存儲器的主要性能指標容量：存儲單元總數(shù)（bit）存取時間：表明存儲器工作的存儲速度其它：材料、功耗、封裝形式等等1Kbit

=1024bit=210bit128Mbit

=134217728bit

=227bit字長：一個芯片可以同時存取的比特數(shù)1位、4位、8位、16位、32位等等讀操作和寫操作時序圖：存儲器的工作時序關系標稱：字數(shù)×位數(shù)(字長),如4K×8位=212×8=215單元（bit）物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映……字數(shù)（通常以字節(jié)個數(shù)為單位）字長(位數(shù))（通常以字節(jié)為單位）存儲器存儲容量：存儲單元總數(shù)（bit）存儲單元總數(shù)=字數(shù)×位數(shù)(字長)物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映

不同的存儲器芯片，其存儲容量是不同的。例如某一半導體存儲器芯片，共有4K個存儲單元，每個單元存儲8位二進制信息，則該芯片的存儲容量是4K×8bits或4K字節(jié)，簡稱4KB。

字節(jié)數(shù)（4K個字節(jié)數(shù)）字節(jié)長B（一個字節(jié)8bits）存儲器……存儲單元總數(shù)=字數(shù)×位數(shù)(字長)=4K×8bits

物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程11.4.3非接觸式IC卡芯片介紹1.IC卡與ID卡

IC卡全稱為集成電路卡(IntegratedCircuitCard)，又稱智能卡(SmartCard)。IC卡可讀寫，容量大，有加密功能，數(shù)據(jù)記錄可靠，使用很方便。 ID卡全稱為身份識別卡(IdentificationCard)，是一種不可寫入的感應卡。ID卡含有固定的編號。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程2.芯片及應用介紹

（1）Temice5551感應式IC卡

?芯片：Temic(Atmel下屬子公司)e5551； ?工作頻率：125KHz； ?存儲容量：264bits/320bits，8分區(qū)，8位密碼； ?讀寫距離：3-10cm； ?擦寫壽命：大于100,000次； ?數(shù)據(jù)保存時間：10年； ?尺寸：ISO標準卡85.6×54×0.80mm/厚卡85.6×54×1.80mm； ?封裝材料：PVC、ABS、PETG； ?典型應用：感應式智能門鎖、企業(yè)一卡通系統(tǒng)、門禁、通道系統(tǒng)等。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程

（2）AtmelAT88RF256-12感應式IC卡

（3）EM4069感應式讀寫ID卡

（4）EM4150感應式讀寫ID卡

（5）SR176感應式讀寫ID卡

（6）SRIX4K感應式讀寫IC卡

（7）UCODEHSL點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程11.4.4MIFARE技術

MIFARE技術的IC卡應用領域占世界80%的市場份額，是目前射頻IC卡的工業(yè)標準，也是目前世界上使用量最大、內(nèi)存容量最大的一種感應式智能IC卡。采用MIFARE技術的IC卡如圖11.15所示。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程1.MIFARE卡具有的優(yōu)點

（1）操作簡單、快捷

（2）抗干擾能力強

（3）可靠性高

（4）適合于一卡多用點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程2.MIFARE卡的技術參數(shù)

（1）M1fareoneICS50

（2）MifareoneICS70點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程3.MIFARE卡的安全性

2008年2月，德國研究員亨利克?普洛茨（HenrykPlotz）和弗吉尼亞大學計算機科學在讀博士卡爾斯騰?諾爾（KarstenNohl）成功破解了恩智浦公司的Mifare卡。 MifareOne卡是加密存儲卡，盡管它能進行動態(tài)的安全驗證，但其性能遠不如CPU卡。有效防范MifareOne卡算法破解的根本方法，就是升級現(xiàn)有的IC卡系統(tǒng)，并逐步將邏輯加密卡替換為CPU卡。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映含有微處理器的電子標簽11.5物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程

含有微處理器的電子標簽擁有獨立的CPU處理器和芯片操作系統(tǒng)。含有微處理器的電子標簽可以更靈活地支持不同的應用需求，并提高了系統(tǒng)的安全性。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程11.5.1微處理器

中央處理器（CPU）是指計算機內(nèi)部對數(shù)據(jù)進行處理并對處理過程進行控制的部件。隨著大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展，芯片集成密度越來越高，CPU可以集成在一個半導體芯片上，這種具有中央處理器功能的大規(guī)模集成電路器件，統(tǒng)稱為“微處理器”。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID