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1、第三章 RFID系统及设备目 录单元1 RFID电子标签原理与应用单元2 RFID读写器原理与应用单元3 RFID中间件原理与应用单元4 RFID常用硬件接口及软件单元5 RFID系统组建单元一 RFID系统关键设备 RFID电子标签原理与应用 目录电子标签特点RFID标签的分类电子标签的技术参数电子标签的组成电子标签的工作原理电子标签的发展趋势PART 1电子标签特点1、电子标签的特点电子标签是指由IC芯片和无线通信天线组成的超微型小标签。标签中保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，无线标签附着在待识别物体表面。存储在芯片中的数据，由阅读器以无线电波的形式非接触的读取，并通过阅读器的处理器
2、，进行信息解读并进行相关的管理。PART 2电子标签的组成2、电子标签的组成电子标签主要由天线、射频接口和芯片三部分组成，其内部框图如下图所示：2.1电子标签的组成RFID电子标签 是射频识别系统的数据载体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。 2.1电子标签的组成2.2电子标签天线体积要足够小，因为天线还要嵌入到体积很小的电子标签中要具有全向性，或者覆盖半球的方向性要能够为电子标签当中的芯片供给能量，并保证芯片获得的信号最大化2.2电子标签天线要具有鲁棒性考虑到电子标签的价格，天线的价格也不应过高要保证不管标签的位置在哪里，天线都能够正
3、常的与阅读器进行通信PART 3RFID标签的分类3.RFID标签的分类依据标签内部供电有无，RFID标签分为被动式、半被动式（也称作半主动式）、主动式三类。3.1 主动式标签主动式标签又称为有源标签，内建电池，可利用自有电力在标签周围形成有效活动区，主动侦测周遭有无读取器发射的呼叫信号，并将自身的资料传送给读取器。一般来说，主动式标签拥有较长的读取距离和较大的记忆体容量可以用来储存读取器所传送来的一些附加讯息。3.2 被动式标签无源电子标签（被动标签）没有内装电池，当无源RFID标签靠近RFID读写器时，无源RFID标签的天线将接收到的电磁波能量转化成电能，激活RFID标签中的芯片，并将RF
4、ID芯片中的数据发送出来。由于被动式标签具有价格低廉，体积小巧，无需电源的优点。市场的RFID标签主要是被动式的。被动式(Passive)与主动式 (Active) Tag3.3 根据工作频率分类根据工作频率分类，一般可以分为低频、中高频、超高频和微波。低频RFID标签 低频标签典型的工作频率为125kHz134.2kHz。低频标签一般为无源标签，读写距离一般小于1m。低频标签芯片造价低，适合近距离、低传输速率、数据量较小的应用，如门禁、考勤、电子计费、电子钱包、停车场收费管理等。3.3 根据工作频率分类中高频RFID标签 中高频标签的常见的工作频率为13.56MHz，其工作原理与低频标签基本
5、相同，为无源标签。读写距离一般小于1.5米。 中高频标签可以方便地做成卡式结构，典型的应用有电子身份识别、电子车票，以及校园卡和门禁系统的身份识别卡。我国第二代身份证内就嵌有符合ISO/IEC14443B标准的13.56MHz的RFID芯片，此芯片无法复制，高度防伪。3.3 根据工作频率分类中高频RFID标签 中高频标签的常见的工作频率为13.56MHz，其工作原理与低频标签基本相同，为无源标签。读写距离一般小于1.5米。 中高频标签可以方便地做成卡式结构，典型的应用有电子身份识别、电子车票，以及校园卡和门禁系统的身份识别卡。我国第二代身份证内就嵌有符合ISO/IEC14443B标准的13.5
6、6MHz的RFID芯片，此芯片无法复制，高度防伪。3.4标签的类型表带型;卡片型；钥匙型试管型；钮扣型；电子卷标；智能型标签；钮扣型3.4标签的类型表带型;卡片型；钥匙型试管型；钮扣型；电子卷标；智能型标签；钮扣型PART 4电子标签的工作原理2.1电子标签的组成RFID电子标签的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签）或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。PART 5电子标签的技术参数5.1电子标签
7、的技术参数能量需求传输速率读写速度标签的能量需求是指激活标签电路工作所需要的能量大小。在一定距离内激活能量太小就无法使标签正常工作。标签的传输速率指的是标签向阅读器发送数据的传输速率及接收来自阅读器的写入数据命令的速率标签的读写速度由标签被读写器识别和写入的时间决定，一般为毫秒级5.1电子标签的技术参数工作频率标签的工作频率是指标签工作时采用的频率，即低频、中频、高频、超高频或微波等容量 标签的容量指的是射频标签携带的可供写入数据的内存量，一般可以达到1KB（1024Byte）的数据量封装形式标签的封装形式主要取决于标签天线的形状，不同的天线可以封装成不同的标签形式，运用在不同的场合，并且具有
8、不同的识别性能PART 6电子标签的发展趋势6.1电子标签的发展趋势无线可读写性能更加完善：系统误码率不断降低，抗干扰性不断提高更加适合高速移动物体识别：电子标签和阅读器之间的通信速率会获得很大程度的提高，对高速移动物体的识别会越来越准确工作距离更远：随着低功耗IC技术的发展，电子标签所需功耗可以降到非常低的水平，这就使得无源RFID系统的工作距离可以更远，有些甚至可以达到几十米以上6.1电子标签的发展趋势标签附属功能更多：标签具备杀死功能，即标签到达寿命或终止应用时能够自行销毁。自我保护功能更加完善：需要加强自保功能，保护电子标签芯片不受损害快速多标签读写功能更加完善采用适用于识别大量物品的
9、系统通信协议，实现快速的多标签读/写功能体积更小；成本更低单元检测填空题1、RFID系统电子标签主要实现功能为： 。2、 RFID系统电子标签根据标签的数据调制方式分为： 、 、 。选择题 1. 2011年中国RFID市场的规模达到( )。 A、150亿 B、180亿 C、200亿 D、220亿选择题 2. 应用层在（ ）。 A、第一层 B、第二层 C、第三层 D、第四层选择题3. 2005年到2010年，中国RFID市场规模的负荷平均增长率，高达（ ）。A、80%B、85.40%C、90%D、92%选择题4. IDC预测到2020年将有超过500亿台的（ ），连接到全球的公共网络。A、M2M
10、设备 B、阅读器C、天线 D、加速器选择题5. IP5. IP地址地址205.140.36.86205.140.36.86的哪一部的哪一部分表示主机号？（分表示主机号？（ ）A.A. 205 B. 205.140 205 B. 205.140 B.B. C. 36.86 D. 86C. 36.86 D. 86单元二 RFID系统关键设备 掌握RFID读写器原理与应用 目录目录电子标签特点RFID标签的分类电子标签的技术参数电子标签的组成电子标签的工作原理电子标签的发展趋势PART 1读写器概念读写器的概念读写器是射频识别RFID系统中负责连接电子标签和计算机通信网络，与标签进行双向数据通信，读
11、取标签中的数据，或者按照计算机的指令对标签中的数据进行改写PART 2读写器的主要功能1、读写器的主要功能读写器与标签之间的通信功能读写器可以通过标准接口与计算机网络连接，实现多阅读器的网络通信能够在读写区域内实现多标签的同时识别，具备防冲撞功能。能够校验读写过程中的错误信息，对于有源标签，能够识别标签电池相关信息。PART 3读写器的工作原理3.1读写器的工作原理读写器和标签的所有行为均由应用软件来控制完成。在系统中，应用软件作为主动方对读写器发出读写指令，而读写器则作为从动方只对应用软件的读写指令做出回应。3.1读写器的工作原理读写器接收到应用软件的动作指令后，回应的结果就是对电子标签作出
12、相应的动作，建立某种通信关系。电子标签响应读写器的指令，故相对标签来讲，读写器就是指令的主动方3.2 读写器数据传输读写器到标签的数据传递方式一般为调幅键控(ASK)，调频键控(FSK)和调相键控(PSK)标签到读写器的数据传递方式一般分为负载调制和反向散射调制 两种PART 4读写器的基本组成4.1读写器的基本组成电磁反向散射耦合型射频模块远距离超高频RFID系统利用阅读器与射频标签 之间的电磁反向散耦合原理工作的，类似于雷达的工作原理。该系统中，为了给射频标签 提供工作能量，阅读器必须不断地发送射频信号。阅读器发送信号和标签返回信号频率相同、强度不同。为了区分，超高频的射频模块可分为：源模
13、块、发送模块和接受模块。4.读写器端的射频模块电磁反向散射耦合型射频模块源模块的作用是为发送通道和接受通道提供本地振荡器（Local Oscillator）。放大之后的载波信号经过功分器分成两路，一路送往发送模块，一路送往接受模块。4.读写器端的射频模块电磁反向散射耦合型射频模块发送模块由混频器、线性放大器、前置放大器、功率放大器和阻抗变换网络组成。 线性放大器信号放大 混频器载波、基带信号混合调制 功率放大器 阻抗变换网阻抗匹配 低通滤波器和谐波抑制器 环形器4.读写器端的射频模块电磁反向散射耦合型射频模块接受模块由线性放大器、两个功分器和两个混频器组成。射频标签 返回微弱信号天线 环形器（
14、三端口微波器件） 带通滤波器 功分器 混频器I路基带信号输出 混频器Q路基带信号输出4.读写器端的射频模块电磁反向散射耦合型射频模块射频模块主要功能产生高频发送能量，激活射频标签并为其提供能量（无源射频标签）对发送信号进行调制，用于将数据传输给射频标签。接受并解调来自射频标签的射频信号。4.读写器端的射频模块RFID 读取器内部结构 4.2读写器硬件组成读写器硬件一般由天线、射频模块、控制模块和接口电路组成。控制模块是读写器的核心，一般由ASIC（Application Specific Integrated Circuit）组件和微处理器组成。控制模块处理的信号通过射频模块传送给读写器天线，
15、由读写器天线发射出去。控制模块和应用软件之间的数据交换，主要通过读写器的接口来完成。 4.2读写器硬件组成读写器控制模块与应用软件之间的数据交换，主要通过读写器的接口实现，一般读写器的I/O接口形式主要有：RS-232串行接口：RS-232是美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）制定的一种串行物理接口标准。RS-485串行接口：也是一类标准串行通信接口，数据传递运用差分模式，抵抗干扰能力较强，传输距离比RS-232传输距离较远。 4.3读写器接口读写器接口左：RS-232接口 右：RS-485接口4.4读写器接口种类WLAN接口以太网接口USB
16、接口无线局域网络是相当便利的数据传输系统，它利用RFID的技术，以无线方式构成的局域网阅读器可以通过该接口直接进入网络也是一类标准串行通信接口，传输距离较短，传输速度较高PART 5 读写器分类5.1读写器分类大致可以将读写器划分为以下几类：固定式读写器、OEM读写器、工业读写器、便携式读写器以及大量特殊结构的读写器。 5.2RFID读写器产品分类RFID技术首先在低频读写器得到应用和推广。低频读写器的工作频率为125kHz，可用于门禁系统、汽车防盗和动物识别等方面。基于U2270B芯片的低频读写器5.3基于MF RC500芯片的高频读写器高频读写器主要工作在13.56MHz，典型的应用有我国第二代身份证、公交一卡通等。Philips公司的MF RC500芯片主要应用于13.56 MHz，是非接触、高集成的IC芯片。具有调制和解调功能，并集成了在13.56 MHz下所有类型的被动非接触式通信协议和方式。MF RC500支持ISO/IEC 14443A所有层。内部的发送器部分不需要增加有源电路，就能直接驱动近距离天线，驱动距离可达10cm。 单元检测填空题1、RFID系统读写器是读取或写
