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1、EPCEPC编码编码(bin m)(bin m)协议协议EPCEPC系统结构系统结构EPCEPC条形码标签条形码标签(bioqin)(bioqin)EPCEPC、条形码、条形码、RFIDRFID标签标签(bioqin)(bioqin)4123目录第1页/共75页第一页，共76页。RFIDRFID应答器原理应答器原理(yunl)(yunl)RFIDRFID阅读器原理阅读器原理(yunl)(yunl)RFIDRFID天线天线(tinxin)(tinxin)部分部分RFIDRFID中间件中间件8567目录第2页/共75页第二页，共76页。EPC部分(b fen)引言第3页/共75页第三页，共76页。
2、 Electronic Product Code电子产品编码(bin m)什么(shn me)是EPC？EPC最终目标是为每一个商品(shngpn)建立全球的、开放的编码标准。第4页/共75页第四页，共76页。我们(w men)身边的EPCEPCEPC第5页/共75页第五页，共76页。1EPC统一了对世界范围内的商品的标识编码的规则，并通过应用于RFID系统中，联合网络技术而组成了EPC系统。2EPC规定了用数字信息的形式存储于和具体的商品实物固定在一起的RFID应答器中第6页/共75页第六页，共76页。EPC编码(bin m)协议2.12.1 第7页/共75页第七页，共76页。 目前的EPC
3、系统中应用的编码类型(lixng)主要有三种：64位、96位和256位。 EPC编码由版本号、产品域名管理、产品分类部分和序列号四个字段组成。 第8页/共75页第八页，共76页。64位EPC-64编码类型(lixng)，分为type、type和type三种类型(lixng)目前只有一种(y zhn)type型，版本号字段占8位，域名管理占28位，序列号为36位。目前主要三种EPC应用(yngyng)编码EPC-256编码类型，分为type、type和type三种类型，它的域名管理分别占32位、64位和128位96位256位第9页/共75页第九页，共76页。第10页/共75页第十页，共76页。型
4、EPC-64编码(binm)提供的占有两个数字位的版本号编码(binm)。 21位被分配给了具体(jt)的EPC域名管理编码，17位被用于标识产品具体(jt)的分类信息，最后的24位序列具体(jt)地标识了具体(jt)的产品的个体。 第11页/共75页第十一页，共76页。 当型EPC-64无法满足需要时可以采用型EPC-64来满足大量产品和对价格(jig)反应敏感的消费品生产者的要求。 型EPC-64编码采用34 位的产品序列号，与13位对象分类区结合（允许多达8192库存单元），远远超过(chogu)了世界上最大的消费品生产商的生产能力。 第12页/共75页第十二页，共76页。型EPC-96
5、的设计(shj)目的是成为一个公开的物品标识代码。它的应用类似于目前的统一产品代码，具体的字段含义如下第13页/共75页第十三页，共76页。EPC的64位编码和96位编码版本已经(yjing)不足以长期使用。更长的EPC编码规则一直以来就广受期待并酝酿已久。EPC的256位编码标准就是在这种情况下应运而生的。第14页/共75页第十四页，共76页。EPC的系统结构2.2 2.2 第15页/共75页第十五页，共76页。EPC的系统结构 全球(qunqi)电子产品编码体系 EPC识别系统 信息(xnx)网络系统第16页/共75页第十六页，共76页。第17页/共75页第十七页，共76页。1ONS (
6、Object Naming Service) 对象名称解服务器，它用来把EPC转化成IP地址，用来定位相应的计算机和完成相应的信息交互服务。2PML ( Physical Markup Language) 实体标识语言服务器中，存储用PML语言描述的实物信息，如实物名称、种类、性质、生产日期、生产厂家信息、实物存放位置、实物的使用说明等。第18页/共75页第十八页，共76页。Step1Step1Step1EPC编码读写器读出商品(shngpn)中的EPC编码信息，Step2Step2Step2由EPC产品(chnpn)管理中间件，传输到Internet中，Step3Step3Step3经过网络
7、传到ONS服务器，找到该EPC对应的IP地址，由IP地址找到PML服务器，从产品信息的数据库中，获取相关实物(shw)信息并作相应处理。第19页/共75页第十九页，共76页。2.3 EPC条形码标签(bioqin)第20页/共75页第二十页，共76页。EPCEPC条形码标签条形码标签条形码技术是集编码、印刷、识别(shbi)、数据采集和处理于一身。条形码是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用来表达信息的图形标识符。第21页/共75页第二十一页，共76页。一维条形码二维条形码一维条码是由一组宽度不同、反射率不同的平行相邻的线条和空白，按照一定的编码(bin m)规则和技术标准组
8、合而成，用来表示某种数据信息的符号。 在EPC条形码的编码方式中在水平和垂直方向的二维空间存储(cn ch)信息的条码，称为二维条码（2 dimensional bar code），可直接显示英文、中文、数字、符号、图型条形码第22页/共75页第二十二页，共76页。一维条形码二维条形码第23页/共75页第二十三页，共76页。2.4 EPC、条形码、RFID标签(bioqin)第24页/共75页第二十四页，共76页。EPC、RFID、条形码的区别、条形码的区别(qbi)与与联系联系EPCRFID条形码条形码是应用了不同(b tn)宽度的黑白条码反射光来编码，具体成本低廉，使用方便，缺点是编码容量
9、不足。RFID标签(bioqin)是存储了具体的EPC标准的产品编码信息的产品标签(bioqin)，它会因不同应用场合的具体要求而表现出不同的封装形式，如纽扣类、IC卡类以及条形码形式等等。EPC是编码标准，规定了对具体不同商品产品唯一的编码格式，完成RFID产品信息编码。第25页/共75页第二十五页，共76页。EPC、条形码、RFID标签(bioqin)的区别RFID标签与阅读器的信息交互的媒介是通过射频，即电磁场，同时它也具备微型(wixng)存储器、微处理器、天线等部件。 日常看到的条形码只是利用不同宽度(kund)黑白条码来完成信息编码，物理上并不具备以上几部分。 第26页/共75页第
10、二十六页，共76页。一维条形码一维条码只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在垂直方向则不表达任何(rnh)信息，其一定的高度通常是为了便于阅读器的对准。在EPC条形码的编码方式中在水平(shupng)和垂直方向的二维空间存储信息的条码。贮存数据量大，可存放1K字符，可用扫描仪直接读取内容，无需另接数据库二维条形码第27页/共75页第二十七页，共76页。第28页/共75页第二十八页，共76页。RFID部分(b fen)引言第29页/共75页第二十九页，共76页。 RFID阅读器频率分类和我们听的收音机类似，射频应答器和阅读器同样要调制(tiozh)到相同的频率点才能工作。 LF、 HF、
11、UHF就分别对应着不同频率的射频频段。具体见下表第30页/共75页第三十页，共76页。RFID主要频段(pn dun)和特性第31页/共75页第三十一页，共76页。RFID系统(xtng)组成RFID应答器RFID高层(o cn)软件典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元、振荡电路以及阅读器天线(tinxin)几部分。 介于前端RFID读写器硬件模块和后端数据库 RFID系统组成RFID阅读器应答器是由天线、编/解码器、电源、解调器、存储器、控制器以及负载电路组成。 第32页/共75页第三十二页，共76页。LF代表低频射频，在125KHz左右。HF代表高频(o pn)射频，在1
12、3.54MHz左右。UHF代表超高频(o pn)射频，在850910MHz范围之内。还有2.4G的微波频段。第33页/共75页第三十三页，共76页。RFID产品种类更加丰富，成本(chngbn)不断降低。19411941196019601961196119801980198119812000200020002000今今RFID 发展(fzhn)历史RFID技术有了大的发展(fzhn)，有了早期的应用RFID进入商业应用标准化出现，RFID产品逐渐进入生活。雷达的改进催生RFID技术，1948年奠定了RFID理论基础处于实验室阶段。第34页/共75页第三十四页，共76页。2.5 RFID应答器的
13、原理(yunl)第35页/共75页第三十五页，共76页。应答器是由天线、编/解码器、电源(dinyun)、解调器、存储器、控制器以及负载电路组成。应答器的基本组成示意图如图所示第36页/共75页第三十六页，共76页。RFID系统主要(zhyo)由应答器、阅读器和高层组成。其中应答器是集成电路芯片形式，而集成芯片又根据它的封装不同表现的形式也不太一样。阅读器用于产生射频载波完成与应答器之间的信息交互的功能。高层功能是信息的管理和决策系统。第37页/共75页第三十七页，共76页。在RFID系统中，识别信息存放于电子信息载体中，这个(zhge)电子信息载体就是应答器，应答器在具体不同应用领域有表现为
14、多种不同的形式，第38页/共75页第三十八页，共76页。 应答器的基本是由天线、编/解码器、电源(dinyun)、解调器、存储器，控制器以及负载电路组成。 从应答器传送信息到阅读器，状态数据在CPU的控制下，从存储器中取出经过编码器和负载调制单元发送到阅读器。第39页/共75页第三十九页，共76页。 应答器可以(ky)分为只读应答器、读/写应答器和具有识别功能的应答器。第40页/共75页第四十页，共76页。 应答器天线部分主要(zhyo)用于数据通信和获取射频能量，给应答器的其他电路提供合格的直流电源。第41页/共75页第四十一页，共76页。应答器能源不同(btn)可以分为：无源（被动式）应答
15、器、半无源（半被动式）应答器和有源（主动式）应答器。第42页/共75页第四十二页，共76页。 有源应答器，这种应答器工作所需的能量完全来自于自身的电源模块，它会主动(zhdng)地与阅读器信息传输。 由于这样的就需要比较大能量供应，所以有源应答器的体积往往比较大，重量也较重。第43页/共75页第四十三页，共76页。 控制器是应答器系统的核心部分，对于可读可写应答器，需要内部(nib)逻辑控制对读写的使能，读写的操作的支持，对于有密码的答器，要求控制器能进行数字验证操作。第44页/共75页第四十四页，共76页。图中黑色区域就是该应答器的CPU、存储器、编解码功能单元(dnyun)，外围印制铜模线
16、即为应答器的天线单元(dnyun)。第45页/共75页第四十五页，共76页。 RFID的应答器的存储容量一般(ybn)在几字节到几千字节之间，存储器存储的数据量一般(ybn)为产品的序列号，如EPC编码。第46页/共75页第四十六页，共76页。2.6 RFID阅读器的原理(yunl)第47页/共75页第四十七页，共76页。RFID阅读器（读写器）通过天线实现对应答器识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制(kngzh)单元、振荡电路以及阅读器天线几部分。第48页/共75页第四十八页，共76页。在实际应用中，有4种波段的频率，低频（125kHz），高频
17、（13.54MHz），超高频（850910MHz），微波（2.45GHz）。不同频率用在不同的领域，下图显示(xinsh)了不同应用场合的阅读器。第49页/共75页第四十九页，共76页。在射频读写器的应用中遇到的一个(y)问题就是阅读器冲突，这是一个(y)阅读器接收到的信息和另外一个(y)阅读器接收到的信息发生冲突，产生重叠。解决这个问题的一种方法是使用TDMA技术，保证阅读器不会互相干扰。第50页/共75页第五十页，共76页。阅读器的性能参数第51页/共75页第五十一页，共76页。阅读器的组成部分(zchnbfn) RFID阅读器是以一定的频率(pnl)、特定的通信协议完成对应答器中信息的读
18、取,阅读器基本组成模块如图所示。第52页/共75页第五十二页，共76页。阅读器和应答器耦合的方式有多种，应用较为典型(dinxng)的是电感耦合，阅读器和应答器天线部分的电感线圈通过电磁场进行信息传输。第53页/共75页第五十三页，共76页。例题：对于一个(y)RFID标签，内部有50匝线圈绕制而成的天线线圈，读写器周围磁通变化率为0.004Wb/s，试计算在电子标签的天线两端能够产生多大的感应电动势？解：根据公式E=n（/t）可知，当读写器周围的磁通变化率为0.004Wb/s，线圈匝数为50匝，代入公式可得感应电动势：E=n（/t）=500.004Wb/s=0.2V。第54页/共75页第五十
19、四页，共76页。数据(shj)信息的编码与调制 从模拟信号转换成数字信号分为三个阶段： 抽样：每隔一个相等的时间间隙，采集连续信号的一个样值。 量化：将量值连续分布的样值，归并到有限(yuxin)个取值范围内。 编码：用二进制数字代码，表达这有限(yuxin)个值域（量化区）。第55页/共75页第五十五页，共76页。 抽样定理：一个频带限制在（抽样定理：一个频带限制在（0 0，）内的时）内的时间连续信号间连续信号X(t)X(t)，如果，如果(rgu)(rgu)以不大于以不大于1/21/2的间隔的间隔对它进行等间隔抽样，则对它进行等间隔抽样，则X(t)X(t)将被所得到的值完全将被所得到的值完全
20、确定。也可以说，若对信号以确定。也可以说，若对信号以fs2fs2的抽样速率进行的抽样速率进行均匀抽样，则均匀抽样，则X(t)X(t)可以被所得到的抽样值完全确定。可以被所得到的抽样值完全确定。第56页/共75页第五十六页，共76页。 非均匀量化：非均匀量化采用压扩技术非均匀量化：非均匀量化采用压扩技术按输入信号的概率密度函数来分布量化电平。按输入信号的概率密度函数来分布量化电平。实现实现(shxin)(shxin)非均匀量化的方法之一是把输入量非均匀量化的方法之一是把输入量化器的信号化器的信号X X先进行压缩处理，再把压缩后的信号先进行压缩处理，再把压缩后的信号进行均匀量化。进行均匀量化。第5
21、7页/共75页第五十七页，共76页。 常用的RFID编码方法为曼彻斯特编码，曼彻斯特编码，也叫做(jiozu)相位编码，是一个同步时钟编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。 第58页/共75页第五十八页，共76页。2.7 RFID天线(tinxin)部分第59页/共75页第五十九页，共76页。 天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射(fsh)出去的装置，是电路与空间的界面器件，用来实现导行波与自由空间波能量的转化。 在RFID系统中，天线分为电子标签天线和读写器天线两大类，分别承担接收能量和发射能量的作用。当前的RFID系统主要集中在 LF、HF (13.56MHz
22、)、UHF（860960MHz）和微波频段， 第60页/共75页第六十页，共76页。(1) 天线方向性 发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去(ch q)，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。第61页/共75页第六十一页，共76页。(2) 天线(tinxin)增益 增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线(tinxin)与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。 第62页/共75页第六十二页，共76页。(3) 波瓣宽度 方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。 在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低(jing
23、d) 3 dB的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角）。 第63页/共75页第六十三页，共76页。(4) 天线的极化 天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定：电场的方向(fngxing)就是天线极化方向(fngxing)。一般使用的天线为单极化的。如图所示为两种基本的单极化方式：垂直极化是最常用的；水平极化也是要被用到的。 第64页/共75页第六十四页，共76页。RFID天线(tinxin)(1) 近场天线 对于 LF 和 HF 频段，系统工作在天线的近场，标签所需的能量都是通过电感耦合方式(fngsh)由读写器的耦合线圈辐射近场获得，工作方式(fn
24、gsh)为电感耦合。型号为HRRFD-NF09的近场天线 第65页/共75页第六十五页，共76页。(2) 远场天线 对于超高频和微波频段，读写器天线要为标签提供能量(nngling)或唤醒有源标签，工作距离较远，一般位于读写器天线的远场。如图是型号为CS771的圆极化天线。第66页/共75页第六十六页，共76页。RFID电感耦合射频天线 RFID射频前端是实现数据和能量的交换传输的关键部分，RFID技术通过电感耦合方式进行(jnxng)通信，电感耦合方式的理论基础是LC谐振回路和电感线圈产生的交变磁场，也是RFID天线的基本原型。 第67页/共75页第六十七页，共76页。电感耦合分为两种方式：
25、一种(yzhn)是串联谐振回路的耦合；另一种(yzhn)是并联谐振回路的耦合。所示是串联谐振回路的基本形式，其中r是电感的损耗电阻。由图可知并联谐振回路的等效阻抗为第68页/共75页第六十八页，共76页。 有时为获得更好的选择(xunz)效果，可把两个或更多个串、并联谐振回路连接起来，构成带通滤波器。谐振放大器中，LC并联谐振回路使用最为广泛。 第69页/共75页第六十九页，共76页。2.8 RFID中间件部分(b fen)第70页/共75页第七十页，共76页。介于前端RFID读写器硬件模块和后端数据库与应用软件之间的中介(zhngji)，称为RFID中间件(RFIDMiddleware)。
26、应用程序使用中间件提供的一组通用的应用程序接口(API)，即能连接(linji)到RFID读写器，读取RFID标签数据。第71页/共75页第七十一页，共76页。第72页/共75页第七十二页，共76页。 RFID数据库的更新(gngxn)非常频繁。阅读器不断地读入原始数据，进行过滤、聚合处理后的数据要进行存储，上层应用程序又不断地进行查询，使得RFID数据库的构建和传统数据库不同，需要分层建立。 第73页/共75页第七十三页，共76页。 EPC 和RFID 技 术第74页/共75页第七十四页，共76页。感谢您的欣赏(xnshng)！第75页/共75页第七十五页，共76页。内容(nirng)总结EPC编码协议。EPC-64编码类型，分为(fn wi)type、type和type三种类型。E=n（/t）=500.004Wb/s=0.2V。非均匀量化：非均匀量化采用压扩技术按输入信号的概率密度函数来分布量化电平。人们规定：电场的方向就是天线极化方向。电感耦合分为(fn wi)两种方式：一种是串联谐振回路的耦合。谐振放大器中，LC并联谐振回路使用最为广泛。第74页/共75页。感谢您的欣赏第七十六页，共76页。
