RFID培訓(xùn)ppt課件

1、一、RFID技術(shù)概述 射頻識(shí)別即RFIDRadio Frequency IDentification技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽、無線射頻識(shí)別，是一種通訊技術(shù)，可經(jīng)過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目的并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目的之間 建立機(jī)械或光學(xué)接觸。 1.1 RFID的技術(shù)的開展歷程射頻識(shí)別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開場(chǎng)興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)經(jīng)過空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳送并經(jīng)過所傳送的信息到達(dá)識(shí)別目的的技術(shù)。 從信息傳送的根本原理來說，射頻識(shí)別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型(初級(jí)與次級(jí)之間的能量傳送及信號(hào)傳送)，在高頻段基于雷達(dá)探測(cè)目的的空間耦合模型(

2、雷達(dá)發(fā)射電磁波信號(hào)碰到目的后攜帶目的信息前往雷達(dá)接納機(jī))。1948年哈里斯托克曼發(fā)表的利用反射功率的通訊奠定了射頻識(shí)別射頻識(shí)別技術(shù)的實(shí)際根底。1940-1950年：雷達(dá)的改良和運(yùn)用催生了射頻識(shí)別技術(shù)，1948年奠定了射頻識(shí)別技術(shù)的實(shí)際根底。 1950-1960年：早期射頻識(shí)別技術(shù)的探求階段，主要處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研討。 1960-1970年：射頻識(shí)別技術(shù)的實(shí)際得到了開展，開場(chǎng)了一些運(yùn)用嘗試。 1970-1980年：射頻識(shí)別技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個(gè)大開展時(shí)期，各種射頻識(shí)別技術(shù)測(cè)試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的射頻識(shí)別運(yùn)用。 1980-1990年：射頻識(shí)別技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)運(yùn)用階段，各種規(guī)模運(yùn)用開場(chǎng)出現(xiàn)。

3、1990-2000年：射頻識(shí)別技術(shù)規(guī)范化問題日趨得到注重，射頻識(shí)別產(chǎn)品得到廣泛采用，射頻識(shí)別產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。 2000年后：規(guī)范化問題日趨為人們所注重，射頻識(shí)別產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子標(biāo)簽、無源電子標(biāo)簽及半無源電子標(biāo)簽均得到開展，電子標(biāo)簽本錢不斷降低，規(guī)模運(yùn)用行業(yè)擴(kuò)展。 至今，射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)際得到豐富和完善。單芯片電子標(biāo)簽、多電子標(biāo)簽識(shí)讀、無線可讀可寫、無源電子標(biāo)簽的遠(yuǎn)間隔識(shí)別、順應(yīng)高速挪動(dòng)物體的射頻識(shí)別技術(shù)與產(chǎn)品正在成為現(xiàn)實(shí)并走向運(yùn)用。 RFID技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)正在展現(xiàn)出一個(gè)愉快的未來。2006年6月9日和2021年11月3日，由中國多個(gè)部委結(jié)合發(fā)布的和，不僅為中國RFID產(chǎn)業(yè)

4、開展指明了方向，也全面帶動(dòng)了全國范圍內(nèi)RFID運(yùn)用的開展。特別是2021年8月溫家寶總理提出建立“感知中國中心，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)開展，實(shí)現(xiàn)流通現(xiàn)代化的目的后，RFID運(yùn)用的全面推進(jìn)更是指日可待。二、RFID系統(tǒng)組成及任務(wù)原理作為物聯(lián)網(wǎng)的中心技術(shù)之一，RFID技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域非常廣泛。由于不同領(lǐng)域的運(yùn)用需求不同，呵斥了目前多種規(guī)范和協(xié)議的RFID設(shè)備共存的局面，這就使得運(yùn)用系統(tǒng)架構(gòu)的復(fù)雜程度大為提高。但是就根本的RFID系統(tǒng)來說，其組成相對(duì)簡(jiǎn)單而明晰，主要包括RFID標(biāo)簽、讀寫器、天線、中間件和運(yùn)用軟件等五部分。 2.1.1 RFID標(biāo)簽標(biāo)簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個(gè)RFID標(biāo)簽具有獨(dú)一的電

5、子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目的對(duì)象，俗稱電子標(biāo)簽或智能標(biāo)簽。RFID電子標(biāo)簽：自動(dòng)式有源標(biāo)簽，被動(dòng)式無源標(biāo)簽。 任務(wù)原理：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接納解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑仗感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息Passive Tag，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽，或者自動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)Active Tag，有源標(biāo)簽或自動(dòng)標(biāo)簽；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)展有關(guān)數(shù)據(jù)處置。RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)一個(gè)獨(dú)一編碼，通常為64bit、96bit甚至更高，其地址空間大大高于條碼所能提供的空間，因此可以實(shí)現(xiàn)單品級(jí)的物品編碼。圖2-1是一款RFID標(biāo)簽芯片的內(nèi)部構(gòu)造圖，主要包括射頻前端、模擬前端、數(shù)字基

6、帶處置單元和EEPROM存儲(chǔ)單元四部分。圖2-1 RFID標(biāo)簽芯片的內(nèi)部構(gòu)造表示圖RFID標(biāo)簽內(nèi)部構(gòu)造：2.1.2 RFID讀寫器RFID系統(tǒng)至少包含電子標(biāo)簽和讀寫器兩部分。RFID讀寫器閱讀器經(jīng)過天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)展無線通訊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮?。典型的閱讀器包含有高頻模塊(發(fā)送器和接納器)、控制單元以及閱讀器天線。讀寫器主要包括射頻模塊和數(shù)字信號(hào)處置單元兩部分。一方面，RFID標(biāo)簽前往的微弱電磁信號(hào)經(jīng)過天線進(jìn)入讀寫器的射頻模塊中并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過讀寫器的數(shù)字信號(hào)處置單元對(duì)其進(jìn)展必要的加工整形，最后從中解調(diào)出前往的信息，完成對(duì)RFID標(biāo)簽的識(shí)別或讀/寫操

7、作；另一方面，上層中間件及運(yùn)用軟件與讀寫器進(jìn)展交互，實(shí)現(xiàn)操作指令的執(zhí)行和數(shù)據(jù)匯總上傳。 2.1.3 RFID天線天線是一種以電磁波方式把前端射頻信號(hào)功率接納或輻射出去的設(shè)備，是電路與空間的界面器件，用來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)行波與自在空間波能量的轉(zhuǎn)化。在RFID系統(tǒng)中，天線分為電子標(biāo)簽天線和讀寫器天線兩大類，分別承當(dāng)接納能量和發(fā)射能量的作用。在確定的任務(wù)頻率和帶寬條件下，天線發(fā)射射頻載波，并接納從標(biāo)簽發(fā)射或反射回來的射頻載波。目前，RFID系統(tǒng)主要集中在LF kHz、HF13.56 MHz、UHF860960 MHz和微波頻段2.45 GHz，不同任務(wù)頻段的RFID系統(tǒng)天線的原理和設(shè)計(jì)有著根本上的不同。RFI

8、D讀寫器天線的增益和阻抗特性會(huì)對(duì)RFID系統(tǒng)的作用間隔等產(chǎn)生影響，RFID系統(tǒng)的任務(wù)頻段反過來對(duì)天線尺寸以及輻射損耗有一定要求。所以RFID天線設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到整個(gè)RFID系統(tǒng)的勝利與否。以UHF頻段900MHz的天線為例，普通具有如下特征： 足夠的小以致于可以貼到需求的物品上 有全向或半球覆蓋的方向性 提供最大能夠的信號(hào)給卷標(biāo)的芯片 無論物品什么方向，天線的極化都能與卡片閱讀機(jī)的訊問信號(hào)相匹配 具有魯棒性即控制系統(tǒng)在一定的參數(shù)攝動(dòng)下，維持某些性能的特性 非常廉價(jià) 圖2-2是不停車收費(fèi)系統(tǒng)ETC運(yùn)用表示圖，在這個(gè)運(yùn)用中很好的表達(dá)了天線的上述特征。 圖2-2 不停車收費(fèi)系統(tǒng)ETC運(yùn)用表示圖2.1

9、.4 RFID中間件 中間件是一種面向音訊的、可以接納運(yùn)用軟件端發(fā)出的懇求、對(duì)指定的一個(gè)或者多個(gè)讀寫器發(fā)起操作并接納、處置后向運(yùn)用軟件前往結(jié)果數(shù)據(jù)的特殊化軟件。中間件在RFID運(yùn)用中除了可以屏蔽底層硬件帶來的多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景、硬件接口、適用規(guī)范呵斥的可靠性和穩(wěn)定性問題，還可以為上層運(yùn)用軟件提供多層、分布式、異構(gòu)的信息環(huán)境下業(yè)務(wù)信息和管理信息的協(xié)同。2.1.5 RFID運(yùn)用軟件 運(yùn)用軟件Application Software是直接面向RFID運(yùn)用最終用戶的人機(jī)交互界面，協(xié)助運(yùn)用者完成對(duì)讀寫器的指令操作以及對(duì)中間件的邏輯設(shè)置，逐級(jí)將RFID原子事件轉(zhuǎn)化為運(yùn)用者可以了解的業(yè)務(wù)事件，并運(yùn)用可視化界面進(jìn)展

10、展現(xiàn)。由于運(yùn)用軟件需求根據(jù)不同運(yùn)用領(lǐng)域的不同企業(yè)進(jìn)展專門制定，因此很難具有通用性。從運(yùn)用評(píng)價(jià)規(guī)范來說，運(yùn)用者在運(yùn)用軟件端的用戶體驗(yàn)是判別一個(gè)RFID運(yùn)用案例勝利與否的決議性要素之一。 2.1.6 RFID系統(tǒng)任務(wù)原理 RFID系統(tǒng)根本任務(wù)原理是：讀寫器經(jīng)過天線發(fā)出含有信息的一定頻率的調(diào)制信號(hào)；當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入到讀寫器的任務(wù)區(qū)時(shí)，其天線經(jīng)過耦合產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而為電子標(biāo)簽提供相應(yīng)的能量，此時(shí)標(biāo)簽根據(jù)讀寫器發(fā)來的信息決議能否呼應(yīng)，能否發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)讀寫器接納到電子標(biāo)簽發(fā)送過來的信號(hào)，經(jīng)過解調(diào)和解碼之后，將標(biāo)簽內(nèi)部的數(shù)據(jù)識(shí)別出來。圖2-3 RFID任務(wù)原理圖例 在RFID系統(tǒng)的五個(gè)組件中，通常來說，RF

11、ID標(biāo)簽、讀寫器和天線三部分的性能目的是設(shè)備選型和現(xiàn)場(chǎng)部署階段所關(guān)注的主要對(duì)象，是處理RFID運(yùn)用可靠性問題的主要挑戰(zhàn)。而RFID中間件和運(yùn)用軟件的性能目的更多依賴于軟件代碼質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的復(fù)雜度，普通在后期的系統(tǒng)集成階段才會(huì)被關(guān)注。因此，在不同的階段，運(yùn)用者所關(guān)懷的RFID對(duì)象也有所不同。 2.1.7 RFID的關(guān)鍵技術(shù) RFID關(guān)鍵技術(shù)主要包括產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)和運(yùn)用關(guān)鍵技術(shù)兩方面。 RFID產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)主要包括：標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)與制造：例如低本錢、低功耗的RFID芯片設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，適宜標(biāo)簽芯片實(shí)現(xiàn)的新型存儲(chǔ)技術(shù)，防沖突算法及電路實(shí)現(xiàn)技術(shù)，芯片平安技術(shù)，以及標(biāo)簽芯片與傳感器的集成技術(shù)等。天線設(shè)

12、計(jì)與制造：例如標(biāo)簽天線匹配技術(shù)，針對(duì)不同運(yùn)用對(duì)象的RFID標(biāo)簽天線構(gòu)造優(yōu)化技術(shù)，多標(biāo)簽天線優(yōu)化分布技術(shù)，片上天線技術(shù)，讀寫器智能波束掃描天線陣技術(shù)，以及RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)仿真軟件等。RFID標(biāo)簽封裝技術(shù)與配備：例如基于低溫?zé)釅旱姆庋b工藝，精細(xì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，多物理量檢測(cè)與控制，高速高精運(yùn)動(dòng)控制，配備缺點(diǎn)自診斷與修復(fù)，以及在線檢測(cè)技術(shù)等。RFID標(biāo)簽集成：例如芯片與天線及所附著的特殊資料介質(zhì)三者之間的匹配技術(shù)，標(biāo)簽加工過程中的一致性技術(shù)等。讀寫器設(shè)計(jì)：例如密集讀寫器技術(shù)，抗干擾技術(shù)，低本錢小型化讀寫器集成技術(shù)，以及讀寫器平安認(rèn)證技術(shù)等。 RFID運(yùn)用關(guān)鍵技術(shù)主要包括：RFID運(yùn)用體系架構(gòu)：例如R

13、FID運(yùn)用系統(tǒng)中各種軟硬件和數(shù)據(jù)的接口技術(shù)及效力技術(shù)等。RFID系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)管理：例如RFID與無線通訊、傳感網(wǎng)絡(luò)、信息平安、工業(yè)控制等的集成技術(shù)，RFID運(yùn)用系統(tǒng)中間件技術(shù)，海量RFID信息資源的組織、存儲(chǔ)、管理、交換、分發(fā)、數(shù)據(jù)處置和跨平臺(tái)計(jì)算技術(shù)等。RFID公共效力體系：提供支持RFID社會(huì)性運(yùn)用的根底效力體系的認(rèn)證、注冊(cè)、編碼管理、多編碼體系映射、編碼解析、檢索與跟蹤等技術(shù)與效力。RFID檢測(cè)技術(shù)與規(guī)范：例如面向不同行業(yè)運(yùn)用的RFID標(biāo)簽及相關(guān)產(chǎn)品物理特性和性能一致性檢測(cè)技術(shù)與規(guī)范，標(biāo)簽與讀寫器之間空中接口一致性檢測(cè)技術(shù)與規(guī)范，以及系統(tǒng)處理方案綜合性檢測(cè)技術(shù)與規(guī)范等。 2.2 RFI

14、D的任務(wù)頻率 對(duì)一個(gè)RFID系統(tǒng)來說，它的頻段概念是指讀寫器經(jīng)過天線發(fā)送、接納并識(shí)讀的標(biāo)簽信號(hào)頻率范圍，也就是所傳輸數(shù)據(jù)的載波頻率范圍。從運(yùn)用角度來說，射頻標(biāo)簽的任務(wù)頻率也就是射頻識(shí)別系統(tǒng)的任務(wù)頻段，它直接決議系統(tǒng)運(yùn)用的各方面特性，如系統(tǒng)任務(wù)原理(電感耦合還是電磁耦合)、識(shí)別間隔、射頻標(biāo)簽及讀寫器實(shí)現(xiàn)的難易程度和設(shè)備本錢等方面特性。在RFID系統(tǒng)中，系統(tǒng)任務(wù)就像我們平常收聽調(diào)頻廣播一樣，射頻標(biāo)簽和讀寫器也要調(diào)制到一樣的頻率才干任務(wù)。 RFID系統(tǒng)主要任務(wù)在以下四個(gè)頻段： 1低頻段(30kHz300kHz) 低頻率的RFID系統(tǒng)主要是經(jīng)過電感耦合的方式進(jìn)展任務(wù)，也就是在讀寫器線圈和感應(yīng)器(電子標(biāo)

15、簽)線圈間存在著變壓器耦協(xié)作用，經(jīng)過讀寫器交變場(chǎng)的作用在感應(yīng)器天線中感應(yīng)的電壓被整流，可作供電電壓運(yùn)用場(chǎng)區(qū)域可以很好的被定義，但是場(chǎng)強(qiáng)下降得太快。 2高頻(13.56MHz)在該頻率的感應(yīng)器不再需求線圈進(jìn)展繞制，可以經(jīng)過腐蝕活著印刷的方式制造天線。感應(yīng)器普統(tǒng)統(tǒng)過負(fù)載調(diào)制的方式 的方式進(jìn)展任務(wù)。也就是經(jīng)過感應(yīng)器上的負(fù)載電阻的接通和斷開促使讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)用遠(yuǎn)間隔感應(yīng)器對(duì)天線電壓進(jìn)展振幅調(diào)制。假設(shè)人們經(jīng)過數(shù)據(jù)控制負(fù)載電壓的接通和斷開，那么這些數(shù)據(jù)就可以從感應(yīng)器傳輸?shù)阶x寫器。 3甚高頻(UHF,433MHz、860MHz960MHz)甚高頻系統(tǒng)經(jīng)過電場(chǎng)來傳輸能量。電場(chǎng)的能量下降的不是

16、很快，但是讀取的區(qū)域不是很好進(jìn)展定義。該頻段讀取間隔比較遠(yuǎn)，無源可達(dá)10m左右。主要是經(jīng)過電容耦合的方式進(jìn)展實(shí)現(xiàn)。 4微波(任務(wù)頻率為2.45Hz或5.8Hz之間)這個(gè)頻段的優(yōu)勢(shì)在于其受各種強(qiáng)電磁場(chǎng)如電動(dòng)機(jī)、焊接系統(tǒng)等的干擾較小，識(shí)別間隔介于高頻和甚高頻系統(tǒng)之間，而且標(biāo)簽可以設(shè)計(jì)得很小，但是本錢較高。 各頻段特性的對(duì)比方表2-1所示： 表2-1 RFID頻段特性對(duì)比表2.3 RFID運(yùn)用領(lǐng)域概述 射頻識(shí)別技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，逐漸地被廣泛運(yùn)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化和交通運(yùn)輸控制管理等領(lǐng)域。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的提高以及消費(fèi)規(guī)模的不斷擴(kuò)展，射頻識(shí)別產(chǎn)品的本錢將不斷降低，其運(yùn)用也將越來越廣泛。射

17、頻識(shí)別技術(shù)在國外開展非常迅速，射頻識(shí)別產(chǎn)品種類繁多。而在我國，由于射頻識(shí)別技術(shù)起步較晚，運(yùn)用的領(lǐng)域不是很廣，除了在中國鐵路運(yùn)用的車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)外，主要運(yùn)用僅限于射頻卡。 RFID技術(shù)的典型運(yùn)用主要在以下幾方面： (1)物流與供應(yīng)鏈管理 (2)工業(yè)制造業(yè)(3)交通運(yùn)輸(4)訪問控制、資產(chǎn)管理(5)醫(yī)療安康(6)消費(fèi)質(zhì)量量跟蹤(7)圖書管理(8)其他運(yùn)用RFID技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域如表2-2所示：表2-2 RFID技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域三、CVT-RFIDMCU-II實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 CVT-RFIDMCU-II教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如以下圖所示： 系統(tǒng)特征支持125KHz、13.56MHz、900MHz RFID實(shí)驗(yàn)，結(jié)

18、合2.4GHz ZIGBEE無線傳輸，可以實(shí)現(xiàn)RFID和ZIGBEE的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)通訊。支持125KHz只讀卡、可讀可寫卡的操作實(shí)驗(yàn)，并且提供同步時(shí)鐘、調(diào)制、解碼輸出測(cè)試點(diǎn)引腳。13.56MHz集成了ISO14443和ISO15693兩種不同協(xié)議實(shí)驗(yàn)，對(duì)ISO14443標(biāo)簽進(jìn)展識(shí)別、防沖突、密碼驗(yàn)證、存儲(chǔ)區(qū)讀寫、密碼改寫等操作，對(duì)ISO15693標(biāo)簽進(jìn)展識(shí)別、靜默、選擇、復(fù)位、寫AFI、鎖AFI、讀塊、寫塊、寫DSFID、鎖DSFID、讀系統(tǒng)信息、讀平安形狀、防碰撞實(shí)驗(yàn)等操作 ISO15693采用分別電路設(shè)計(jì)，使RFID讀寫器的內(nèi)部構(gòu)造更加明晰，結(jié)合示波器和邏輯分析儀，可以提取和展現(xiàn)出RFID系

19、統(tǒng)中的一切射頻信號(hào)，包括編碼信號(hào)、載波信號(hào)、調(diào)制前信號(hào)、調(diào)制后信號(hào)、功率放大信號(hào)、標(biāo)簽前往信號(hào)、FSK解調(diào)信號(hào)、ASK解調(diào)信號(hào)。實(shí)驗(yàn)箱提供以上信號(hào)的測(cè)試引腳，加深學(xué)生對(duì)RFID各種信號(hào)的認(rèn)識(shí)。各種不同頻率的RFID實(shí)驗(yàn)切換方便，系統(tǒng)采用CPLD進(jìn)展切換，在上位機(jī)軟件進(jìn)展設(shè)置即可。系統(tǒng)集成考勤管理、物流管理、圖書管理三個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)，協(xié)助學(xué)生了解RFID在生活中的各種運(yùn)用。RFID系統(tǒng)可以和ZIGBEE無線傳輸網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫銜接，進(jìn)展組網(wǎng)以及數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)真正意義的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。 系統(tǒng)主要硬件組成：1主處置器采用ATMEL的高性能AVR單片機(jī)ATMEGA128，主要處置RFID標(biāo)簽的讀寫操作、ZIGB

20、EE模塊的數(shù)據(jù)傳輸、鍵盤和顯示電路的處置，以及和上位機(jī)的通訊。系統(tǒng)有規(guī)范JTAG接口和ISP下載接口，方便程序的調(diào)試和下載。2CPLD采用ALTERA的MAX系列CPLD，型號(hào)為EPM7064STC44，完成系統(tǒng)和上位機(jī)通訊串口的切換任務(wù)，以及各種不同頻率的RFID實(shí)驗(yàn)切換。圖3-2 系統(tǒng)硬件原理框圖ISO15693硬件原理 采用模擬分立元件的設(shè)計(jì)方法，使RFID讀寫器的內(nèi)部構(gòu)造更加明晰，能提取和展現(xiàn)出RFID系統(tǒng)中整個(gè)的射頻信號(hào)，包括編碼信號(hào)、載波信號(hào)、調(diào)制信號(hào)、調(diào)制載波信號(hào)功率放大信號(hào)電子標(biāo)簽前往的信號(hào)、FSK解調(diào)信號(hào)和ASK解調(diào)信號(hào)。 圖3-3 ISO15693硬件原理功能框圖 ISO1

21、5693射頻信號(hào)丈量點(diǎn)：J8：Carrier丈量點(diǎn)，射頻發(fā)射的載波信號(hào)丈量點(diǎn)。J9：FSK丈量點(diǎn)，電子標(biāo)簽前往FSK放大后的信號(hào)丈量點(diǎn)。J10：Modu丈量點(diǎn)，射頻發(fā)射的載波調(diào)制后信號(hào)丈量點(diǎn)。J11：ASK丈量點(diǎn)，電子標(biāo)簽前往ASK放大后的信號(hào)丈量點(diǎn)。J12：RF_OUT丈量點(diǎn)，射頻發(fā)射/接受天線信號(hào)丈量點(diǎn)。J19、J20：GND丈量點(diǎn)，信號(hào)公共地。J21：MCU_TRIG丈量點(diǎn)，處置器對(duì)載波信號(hào)進(jìn)展調(diào)制的數(shù)字信號(hào)丈量點(diǎn)。圖3-4 ISO15693信號(hào)丈量點(diǎn)125KHz信號(hào)丈量點(diǎn)：J22：GND丈量點(diǎn)，信號(hào)公共地。J23：RDY_CLK丈量點(diǎn)，射頻芯片前往給處置器的同步時(shí)鐘 信號(hào)丈量點(diǎn)。J24

22、：MOD丈量點(diǎn)，處置器發(fā)送的調(diào)制信號(hào)丈量點(diǎn)。J25：DEMOD_OUT丈量點(diǎn)，射頻芯片前往給處置器的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)丈量點(diǎn)。圖3-5 125KHz信號(hào)丈量點(diǎn)控制軟件界面如圖3-6所示 :圖3-6 控制軟件界面CVT-RFIDMCU-II實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以做的實(shí)驗(yàn)有：LF 125K，HF ISO14443，HF ISO15693，UHF 900M和Zigbee 2.4G 。實(shí)驗(yàn)箱上電后，翻開該控制軟件，系統(tǒng)上電后默許的實(shí)驗(yàn)時(shí)LF 125K，假設(shè)想進(jìn)展其它實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)稱號(hào)，進(jìn)展實(shí)驗(yàn)設(shè)置即可。CVT-RFIDMCU-II實(shí)驗(yàn)箱上有兩個(gè)串口：COM1和COM2，做LF 125K，HF ISO14443和

23、HF ISO15693實(shí)驗(yàn)時(shí)，PC機(jī)銜接實(shí)驗(yàn)箱的COM1；做UHF 900M和Zigbee 2.4G實(shí)驗(yàn)時(shí)，PC機(jī)銜接實(shí)驗(yàn)箱的COM2。COM1還起到設(shè)置實(shí)驗(yàn)類型的作用，在做任何實(shí)驗(yàn)前，必需經(jīng)過實(shí)驗(yàn)箱的COM1設(shè)置好實(shí)驗(yàn)類型后，再選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)運(yùn)用哪個(gè)串口。軟件的詳細(xì)操作詳見實(shí)驗(yàn)教程的實(shí)驗(yàn)章節(jié)部分。 四、標(biāo)簽存儲(chǔ)構(gòu)造引見4.1 125KHz標(biāo)簽簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)中用到的125KHz 標(biāo)簽分只讀卡和可讀可寫卡兩種，這里對(duì)兩種卡進(jìn)展簡(jiǎn)單引見： 只讀卡主要特征： 64位EEPROM多種編碼Manchester，Bi-phase，miller，PSK，F(xiàn)SK多種速率任務(wù)頻率范圍100-150KHz任務(wù)溫度范圍-40

24、到+85存儲(chǔ)器構(gòu)造：64位的EEPROM由5個(gè)部分組成，其中9位用作數(shù)據(jù)頭全1，數(shù)據(jù)頭后緊接著10組4位的數(shù)據(jù)，每4位數(shù)據(jù)跟著1位奇偶校驗(yàn)位，最后一行由4位奇偶校驗(yàn)位和1位停頓位停頓位規(guī)定為0組成，詳細(xì)構(gòu)造如表4-1所示：125KHz只讀卡存儲(chǔ)區(qū)構(gòu)造：可讀寫卡主要特征：16個(gè)32位的數(shù)據(jù)塊組成512位EEPROM32位密碼讀寫維護(hù)32位獨(dú)一的ID碼10位客戶碼鎖定位可以將EEPROM的數(shù)據(jù)塊變成只讀方式多種編碼Manchester，Bi-phase，miller，PSK，F(xiàn)SK多種速率任務(wù)頻率范圍100-150KHz任務(wù)溫度范圍-40到+85512位的EEPROM由16個(gè)32位的數(shù)據(jù)塊組成，E

25、EPROM的塊被編號(hào)成0到15，每塊的位被編號(hào)為位0到位31。訪問總是從LSB開場(chǎng)的。這32bit的EEPROM字段，是以一個(gè)字段的寫命令編程的。開場(chǎng)的兩個(gè)塊是被芯片制造商規(guī)劃安排的只讀塊塊0和塊1。它們被分別寫入有該芯片的類型、版本，客戶碼和獨(dú)一序列號(hào)UID，再往下的3個(gè)塊塊2到塊4，用來定義器件的操作選項(xiàng)，分別為密碼字段、維護(hù)字段和配置字段。塊5到塊15是用戶可以自在運(yùn)用的空間。詳細(xì)構(gòu)造如表4-2所示：125KHz讀寫卡存儲(chǔ)區(qū)構(gòu)造：4.2 ISO14443標(biāo)簽簡(jiǎn)介ISO14443實(shí)驗(yàn)運(yùn)用Mifare one卡，Mifare one卡簡(jiǎn)稱M1卡。容量為8K位EEPROM分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇

26、區(qū)為4塊，每塊16個(gè)字節(jié),以塊為存取單位每個(gè)扇區(qū)有獨(dú)立的一組密碼及訪問控制每張卡有獨(dú)一序列號(hào)，為32位具有防沖突機(jī)制，支持多卡操作無電源，自帶天線，內(nèi)含加密控制邏輯和通訊邏輯電路數(shù)據(jù)保管期為10年，可改寫10萬次，讀無限次任務(wù)溫度：-2050(溫度為90%), PET資料封裝得M1卡，溫度可達(dá)100。任務(wù)頻率：13.56MHZ通訊速率：106KBPS讀寫間隔：10mm以內(nèi)與讀寫器有關(guān) 存儲(chǔ)構(gòu)造：1M1卡分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)由4塊塊0、塊1、塊2、塊3組成，我們也將16個(gè)扇區(qū)的64個(gè)塊按絕對(duì)地址編號(hào)為063，存貯構(gòu)造如圖4-3所示：M1卡存儲(chǔ)區(qū)構(gòu)造：2第0扇區(qū)的塊0即絕對(duì)地址0塊，它用于存放

27、廠商代碼，曾經(jīng)固化，不可更改。3每個(gè)扇區(qū)的塊0、塊1、塊2為數(shù)據(jù)塊，可用于存貯數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)塊可作兩種運(yùn)用： 用作普通的數(shù)據(jù)保管，可以進(jìn)展讀、寫操作。 用作數(shù)據(jù)值，可以進(jìn)展初始化值、加值、減值、讀值操作。4每個(gè)扇區(qū)的塊3為控制塊，包括了密碼A、存取控制、密碼B。詳細(xì)構(gòu)造如下： A0 A1 A2 A3 A4 A5 FF 07 80 69 B0 B1 B2 B3 B4 B5 密碼A6字節(jié) 存取控制4字節(jié) 密碼B6字節(jié)5每個(gè)扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨(dú)立的，可以根據(jù)實(shí)踐需求設(shè)定各自的密碼及存取控制。存取控制為4個(gè)字節(jié)，共32位，扇區(qū)中的每個(gè)塊包括數(shù)據(jù)塊和控制塊的存取條件是由密碼和存取控制共同決議的。4.3

28、 ISO15693標(biāo)簽簡(jiǎn)介 ISO15693標(biāo)簽運(yùn)用I CODE 2電子標(biāo)簽，該標(biāo)簽支持ISO15693規(guī)范協(xié)議，是飛利浦公司消費(fèi)的一種任務(wù)頻率為1356 MHz的非接觸式智能標(biāo)簽卡芯片，該芯片主要針對(duì)包裹運(yùn)送、航空行李、租賃效力以及零售供應(yīng)鏈管理等物流系統(tǒng)運(yùn)用所新研發(fā)設(shè)計(jì)的一系列RFID射頻識(shí)別芯片。數(shù)據(jù)和電能的供應(yīng)非接觸方式傳輸(無需電池供電)操作間隔：可到達(dá)15 m(依賴天線幾何尺寸和讀寫器功率)任務(wù)頻率：1356 MHz(工業(yè)平安，答應(yīng)世界范圍自在運(yùn)用)快速數(shù)據(jù)傳送： 達(dá) 到53 Kbits數(shù)據(jù)高度完好性：16bit CRC校驗(yàn)真正防沖突電子物品監(jiān)測(cè)(EAS)支持運(yùn)用程序系列標(biāo)識(shí)符(A

29、Fl)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存格式標(biāo)識(shí)符(DS FID)附加快速防沖突讀寫間隔與讀間隔一樣1024bit的EEPROM，共分為32塊每塊4字節(jié)(32bit) 較高的12塊為用戶數(shù)據(jù)塊超越10年的數(shù)據(jù)堅(jiān)持才干擦寫周期大于十萬次每個(gè)芯片具有不可改動(dòng)的獨(dú)一的標(biāo)識(shí)符(序列號(hào))，保證了每個(gè)標(biāo)簽的獨(dú)一性每個(gè)塊具有鎖定機(jī)制(寫維護(hù))內(nèi)存與數(shù)據(jù)格式： 64位獨(dú)一的序列標(biāo)識(shí)符(UID)根據(jù)ISOIEC15693-3協(xié)議，在消費(fèi)過程期間曾經(jīng)被規(guī)劃，而且以后不能被修正。64位標(biāo)識(shí)符根據(jù)上述協(xié)議，以低位UIDO開場(chǎng)，以高位UID7終了。其中“塊-1為用戶可設(shè)置的訪問控制塊，“塊-2為其他特殊功能設(shè)置塊。1024 bit的EEPROM

30、，共分為32塊每塊4字節(jié)(32 bit)， 最低的4個(gè)塊包含序列號(hào)、讀寫條件以及一些配置位。本卷須知:鑒于有些指令的操作結(jié)果對(duì)電子標(biāo)簽的改動(dòng)是不可逆的。同時(shí)，只需強(qiáng)迫指令對(duì)不同廠家消費(fèi)的標(biāo)簽，都能到達(dá)一樣的執(zhí)行效果，而可選指令需根據(jù)詳細(xì)廠家消費(fèi)的詳細(xì)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)手冊(cè)執(zhí)行，才干實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。因此，劇烈建議在運(yùn)用各種命令前，先閱讀ISO15693協(xié)議第三部分，了解相關(guān)指令的功能和產(chǎn)生的后果以及所用電子標(biāo)簽的詳細(xì)數(shù)據(jù)手冊(cè)。鎖定塊、鎖定AFI和鎖定DSFID這些命令執(zhí)行后，鎖定的部分被寫維護(hù)，不能再寫。 4.4 900MHz標(biāo)簽簡(jiǎn)介從邏輯上將900MHz標(biāo)簽存儲(chǔ)器分為四個(gè)存儲(chǔ)體，每個(gè)存儲(chǔ)體可以由一個(gè)或

31、一個(gè)以上的存儲(chǔ)器組成。如圖4-4所示。這四個(gè)存儲(chǔ)體是：1保管內(nèi)存： 保管內(nèi)存應(yīng)包含殺死口令和訪問口令。殺死口令應(yīng)存儲(chǔ)在00h至1Fn的存儲(chǔ)地址內(nèi)。訪問口令應(yīng)存儲(chǔ)在20h至3Fn的存儲(chǔ)地址內(nèi)。2EPC存儲(chǔ)器： EPC存儲(chǔ)器應(yīng)包含在00h至1Fn存儲(chǔ)位置的CRC-16、在10h至1Fh存儲(chǔ)地址的協(xié)議-控制(PC)位和在20h開場(chǎng)的EPC。PC被劃分成10h至14Fh存儲(chǔ)位置的EPC長(zhǎng)度、15h至17Fh存儲(chǔ)位置的RFU位和在18h至1Fh存儲(chǔ)位置的編號(hào)系統(tǒng)識(shí)別(NSI)，CRC-16、PC、EPC應(yīng)優(yōu)先存儲(chǔ)MSB (EPC的MSB應(yīng)存儲(chǔ)在20h的存儲(chǔ)位置)。3TID存儲(chǔ)器： TID存儲(chǔ)器應(yīng)包含00

32、h至07n存儲(chǔ)位置的8位ISO15963分配類識(shí)別(對(duì)于EPCglobal為111000102)、08h至13n存儲(chǔ)位置的12位義務(wù)掩模設(shè)計(jì)識(shí)別(EPCglobal成員免費(fèi))和14h至1Fn存儲(chǔ)位置的12位標(biāo)簽型號(hào)。標(biāo)簽可以在1Fn以上的TID存儲(chǔ)器中包含標(biāo)簽指定數(shù)據(jù)和提供商指定數(shù)據(jù)(例如，標(biāo)簽序號(hào))。4用戶存儲(chǔ)器： 用戶存儲(chǔ)器允許存儲(chǔ)用戶指定數(shù)據(jù)。該存儲(chǔ)器組織為用戶定義。900MHz標(biāo)簽存儲(chǔ)區(qū)構(gòu)造：五、RFID通訊協(xié)議簡(jiǎn)介 RFID規(guī)范化任務(wù)最早可以追溯到20世紀(jì)90年代。1995年國際規(guī)范化組織ISO/IEC結(jié)合技術(shù)委員會(huì)JTCl設(shè)立了子委員會(huì)SC31以下簡(jiǎn)稱SC31，擔(dān)任RFID規(guī)范化研

33、討任務(wù)。SC31委員會(huì)由來自各個(gè)國家的代表組成，如英國的BSI IST34委員、歐洲CEN TC225成員。他們既是各大公司內(nèi)部咨詢者，也是不同公司利益的代表者。因此在ISO規(guī)范化制定過程中，有企業(yè)、區(qū)域規(guī)范化組織和國家三個(gè)層次的利益代表者。SC31子委員會(huì)擔(dān)任RFID規(guī)范可以分為四個(gè)方面：數(shù)據(jù)規(guī)范如編碼規(guī)范ISO/IEC 15691、數(shù)據(jù)協(xié)議ISO/IEC 15692、ISO/IEC 15693，處理了運(yùn)用程序、標(biāo)簽和空中接口多樣性的要求，提供了一套通用的通訊機(jī)制、空中接口規(guī)范ISO/IEC 18000系列、測(cè)試規(guī)范性能測(cè)試ISO/IEC 18047和一致性測(cè)試規(guī)范ISO/IEC 18046

34、、實(shí)時(shí)定位RTLSISO/IEC 24730系列運(yùn)用接口與空中接口通訊規(guī)范方面的規(guī)范。 為了更好地推進(jìn)RFID新產(chǎn)業(yè)的開展，國際規(guī)范化組織ISO、以美國為首的EPCglobal、日本UID等規(guī)范化組織紛紛制定RFID相關(guān)規(guī)范，并在全球積極推行這些規(guī)范。 ISO/IEC 18000系列規(guī)范定義了RFID標(biāo)簽和讀寫器之間的信號(hào)方式、編解碼規(guī)范、多標(biāo)簽碰撞協(xié)議，以及命令格式等內(nèi)容，為一切RFID設(shè)備的空中接口通訊提供了全面的指點(diǎn)。該規(guī)范具有廣泛的通用性，覆蓋了RFID運(yùn)用的常用頻段，如125134.2KHz、13.56MHz、433MHz、860960MHz、2.45GHz、5.8GHz等，主要有以

35、下幾部分組成： 1ISO/IEC 18000-1 提供了根本的信息定義和系統(tǒng)描畫。它規(guī)范了空中接口通訊協(xié)議中共同遵守的讀寫器與標(biāo)簽的通訊參數(shù)表、知識(shí)產(chǎn)權(quán)根本規(guī)那么等內(nèi)容。這樣每一個(gè)頻段對(duì)應(yīng)的規(guī)范不需求對(duì)一樣內(nèi)容進(jìn)展反復(fù)規(guī)定。 2ISO/IEC 18000-2 定義了125134.2KHz的空中接口通訊協(xié)議參數(shù)，規(guī)定了在標(biāo)簽和讀寫器之間通訊的物理接口，讀寫器應(yīng)具有與Type A(FDX)和Type B(HDX)標(biāo)簽通訊的才干；規(guī)定了協(xié)議和指令以及多標(biāo)簽通訊的防碰撞方法。 3ISO/IEC 18000-3定義了13.56MHz的空中接口通訊協(xié)議參數(shù)，規(guī)定了讀寫器與標(biāo)簽之間的物理接口、協(xié)議和命令以及

36、防碰撞方法。關(guān)于防碰撞協(xié)議可以分為兩種方式，而方式1又分為根本型與兩種擴(kuò)展型協(xié)議無時(shí)隙無終止多應(yīng)對(duì)器協(xié)議和時(shí)隙終止自順應(yīng)輪詢多應(yīng)對(duì)器讀取協(xié)議。方式2采用時(shí)頻復(fù)用FTDMA協(xié)議，共有8個(gè)信道，適用于標(biāo)簽數(shù)量較多的情形。4ISO/IEC 18000-4定義了2.45GHz的空中接口通訊協(xié)議參數(shù)，規(guī)定了讀寫器與標(biāo)簽之間的物理接口、協(xié)議和命令以及防碰撞方法。該規(guī)范包括兩種方式，方式1是無源標(biāo)簽任務(wù)方式是讀寫器先講；方式2是有源標(biāo)簽，任務(wù)方式是標(biāo)簽先講。5ISO/IEC 18000-5定義了5.8GHz的空中接口通訊協(xié)議參數(shù)，規(guī)定了讀寫器與標(biāo)簽之間的物理接口、協(xié)議和命令以及防碰撞方法。這些協(xié)議保證兼容的

37、讀寫器和標(biāo)簽之間可以實(shí)現(xiàn)通訊，該規(guī)范的制定任務(wù)目前曾經(jīng)停頓。 6ISO/IEC 18000-6定義了860960MHz的空中接口通訊協(xié)議參數(shù)，規(guī)定了讀寫器與標(biāo)簽之間的物理接口、協(xié)議和命令以及防碰撞方法。 7ISO/IEC 18000-7適用于超高頻段433.92 MHz，屬于有源電子標(biāo)簽。規(guī)定了讀寫器與標(biāo)簽之間的物理接口、協(xié)議和命令以及防碰撞方法。有源標(biāo)簽識(shí)讀范圍大，適用于大型固定資產(chǎn)的跟蹤。ISO15693協(xié)議簡(jiǎn)介ISO15693 是一系列針對(duì)近間隔vicinity RFID 的國際化、獨(dú)立于廠商的規(guī)范。它任務(wù)于 13.56MHz，并運(yùn)用磁場(chǎng)耦合讀卡器(VCD)和卡片 (VICC)。 讀取間

38、隔可達(dá) 1-1.5 米非接觸智能卡，運(yùn)用的頻率為13.56MHz，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單讓消費(fèi)讀卡器的本錢比 ISO14443 低，大都用來做出入控制、出勤考核等，如今很多企業(yè)運(yùn)用的門禁卡大都運(yùn)用這一類的規(guī)范。由于這類卡可以以較大間隔任務(wù)，故所需的場(chǎng)強(qiáng)1.15-5 A/m小于接近式卡片 (1.5 to 7.5 A/m)。ISO 15693-1 這部分描畫了物理層ISO 15693-2 這部分描畫了射頻的電源和信號(hào)界面ISO 15693-3 這部分描畫了防沖突和傳輸協(xié)議這里主要簡(jiǎn)單引見ISO15693-3部分，其它兩部分參照ISO15693的協(xié)議。以下縮略語適用于本部分：ASK移幅鍵控FSK移頻鍵控EOF幀終

39、了LSB最低有效位MSB最高有效位PPM脈沖位置調(diào)制RF射頻SOF起始幀VCD附近式耦合設(shè)備VICC附近式集成電路卡1、數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼采用脈沖位置調(diào)制。 VICC應(yīng)可以支持兩種數(shù)據(jù)編碼方式：256取1方式和4取1方式。VCD決議選擇哪一種方式，并在幀起始SOF時(shí)給與VICC指示 。實(shí)驗(yàn)箱運(yùn)用4取1脈沖位置調(diào)制方式，這種方式一次決議2個(gè)位。4個(gè)延續(xù)的位對(duì)構(gòu)成1個(gè)字節(jié)，首先傳送最低的位對(duì)。 圖5-1 4取1編碼方式 例如：圖5-2示出了VCD傳送E1 = (11100001)b = 225。 圖5-1 4取1編碼例如 2、選擇幀 選擇幀為了容易同步和不依賴協(xié)議。 幀由幀起始SOF和幀終了EOF來

40、分隔，運(yùn)用編碼違例來實(shí)現(xiàn)此功能。這里引見4取1方式的選擇幀，如圖5-2和圖5-3所示：圖5-2 4取1方式的開場(chǎng)幀圖5-3 4取1方式的終了幀3、VICC形狀一個(gè)VICC能夠處于以下4種形狀中的一種：斷電：當(dāng)VICC不能被VCD激活的時(shí)候，它處于斷電形狀。 預(yù)備：當(dāng)VICC被VCD激活的時(shí)候，它處于預(yù)備形狀。選擇標(biāo)志沒有置位時(shí)，它將處置任何懇求。 靜默：當(dāng)VICC處于靜默形狀，目錄標(biāo)志沒有設(shè)置且尋址標(biāo)志已設(shè)置情況下，VICC將處置任何懇求。 選擇：只需處于選擇形狀的VICC才會(huì)處置選擇標(biāo)志已設(shè)置的懇求。斷電、預(yù)備和安靜形狀的支持是強(qiáng)迫性的。選擇形狀的支持是可選的。 4、命令協(xié)議定義了四種命令：

41、強(qiáng)迫的、可選的、定制的、私有的。 1強(qiáng)迫的 命令碼范圍從 01 到 1F 。 一切VICCs都支持強(qiáng)迫命令碼。 2可選的 命令碼范圍從 20 到 9F 。 VICCs可以有選擇地支持可選的命令碼。 假設(shè)某個(gè)VICC不支持一個(gè)可選的命令，并且尋址標(biāo)志或選擇標(biāo)志已設(shè)置，它能夠會(huì)前往一個(gè)錯(cuò)誤碼“不支持或堅(jiān)持靜默。 3定制的 命令碼范圍從 A0 到 DF 。 VICCs支持定制命令，在它們的可選范圍內(nèi)，執(zhí)行由制造商規(guī)定的功能。 4私有的 命令碼范圍從 E0 到 FF 。 這個(gè)命令方便IC和VICC制造商用于各種目的的運(yùn)用，如測(cè)試、系統(tǒng)信息編程等等。 ISO15693協(xié)議命令編碼表六、CVT-RFIDMCU-