RFID射頻識別技術 課件 第7章節(jié) 圖書管理系統(tǒng)2 完成所借書籍的借書還書

任務二完成所借書籍的借書還書任務二

完成所借書籍的借書還書使用超高頻RFID讀寫器軟件，對超高頻RFID標簽進行讀寫操作，通過對RFID標簽的操作理解RFID標簽存儲結構。任務要求理解電子標簽輪詢工作機制理解電子標簽的滅活工作機制了解超高頻RFID標簽的種類了解超高頻RFID技術現(xiàn)狀任務目標任務二

完成所借書籍的借書還書電子標簽輪詢操作滅活機制超高頻RFID電子標簽種類超高頻RFID技術現(xiàn)狀知識儲備任務二

完成所借書籍的借書還書在EPCC1G2標準中，讀寫器利用三個基本操作管理標簽，分別是選擇、盤存、訪問，而其中最主要的就是盤存操作，也叫輪詢操作，輪詢操作讓超高頻RFID閱讀器得以同時對多個標簽進行操作。

1）輪詢操作輪詢是將所有符合選擇（Select）條件的標簽循環(huán)掃描一遍，標簽將分別返回其EPC號。用戶利用該操作可以首先將所有符合條件的標簽的EPC號讀出來。輪詢操作中有許多參數(shù)，并且是一個循環(huán)掃描的過程，在一個輪詢掃描中，會組合應用到幾條不同的輪詢命令，故一個輪詢又被稱為一個輪詢周期或輪詢周期。因為閱讀器與標簽之間對于輪詢命令的數(shù)據(jù)交換的時間響應有嚴格的要求，故閱讀器將一個輪詢周期操作設計成一個輪詢循環(huán)命令，提供給用戶使用。而不需要用戶自己去設計輪詢算法及輪詢步驟。一般閱讀器會為各種不同的輪詢需求設計幾個優(yōu)化的輪詢算法命令，供用戶使用。1、電子標簽輪詢操作任務二

完成所借書籍的借書還書

2）輪詢步驟閱讀器發(fā)出Select命令選擇特定的標簽群后，閱讀器從中唯一確定一張標簽并對該標簽進行訪問操作。具體流程如圖7-2-1所示：閱讀器首先發(fā)一個含有Q值的Query命令。參與標簽在收到Query命令后，在(0，2Q-1)范圍內(nèi)挑選一個隨機數(shù)值載入槽計數(shù)器。隨機數(shù)等于零的標簽換成應答狀態(tài)并立即作出應答。隨機數(shù)非零的標簽不作出反應，繼續(xù)等待閱讀器發(fā)出的QueryAdjust或QueryRep命令；當標簽進入應答狀態(tài)后即返回RN16，閱讀器以含有相同RN16的ACK命令確認該標簽；之后，被確認的標簽轉換到確認狀態(tài)，返回其PC、EPC和CRC16；閱讀器發(fā)送含有與之前相同的RN16的Req_RN命令，標簽返回一個新RN16作為應答；最后，閱讀器以新的RN16作為訪問句柄，對標簽進行訪問操作。1、電子標簽輪詢操作任務二

完成所借書籍的借書還書任務二

完成所借書籍的借書還書圖7-2-1標簽輪詢和訪問步驟

3）防沖突算法在RFID多電子標簽識別環(huán)境中，標簽間沖突是影響RFID系統(tǒng)標簽閱讀速度的一個重要因素。Gen2標準采用了基于概率/分槽防沖突算法。該防沖突算法的實現(xiàn)與標簽ID內(nèi)容無關。在閱讀器開始進行一輪閱讀操作時，其閱讀標簽命令里有一個參數(shù)Q(Q取值范圍為1～15)，該參數(shù)控制標簽往各自的分槽計算器內(nèi)載入一個隨機數(shù)(取值范圍0～2Q-1)。當標簽接收到閱讀器相關命令時，分槽計算器值減1，僅當標簽內(nèi)分槽計數(shù)器值為0時，標簽才對閱讀器進行應答；當分槽計數(shù)器值不為0時，標簽不對閱讀器進行應答，而是根據(jù)閱讀器的不同命令，執(zhí)行分槽計數(shù)器值繼續(xù)減1操作，或者根據(jù)新的Q參數(shù)值來再次載入另一隨機數(shù)(該隨機數(shù)取值范圍必須同樣在0～2Q-1)。已經(jīng)閱讀成功的標簽，退出這輪標簽閱讀。當有二個或者多個標簽的分槽計算器值同時為0時，這些標簽會同時對閱讀器進行應答，從而造成沖突。閱讀器檢測到?jīng)_突發(fā)生后，發(fā)出相關命令，讓沖突標簽的分槽計數(shù)器值從0變到0xFFFF(16位二進制最大值)，繼續(xù)留在這輪閱讀周期內(nèi)，以后閱讀器再通過設置新的Q參數(shù)來散列發(fā)生沖突的標簽。這個閱讀過程一直繼續(xù)下去，直到完成這輪閱讀周期。任務二

完成所借書籍的借書還書圖7-2-2參數(shù)Q的選擇算法任務二

完成所借書籍的借書還書在閱讀器命令參數(shù)Q的選擇上，Gen2推薦了圖7-2-2的算法。圖中Qfn是參數(shù)Q的浮點表示，閱讀器對Qfn取整得到Q，標簽用Q作參數(shù)，在(0-2Q-1)取值范圍內(nèi)，隨機散列分槽計數(shù)器值，以實現(xiàn)標簽的高效率讀取。圖中0.1<C<0.5，且Q較大時，C取較小值；而Q較小時，C取較大值。G2協(xié)議設置了滅活機制。滅活標簽機制的原理就是殺死RFID標簽，使其喪失通訊功能，從而標簽不會響應攻擊者(非法RFID讀寫器)的掃描。例如，在超市購買完物品后，可以殺死購買商品上的RFID標簽，以保護消費者的隱私。但是它有個缺點就是無法讓消費者繼續(xù)享受到以RFID標簽為基礎的物聯(lián)網(wǎng)(食品供應鏈溯源系統(tǒng))服務。G2協(xié)議中Kill命令是用32-bit的密碼來控制，使用了有效的Kill命令后，標簽將永遠不會產(chǎn)生調(diào)制信號以激活射頻場，從而永久失效。由于標簽被kill后，原來標簽中的數(shù)據(jù)還在標簽中，若想讀取它們并非完全不可能，可以考慮改善Kill命令的含義--附帶擦除這些數(shù)據(jù)。果然如此的話，人們應該可以徹底放心了。2、滅活機制任務二

完成所借書籍的借書還書此外在一定時期內(nèi)，由于G2標簽使用的成本或其他原因，會考慮到兼顧標簽能回收重復使用的情況（如用戶要周轉使用帶標簽的托盤、箱子，內(nèi)容物更換后相應的EPC號碼、User區(qū)內(nèi)容要改寫；更換或重新貼裝標簽所費不菲、不方便；等等），需要即使被永久鎖定了的標簽內(nèi)容也能被改寫的命令，因為不同鎖定狀態(tài)的影響，僅用Write或BlockWrite，BlockErase命令，不一定能改寫EPC號碼、User內(nèi)容或者Password（如標簽的EPC號碼被鎖定從而不能被改寫，或未被鎖定但忘了這個標簽的AccessPassword而不能去改寫EPC號碼）。這樣就產(chǎn)生了一個需求，需要一個簡單明了的Erase命令--除了TID區(qū)及其Lock狀態(tài)位（標簽出廠后TID不能被改寫），其他EPC號碼、Reserved區(qū)、User區(qū)的內(nèi)容和其它的Lock狀態(tài)位，即使是永久鎖定了的，也將全部被擦除以備重寫。2、滅活機制任務二

完成所借書籍的借書還書比較起來，改善的Kill命令和增加的Erase命令功能基本相同（包括應該都使用KillPassword），區(qū)別僅在于前者Kill命令使不產(chǎn)生調(diào)制信號，這樣也可以統(tǒng)一歸到由Kill命令所帶參數(shù)RFU的不同值來考慮。2、滅活機制任務二

完成所借書籍的借書還書動一動，使用“超高頻RFID讀寫器配套軟件”修改1個超高頻RFID標簽的EPC號，要求將EPC號的第2字至第8字的內(nèi)容，全部改成“1”，由于標簽的EPC區(qū)被鎖定，所以要修改EPC號，必須先解鎖該EPC區(qū)。超高頻電子標簽的種類很多，如何挑選適合的RFID電子標簽，顯得尤為重要。因為RFID電子標簽的種類繁多，不同的材質(zhì)，不同的尺寸，不同的性能，都會對實際的運用影響很大。這里先說明一下超高頻RFID電子標簽的構成要素。首先是核心的IC芯片以及把芯片、天線和膠片合為一體的鑲嵌片?，F(xiàn)場使用的標簽有時要把鑲嵌片封裝在紙張、塑料、陶瓷上，以便印刷文字，并把這種標簽用不干膠或其他方法粘貼或固定在物品或包裝箱上。IC芯片是半導體生產(chǎn)商制造的，帶有天線的膠片或瓷片要由天線專業(yè)廠商設計制造。這些材料的最終組合就是超高頻RFID電子標簽。3、超高頻RFID電子標簽種類任務二

完成所借書籍的借書還書

1）不干膠類型直接將芯片與天線綁定在一起，成本低，材質(zhì)薄。而其中不干膠即為：在鑲嵌片表面封裝一層紙。3、超高頻RFID電子標簽種類任務二

完成所借書籍的借書還書圖7-2-3紙質(zhì)不干膠標簽樣圖

2）卡片類型將鑲嵌片封裝到不同尺寸的PVC材質(zhì)里，形成一種便于攜帶的卡片。3、超高頻RFID電子標簽種類任務二

完成所借書籍的借書還書圖7-2-4白卡樣圖

3）抗金屬電子標簽類型能夠貼到金屬或帶有液體的瓶子上，保證不影響讀取效果。3、超高頻RFID電子標簽種類任務二

完成所借書籍的借書還書圖7-2-5抗金屬rfid標簽樣圖

4）動物電子標簽類型專門用于對動物管理的電子標簽，一般材質(zhì)也為PET或PVC3、超高頻RFID電子標簽種類任務二

完成所借書籍的借書還書圖7-2-6動物耳標樣圖

5）掛牌電子標簽類型適用于服裝行業(yè)的標簽，封裝材質(zhì)可為厚紙或者PVC材質(zhì)。3、超高頻RFID電子標簽種類任務二

完成所借書籍的借書還書圖7-2-7掛牌電子標簽

6）輪胎電子標簽類型專用于輪胎管理的標簽，封裝形式類似一張補輪胎貼。3、超高頻RFID電子標簽種類任務二

完成所借書籍的借書還書圖7-2-8輪胎電子標簽樣圖

7）異形電子標簽類型在尺寸，封裝材質(zhì)上略有不同、應用于一些特殊應用場景。3、超高頻RFID電子標簽種類任務二

完成所借書籍的借書還書圖7-2-9異形rfid電子標簽以上多種標簽中，只有不干膠式的電子標簽適合用于圖書管理系統(tǒng)中，根據(jù)圖書館書籍的平時應用情況，我們需要的RFID標簽必須滿足以下幾種特點信號感應效果好，即天線要大RFID標簽的柔嫩性好，可彎曲價格便宜綜上分析只有不干膠標簽比較符合我們的需求。3、超高頻RFID電子標簽種類任務二

完成所借書籍的借書還書RFID（俗稱電子標簽），是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈感知層的重要環(huán)節(jié)。RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展的快與慢，會直接影響物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的速度。在RFID應用中分為低頻、高頻、超高頻。而RFID超高頻電子標簽以其標簽體積小、讀寫距離遠、讀寫時間快、價格便宜等諸多優(yōu)點，正在得到越來越廣泛地應用，也被認為是最具發(fā)展前途的物聯(lián)網(wǎng)典型應用。然而，我國超高頻RFID市場目前還處于發(fā)展的初期階段，最近，通過對業(yè)界的廣泛調(diào)研，大家一致認為：目前制約中國無源超高頻市場發(fā)展主要有三點核心要素：4、超高頻RFID技術現(xiàn)狀任務二

完成所借書籍的借書還書1）技術不完善，制約應用發(fā)展目前，在無源超高頻電子標簽技術上還存在著系統(tǒng)集成穩(wěn)定性差、超高頻標簽性能本身有一些物理缺陷等許多技術方面不完善的問題。在系統(tǒng)集成方面，現(xiàn)階段中國十分缺乏專業(yè)、高水平的超高頻系統(tǒng)集成公司，整體而言無源超高頻電子標簽應用解決方案還不夠成熟。這種現(xiàn)狀便造成應用系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高，常會出現(xiàn)“大毛病沒有，小毛病不斷”的現(xiàn)象，進而影響了終端用戶采用超高頻應用方案的信心。從超高頻標簽產(chǎn)品本身而言，存在著標簽讀寫性能穩(wěn)定性不高、在復雜環(huán)境下漏讀或讀取準確率低等諸多問題。4、超高頻RFID技術現(xiàn)狀任務二

完成所借書籍的借書還書2）標準不統(tǒng)一，制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前，無源超高頻電子標簽在國內(nèi)尚無形成統(tǒng)一的標準，國際上制定的ISO18000-6C/EPCClass1Gen2協(xié)議，由于涉及多項專利，所以很難把它作為國家標準來頒布和實施，國內(nèi)超高頻市場上相關的標準及檢測體系實際上是處于缺位狀態(tài)。在沒有統(tǒng)一標準的環(huán)境下，十分制約產(chǎn)業(yè)和應用的發(fā)展。4、超高頻RFID技術現(xiàn)狀任務二

完成所借書籍的借書還書3）超高頻成本瓶頸，制約市場發(fā)展盡管近兩年來，無源超高頻電子標簽價格下降很快，但是從RFID芯片以及包含讀寫器、電子標簽、中間件、系統(tǒng)維護等整體成本而言，超高頻RFID系統(tǒng)價格依然偏高，而項目成本是應用超高頻RFID系統(tǒng)最終用戶權衡項目投資收益的重要指標。所以，超高頻系統(tǒng)的成本瓶頸，也是制約中國超高頻市場發(fā)展的重要因素。

總之，目前中國無源超高頻市場還處于發(fā)展的初期，核心技術急需突破，商業(yè)模式有待創(chuàng)新和完善，產(chǎn)業(yè)鏈需要進一步發(fā)展和壯大，只有核心問題得到有效解決，才能夠真正迎來RFID無源超高頻市場發(fā)展的春天。4、超高頻RFID技術現(xiàn)狀任務二

完成所借書籍的借書還書該任務需要用到高頻卡讀卡器和超高頻讀卡器，將高頻卡讀卡器和超高頻讀卡器連接到計算機usb口，如下圖7-2-10所示。1、任務環(huán)境準備任務實施圖7-2-10設備連接任務二

完成所借書籍的借書還書2、運行軟件修改軟件目錄中圖書管理系統(tǒng)的LibrarySys.exe.config文件，使之與系統(tǒng)設備管理器的COM口相同，如圖7-2-11所示。圖7-2-11修改設備端口號任務二

完成所借書籍的借書還書任務實施運行軟件目錄中圖書管理系統(tǒng)“LibrarySys.exe”應用程序，完成以下情景任務。軟件主界面如圖7-2-12圖書管理系統(tǒng)界面所示。圖7-2-12圖書管理系統(tǒng)界面任務二

完成所借書籍的借書還書3、系統(tǒng)軟件操作1）會員管理按下表7-2-1要求添加會員至圖書館管理系統(tǒng)軟件中，添加會員需要制作會員卡（高頻卡）。表7-2-1會員信息表姓名電話號碼性別楊老師83777595男林同任務二

完成所借書籍的借書還書圖7-2-13會員管理操作界面圖7-2-14會員管理操作界面任務二

完成所借書籍的借書還書2）圖書借閱由于該圖書系統(tǒng)操作軟件，為新研發(fā)出的系統(tǒng)，故委托您測試圖書借閱功能，查看下列表7-2-2，模擬借閱圖書操作。表7-2-2圖書借閱清單表用戶名圖書名稱楊老師物聯(lián)網(wǎng)概論林同學自動識別技術林同學青春已過一半任務二

完成所借書籍的借書還書任務實施圖7