第6章 RFID读写器

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1、第六章 RFID读写器 读写器，又称为阅读器（取决于是否可以读写器，又称为阅读器（取决于是否可以改写电子标签数据）、编程器等，是读取和写改写电子标签数据）、编程器等，是读取和写入电子标签信息的设备。读写器是射频识别系入电子标签信息的设备。读写器是射频识别系统中非常重要的组成部分。统中非常重要的组成部分。 引言读写器是射频识别系统中非常重要的组成部分：读写器是射频识别系统中非常重要的组成部分： 一方面，电子标签返回的微弱电磁信号通过无线方式进入读写一方面，电子标签返回的微弱电磁信号通过无线方式进入读写器的射频模块并转换成数字信号，再经过逻辑处理单元进行处理和器的射频模块并转换成数字信号，再经过逻

2、辑处理单元进行处理和存储，完成对电子标签的识别或读写操作；存储，完成对电子标签的识别或读写操作； 另一方面，上层软件与读写器需要进行交互，实现操作指令的另一方面，上层软件与读写器需要进行交互，实现操作指令的执执行和数据的汇总上传。行和数据的汇总上传。 在通常情况下，射频标签读写设备应根据射频标签的读写要求在通常情况下，射频标签读写设备应根据射频标签的读写要求以以及应用需求来设计。随着射频识别技术的发展，射频标签读写设备及应用需求来设计。随着射频识别技术的发展，射频标签读写设备已形成了一些典型的实现模式。未来的读写器则呈现智能化、小型已形成了一些典型的实现模式。未来的读写器则呈现智能化、小型化和

3、集成化趋势，还将具备强大的前端控制功能。在物联网中，读化和集成化趋势，还将具备强大的前端控制功能。在物联网中，读写器将成为同时具备通信、控制和计算功能的核心设备。写器将成为同时具备通信、控制和计算功能的核心设备。6.1 读写器的基本原理 读写器将待发送的信号经过编码后加载在特定频率的载波信号读写器将待发送的信号经过编码后加载在特定频率的载波信号上，再经天线向外发送，进入读写器工作区域的电子标签将接收到上，再经天线向外发送，进入读写器工作区域的电子标签将接收到此脉冲信号，并返回响应信号；读写器对接收到的返回信号进行解此脉冲信号，并返回响应信号；读写器对接收到的返回信号进行解调、解码和解密处理后，

4、再送至计算机处理。调、解码和解密处理后，再送至计算机处理。n读写器的基本功能 读写器的基本任务是和电子标签建立通信关系，完成对电子标读写器的基本任务是和电子标签建立通信关系，完成对电子标签信息的读写。在这个过程中涉及的一系列任务，如通信的建立、签信息的读写。在这个过程中涉及的一系列任务，如通信的建立、防止碰撞和身份验证等都是由读写器处理完成的。具体来说，读写防止碰撞和身份验证等都是由读写器处理完成的。具体来说，读写器具有以下功能：器具有以下功能： （1 1）给标签提供能量。标签在被动式或者半被动式的情况下，）给标签提供能量。标签在被动式或者半被动式的情况下，需要读写器提供能量来激活电子标签。需

5、要读写器提供能量来激活电子标签。 （2 2）实现与电子标签的通信。读写器对标签进行数据访问，其）实现与电子标签的通信。读写器对标签进行数据访问，其中包括对电子标签的读数据和写数据。中包括对电子标签的读数据和写数据。6.1 读写器的基本原理n读写器的基本功能(续) （3 3）实现与计算机通信。读写器能够利用一些接口实现与计算）实现与计算机通信。读写器能够利用一些接口实现与计算机的通信，并能够给计算机提供信息，用于系统终端与信息管理中机的通信，并能够给计算机提供信息，用于系统终端与信息管理中心进行数据交换，从而解决整个系统的数据管理和信息分析需求。心进行数据交换，从而解决整个系统的数据管理和信息分

6、析需求。 （4 4）实现多个电子标签识别。读写器能够正确地识别其工作范）实现多个电子标签识别。读写器能够正确地识别其工作范围内的多个电子标签，具备防碰撞功能，可以与多个电子标签进行围内的多个电子标签，具备防碰撞功能，可以与多个电子标签进行数据交换。数据交换。 （5 5）实现移动目标识别。读写器不但可以识别静止不动的物）实现移动目标识别。读写器不但可以识别静止不动的物体，也可以识别移动的物体。体，也可以识别移动的物体。 （6 6）读写器必须具备数据记录功能。即对于需要记录的数据信）读写器必须具备数据记录功能。即对于需要记录的数据信息进行实时记录，以达到信息中心进一步进行数据分析的需求。息进行实时

7、记录，以达到信息中心进一步进行数据分析的需求。6.1 读写器的基本原理n读写器的工作过程 射频标签读写设备均遵循如图的信息处理与控制模式，读写器射频标签读写设备均遵循如图的信息处理与控制模式，读写器与射频标签（数据载体）之间通过空间信道实现读写器向射频标签与射频标签（数据载体）之间通过空间信道实现读写器向射频标签发送指令，射频标签接收读写器的指令后作出必要的响应，由此实发送指令，射频标签接收读写器的指令后作出必要的响应，由此实现了射频识别功能。现了射频识别功能。 6.1 读写器的基本原理 读写器所获得的信息一般均要回送到应用系统，同时能够接收读写器所获得的信息一般均要回送到应用系统，同时能够接

8、收应用系统下达的指令。如果应用系统要从非接触的数据载体（电子应用系统下达的指令。如果应用系统要从非接触的数据载体（电子标签）中读取或者写入数据，需要非接触的读写器作为接口。从应标签）中读取或者写入数据，需要非接触的读写器作为接口。从应用软件的角度分析，对数据载体的访问应该是尽可能透明的用软件的角度分析，对数据载体的访问应该是尽可能透明的.n读写器工作方式 一种是读写器先发言（一种是读写器先发言（Reader Talks FirstReader Talks First，RTFRTF）; ; 一种是标签先发言（一种是标签先发言（Tag Talks FirstTag Talks First，TTFT

9、TF），这是读写器的），这是读写器的防碰撞协议方式防碰撞协议方式. . 一般情况下，电子标签处于一般情况下，电子标签处于“等待等待”或称为或称为“休眠休眠”的工作状的工作状态，态，当电子标签进入读写器的作用范围时，检测到一定特征的射频信当电子标签进入读写器的作用范围时，检测到一定特征的射频信号，便从号，便从“休眠休眠”的工作状态转到的工作状态转到“接收接收”状态，接收到读写器发状态，接收到读写器发送的送的指令后，进行相应的处理，然后将结果返回读写器。这类只接收到指令后，进行相应的处理，然后将结果返回读写器。这类只接收到读写器的特殊命令才发送数据的电子标签被称为读写器的特殊命令才发送数据的电子标

10、签被称为RTFRTF方式。方式。6.1 读写器的基本原理 如图是如图是RTFRTF的一种工作方式。应用软件作为主动方，而读写器则的一种工作方式。应用软件作为主动方，而读写器则作为从动方对应用软件的指令做出响应。而相对于电子标签，此时作为从动方对应用软件的指令做出响应。而相对于电子标签，此时的读写器是主动方。读写器工作区域内的电子标签接收到命令信号的读写器是主动方。读写器工作区域内的电子标签接收到命令信号之后，标签内芯片对此信号进行解调解码处理，然后对命令请求、之后，标签内芯片对此信号进行解调解码处理，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读取命令，控制逻辑电路则从存储器密码、权限等进行判断

11、。若为读取命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码以及调制后通过标签内的天线发送中读取有关信息，经加密、编码以及调制后通过标签内的天线发送给读写器；读写器对接收到的标签信号进行解调、解码以及解密后给读写器；读写器对接收到的标签信号进行解调、解码以及解密后送至计算机处理。送至计算机处理。6.2 读写器的基本构成 读写器的基本组成包括：读写器的基本组成包括：l射频模块（高频接口）射频模块（高频接口）l控制处理模块控制处理模块l天线天线6.2 读写器的基本构成n射频模块 射频模块是读写器的射频前端，主要负责射频信号的发射及接射频模块是读写器的射频前端，主要负责射频信号的发射及接收。射