第4章RFID系统的构成及工作原理

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1、RFIDRFID系统的构成及工作原理系统的构成及工作原理教学设计教学设计物流信息系物流信息系 米志强米志强2011.8.9 RFID技术，使得该技术现在迅速成为全球瞩目的焦点，并被列为21世纪最有前途的重要产业和应用技术之一！一一、案例识读与分析案例识读与分析二二、RFIDRFID系统构架系统构架 三三、RFIDRFID编码、调制与数据校验编码、调制与数据校验 四四、RFIDRFID系统的基本原理系统的基本原理 主要内容主要内容五五、实训与实践实训与实践 vRFID：数据的神经末梢，：数据的神经末梢，RFID系统在湖南长系统在湖南长丰汽车公司的案例丰汽车公司的案例一、案例识读与分析一、案例识读

2、与分析案例分析与讨论：案例分析与讨论：（1）简述湖南长丰汽车公司）简述湖南长丰汽车公司RFID系统的主要构成及在生产系统的主要构成及在生产中起到的作用？中起到的作用？（2）简述）简述RFID系统的工作原理？系统的工作原理？ RFID是一种系统，一种射频识别系统。典型的RFID系统主要由阅读器、电子标签、阅读器、电子标签、RFID中间件和应用系统软件中间件和应用系统软件4部分构成，一般我们把中间件和应用软件统称为应用系统。 二、二、 RFIDRFID系统构架系统构架图图4-2 RFID的系统结构的系统结构 在实际在实际RFID解决方案中，不论是简单的解决方案中，不论是简单的RFID系统还是系统还

3、是复杂的复杂的RFID系统都包含一些基本组件。系统都包含一些基本组件。组件分为硬件组件组件分为硬件组件和软件组件。和软件组件。二、二、 RFIDRFID系统构架系统构架图图4-3 射频识别系统基本组成射频识别系统基本组成 若从功能实现的角度观察，可将若从功能实现的角度观察，可将RFID系统系统分成边沿系统和软件系统两分成边沿系统和软件系统两大部分大部分，如图，如图4-3示。这种观点同现代信息技术观点相吻合。边沿系统主示。这种观点同现代信息技术观点相吻合。边沿系统主要是完成信息感知，属于硬件组件部分；软件系统完成信息的处理和应用；要是完成信息感知，属于硬件组件部分；软件系统完成信息的处理和应用；

4、通信设施负责整个通信设施负责整个RFID系统的信息传递。系统的信息传递。 1、电子标签电子标签 二、二、 RFIDRFID系统构架系统构架图图4-4 RFID系统构件系统构件标签标签 电子标签（电子标签（Electronic Tag）也称也称应答器或智能标签（）也称也称应答器或智能标签（Smart Label），是一个微型的无线收发装置，主要由内置天线和芯片组成。），是一个微型的无线收发装置，主要由内置天线和芯片组成。 电压调节器：电压调节器：把由标签阅读器送来把由标签阅读器送来的射频信号转换为直流电源，的射频信号转换为直流电源，并经大电容储存能量，再经稳并经大电容储存能量，再经稳压电路以提供

5、稳定的电源；压电路以提供稳定的电源；调制器：调制器：逻辑控制电路送出的数据逻辑控制电路送出的数据经调制电路调制后加载到天线经调制电路调制后加载到天线送给阅读器；送给阅读器；解调器：解调器：把载波去除以取出真正的把载波去除以取出真正的调制信号；调制信号；逻辑控制单元：逻辑控制单元：用来译码阅读器送用来译码阅读器送来的信号，并依其要求回送数来的信号，并依其要求回送数据给阅读器；据给阅读器；存储单元：存储单元：包括包括EEPROM与与ROM，作为系统运行及存放识别数据作为系统运行及存放识别数据的位置。的位置。 2、读写器读写器 二、二、 RFIDRFID系统构架系统构架图图4-6 读写器组成示意图读

6、写器组成示意图 读写器是一个捕捉和处理读写器是一个捕捉和处理RFID标签数据的设备，它可以是单独的个体，标签数据的设备，它可以是单独的个体，也可以嵌入到其他系统之中。读写器也是构成也可以嵌入到其他系统之中。读写器也是构成RFID系统的重要部件之一，系统的重要部件之一，由于它能够将数据写到由于它能够将数据写到RFID标签中，因此称为读写器。标签中，因此称为读写器。读写器的硬件部分通常由读写器的硬件部分通常由收发机、微处理器、存收发机、微处理器、存储器、外部传感器储器、外部传感器/执行执行器，报警器的输入器，报警器的输入/输出输出接口、通信接口及电源接口、通信接口及电源等部件组成，如图等部件组成，

7、如图4-6所示。所示。3、控制器控制器二、二、 RFIDRFID系统构架系统构架 控制器是读写器芯片有序工作的指挥中心控制器是读写器芯片有序工作的指挥中心，主要功能是：，主要功能是：与应用系统软件进行通信；执行从应用系统软件发来的动作与应用系统软件进行通信；执行从应用系统软件发来的动作指令；控制与标签的通信过程；基带信号的编码与解码；执指令；控制与标签的通信过程；基带信号的编码与解码；执行防碰撞算法；对读写器和标签之间传送的数据进行加密和行防碰撞算法；对读写器和标签之间传送的数据进行加密和解密；进行读写器与电子标签之间的身份认证；对键盘、显解密；进行读写器与电子标签之间的身份认证；对键盘、显示

8、设备等其他外部设备的控制。其中，最重要的是对读写器示设备等其他外部设备的控制。其中，最重要的是对读写器芯片的控制操作。芯片的控制操作。 4、读写器天线读写器天线二、二、 RFIDRFID系统构架系统构架 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出去的设备，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出去的设备，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

9、用。收能量和发射能量的作用。 RFID系统读写器天线的特点是：系统读写器天线的特点是：足够小以至于能够贴到需要的足够小以至于能够贴到需要的物品上；有全向或半球覆盖的方向性；能够给标签的芯片提供最物品上；有全向或半球覆盖的方向性；能够给标签的芯片提供最大可能的信号；无论物品什么方向，天线的极化都能与读卡机的询大可能的信号；无论物品什么方向，天线的极化都能与读卡机的询问信号相匹配；具有鲁棒性；价格便宜。问信号相匹配；具有鲁棒性；价格便宜。 在选择读写器天线时应考虑的主要因素有：在选择读写器天线时应考虑的主要因素有：天线的类型；天线的类型；天线的阻抗；应用到物品上的天线的阻抗；应用到物品上的RF的性

10、能；在有其他物品围绕的性能；在有其他物品围绕贴标签物品时贴标签物品时RF的性能。的性能。 5、通信设施通信设施二、二、 RFIDRFID系统构架系统构架 通信设施为不同的通信设施为不同的RFID系统管理提供安全通信连接，是系统管理提供安全通信连接，是RFID系统的重要组成部分。通信设施包括有线或无线网络和系统的重要组成部分。通信设施包括有线或无线网络和读写器或控制器与计算机连接的串行通信接口。读写器或控制器与计算机连接的串行通信接口。无线网络可无线网络可以是个域网（以是个域网（PAN）（如蓝牙技术）、局域网（如）（如蓝牙技术）、局域网（如802.11x、WiFi），也可以是广域网（如），也可以

11、是广域网（如GPRS、3G技术）或卫星通信技术）或卫星通信网络（如同步轨道卫星网络（如同步轨道卫星L波段的波段的RFID系统）。系统）。1、 RFID编码编码三、三、RFIDRFID编码、调制与数据校验编码、调制与数据校验 射频识别系统的结构与通信系统的基本模型相类似，满足了通信功能射频识别系统的结构与通信系统的基本模型相类似，满足了通信功能的基本要求。读写器和电子标签之间的数据传输构成了与基本通信模型相的基本要求。读写器和电子标签之间的数据传输构成了与基本通信模型相类似的结构。读写器与电子标签之间的数据传输需要三个主要的功能块，类似的结构。读写器与电子标签之间的数据传输需要三个主要的功能块，