1、RFID读写器和标签RFID系统框图现有四种识别技术v1.条形码v2.磁卡v3.IC卡v4.RFID卡四种识别技术的比较v条码条码和磁卡磁卡的成本较低，但是都容易磨损，且数据量很小；接触式接触式IC卡卡的价格稍高，数据存储量较大，安全性好，但是也容易磨损，寿命短。v与条码、磁卡、接触式IC卡相比，RFIDRFID标签标签实现了免接触操作，具有应用便利，无机械磨损，寿命长，无需可见光源，穿透性好，抗污染能力和耐久性强等特点。并且，RFID标签可以在恶劣环境下工作，读取距离远，支持写入数据，可重复使用，并使用了防冲撞技术，能够识别高速运动物体,并可同时识别多个射频卡。信息载体信息载体信息量信息
3、，是射频识别系统的核心。的核心。一、射频识别标签的分类及其构成一、射频识别标签的分类及其构成1、分类、分类（1）按标签的工作方式分类）按标签的工作方式分类主动式标签。用自身的射频能量主动地发射数据给主动式标签。用自身的射频能量主动地发射数据给读写器的标签。主动标签含有电源。读写器的标签。主动标签含有电源。被动式标签。由读写器发出查询信号触发后进入通被动式标签。由读写器发出查询信号触发后进入通信状态的标签。被动标签可有源也可无源。信状态的标签。被动标签可有源也可无源。（2）按标签的读写方式分类）按标签的读写方式分类只读型标签。只能读出不能写入的标签。可分只读型标签。只能读出不能写入
4、的标签。可分为以下三类：为以下三类：只读标签：内容出厂时已写入，识别时只可读只读标签：内容出厂时已写入，识别时只可读出，不可改写。出，不可改写。一次性编程只读标签：标签内容只可在应用前一次性编程只读标签：标签内容只可在应用前一次性编程写入，识别过程中内容不可改写。一次性编程写入，识别过程中内容不可改写。可重复编程只读标签：标签内容经擦除后可重可重复编程只读标签：标签内容经擦除后可重新编程写入，识别过程中内容不可改写。新编程写入，识别过程中内容不可改写。读写型标签。标签内容既可被读写器读出，又读写型标签。标签内容既可被读写器读出，又可由读写器写入的标签。可由读写器写入的标签。（3）按标
5、签有无能源分类）按标签有无能源分类无源标签。标签中不含电池的标签。无源标签。标签中不含电池的标签。工作能量来自阅读器射频能量。工作能量来自阅读器射频能量。有源标签。标签中含有电池的标签。有源标签。标签中含有电池的标签。不需利用阅读器的射频能量。不需利用阅读器的射频能量。半有源标签：阅读器的射频能量起到半有源标签：阅读器的射频能量起到唤醒标签转入工作状态的作用。唤醒标签转入工作状态的作用。（4）按标签的工作频率分类）按标签的工作频率分类低频标签：低频标签：500KHz以下以下中高频标签：中高频标签：3M-30MHz特高频标签：特高频标签：300M-3000MHz超高频标签：超高频
6、标签：3GHz以上以上（5）按标签的工作距离分类）按标签的工作距离分类远程标签：工作距离远程标签：工作距离1m以上以上近程标签：近程标签：10cm100cm超近程标签：超近程标签：0.2cm10cmRFID标签无源标签无源标签有源标签有源标签vEPC目前定义了5种电子标签EPC标签类型标签类型标签功能标签功能Class0只读标签，EPC码在生产过程中写入，使用过程不能写入，是无源标签。Class1可写一次之后只读，EPC码由读写器现场写入，是无源标签。Class2可读写，是无源标签。，Class3Class2功能再加上电源以提供更长距离和更强大功能，是一种半无源标签
9、1-10m30-300MHz甚高频甚高频VHF微波微波10-100cm300-3000MHz特高频特高频UHF1-10cm3-30GHz超高频超高频SHF目前我国已规划的用于目前我国已规划的用于RFID技术的频率技术的频率频段名频段名频段频段工作频率工作频率低频低频LF30-300KHz50K-190KHz（主要是（主要是125/134KHz）高频高频HF3-30MHz13.553-13.567MHz特高频特高频UHF300-3000MHz(微波微波)433.00-433.79MHz910.10M/912.10M/914.10M840-845MHz,920-925MHz2.4000-2.
10、4835GHz超高频超高频SHF3-30GHz(微波微波)5.795G/5.805GHz5.835G/5.845GHz2、射频标签工作频率分类（1）低频（）低频（LF）标签）标签低频标签工作频率范围低频标签工作频率范围30300KHZ，典型，典型的工作频率有：的工作频率有：125KHZ，133KHZ，低频标，低频标签一般为无源标签，工作能量通过电感耦合签一般为无源标签，工作能量通过电感耦合(近场）获得，阅读距离小于近场）获得，阅读距离小于1米。米。典型应用有：动物识别、容器识别、工具识典型应用有：动物识别、容器识别、工具识别、自动化生产线、精密仪器、电子闭锁防盗别、自动化生产线、精密
11、仪器、电子闭锁防盗等。国际标准有：等。国际标准有：ISO11784/11785（用于动（用于动物识别）、物识别）、ISO18000-2（125-135KHZ）低频标签的优势：具有省电、廉价的低频标签的优势：具有省电、廉价的特点；工作频率不受无线电频率管制约特点；工作频率不受无线电频率管制约束；可以穿透水、有机组织、木材等；束；可以穿透水、有机组织、木材等；非常适合近距离、低速度的、数据量要非常适合近距离、低速度的、数据量要求较少的识别应用。求较少的识别应用。低频标签的劣势有：存储数据量少，低频标签的劣势有：存储数据量少，只能适合低速、近距离识别应用；与高只能适合低速、近距离识别应用；与高频
12、标签相比，天线匝数更多，成本更高频标签相比，天线匝数更多，成本更高一些。一些。（2）高频（）高频（HF）标签）标签高频标签工作频率范围高频标签工作频率范围330MHZ，典型，典型工作频率为工作频率为13.56MHZ，中高频标签一般也采，中高频标签一般也采用无源设置，其工作能量和低频标签一样，也用无源设置，其工作能量和低频标签一样，也是通过电感耦合（近场）获得，其基本特点与是通过电感耦合（近场）获得，其基本特点与低频标签相似，由于其工作频率的提高，可以低频标签相似，由于其工作频率的提高，可以选用较高的传输速度，天线设计相对简单，标选用较高的传输速度，天线设计相对简单，标签一般制成卡片形状。签
17、的不同可分为三大类：标签类、注塑类和卡片可分为三大类：标签类、注塑类和卡片类。类。封装工艺封装工艺封装环节主要包括三个主要工艺：天封装环节主要包括三个主要工艺：天线基板制作、一次封装（线基板制作、一次封装（Inlay的制作）的制作）和二次封装（基板上涂覆绝缘膜、冲裁）和二次封装（基板上涂覆绝缘膜、冲裁）（1）天线基板的制作）天线基板的制作天线基板的制作目前主要包括两种方天线基板的制作目前主要包括两种方式：一种是传统的蚀刻工艺，另一种是式：一种是传统的蚀刻工艺，另一种是丝网印刷工艺。丝网印刷工艺。（2）一次封装（内嵌片的制作）一次封装（内嵌片的制作）一次封装是指带有天线的基板和芯片一
18、次封装是指带有天线的基板和芯片通过点胶的方式制成内嵌片的过程。通过点胶的方式制成内嵌片的过程。（3）二次封装（基板上涂覆绝缘膜、冲裁）Inlay冷凝胶涂敷有冷凝胶的Inlay塑料（底纸）不干胶电路带保护的标签刷好不干胶的标签离型纸成卷的不干胶标签射频读写器射频读写器（ReaderandWriter)射频读写器根据具体实现功能的特点有其射频读写器根据具体实现功能的特点有其他较为流行的别称：他较为流行的别称：单纯实现读取标签信息的设备成为阅读器单纯实现读取标签信息的设备成为阅读器(Reader)、读出装置、读出装置(ReadingDevice)、扫描、扫描器器(Scanner)等。等
19、。单纯实现向标签内存写入信息的设备成为编单纯实现向标签内存写入信息的设备成为编程器程器(Programmer)、写入器、写入器(Writer)等。等。综合具有读取与写入标签内存信息的设备成综合具有读取与写入标签内存信息的设备成为读写器、通信器为读写器、通信器(Communicator)等。等。RFID读写器一、射频读写器的工作原理模型一、射频读写器的工作原理模型基带模块：基带模块：基带信号处理基带信号处理应用程序接口应用程序接口控制与协议处理控制与协议处理数据命令接口数据命令接口缓冲存储区缓冲存储区射频模块：射频模块：调制解调处理调制解调处理数据命令接口数据命令接口发送通道发送通道接收通道
20、接收通道收发分离收发分离天线天线接口天线接口数据命令缓冲数据命令缓冲应用接口应用接口一、射频识别系统的工作原理模型一、射频识别系统的工作原理模型应用系统射频标签编码调制解码读写器应用接口空中接口空中接口二、射频读写器的构成读写器一般由天线、射频模块和控制读写器一般由天线、射频模块和控制处理模块和处理模块和I/O接口模块组成。接口模块组成。1、天线、天线天线是发射和接收射频载波的设备。天线是发射和接收射频载波的设备。不管何种射频读写设备均少不了天线或不管何种射频读写设备均少不了天线或耦合线圈。在确定的工作频率和带宽条耦合线圈。在确定的工作频率和带宽条件下，天线发射由射频模块产生的射频件下
21、，天线发射由射频模块产生的射频载波，并接收从标签发射回来的射频载载波，并接收从标签发射回来的射频载波。对射频识别系统而言，天线是射频波。对射频识别系统而言，天线是射频标签和读写器的空间接口。标签和读写器的空间接口。2、射频模块、射频模块射频通道模块是射频读写设备的前端，也射频通道模块是射频读写设备的前端，也是影响系统价格的关键。射频模块由射频振荡是影响系统价格的关键。射频模块由射频振荡器、射频处理器、射频接收器及前置放大器组器、射频处理器、射频接收器及前置放大器组成。射频模块可分为发射通道和接收通道两部成。射频模块可分为发射通道和接收通道两部分，分别用于发射和接收射频载波。射频模块分，分别
22、用于发射和接收射频载波。射频模块通常完成控制与处理模块传送来的发送控制命通常完成控制与处理模块传送来的发送控制命令的执行，其主要功能有两项，一是将读写器令的执行，其主要功能有两项，一是将读写器欲发往射频标签的命令调制（装载）到射频信欲发往射频标签的命令调制（装载）到射频信号上，经发射天线发送出去。二是对射频标签号上，经发射天线发送出去。二是对射频标签反回到读写器的回波信号的解调处理，并将处反回到读写器的回波信号的解调处理，并将处理后的回波基带信号送控制处理模块。射频模理后的回波基带信号送控制处理模块。射频模块的组成包括以下主要内容：块的组成包括以下主要内容：（1）频率源电路。用于产生读写设备
23、载波）频率源电路。用于产生读写设备载波调制的频率信号。调制的频率信号。（2）调制）调制/解调电路。用于实现基带信号载解调电路。用于实现基带信号载波发送与接收的调制（装载）与解调（卸载）。波发送与接收的调制（装载）与解调（卸载）。（3）功率放大电路。用于实现将输出到天线）功率放大电路。用于实现将输出到天线的射频信号放大到足够的功率电平。的射频信号放大到足够的功率电平。（4）单天线收发分离电路。用于实现读写）单天线收发分离电路。用于实现读写器发送与接收射频信道的分离。器发送与接收射频信道的分离。（5）信号放大、滤波、整形处理电路。用）信号放大、滤波、整形处理电路。用于处理解调后的回波信号。
24、于处理解调后的回波信号。（6）收发控制电路。用于控制射频功率的）收发控制电路。用于控制射频功率的输出以及多天线系统的功率分配。输出以及多天线系统的功率分配。3、控制与处理模块、控制与处理模块控制与处理模块是射频读写设备的智能单控制与处理模块是射频读写设备的智能单元。其主要功能包括实现发送到射频标签命令元。其主要功能包括实现发送到射频标签命令的编码，回波信号的解码。差错控制，读写命的编码，回波信号的解码。差错控制，读写命令流程策略控制。发送命令缓存，接收数据缓令流程策略控制。发送命令缓存，接收数据缓存，与后端应用程序之间的接口协议实现，存，与后端应用程序之间的接口协议实现，I/O控制等。其
25、组成包括以下主要内容：控制等。其组成包括以下主要内容：（1）CPU或或MPU（单片机）。智能处理单（单片机）。智能处理单元，内装嵌入程序。元，内装嵌入程序。（2）CPU或或MPU外围接口电路。为外围接口电路。为CPU或或MPU提供必要的存储区、中断控制器、提供必要的存储区、中断控制器、I/O信信号与号与I/O接口控制信号等。接口控制信号等。（3）信号加工、缓存等处理电路。对）信号加工、缓存等处理电路。对发送命令、接收回波信号进行编码、解发送命令、接收回波信号进行编码、解码、缓冲存储等。码、缓冲存储等。（4）时钟电路、看门狗电路。为）时钟电路、看门狗电路。为CPU/MPU提供工作时钟以及
26、系统自恢复提供工作时钟以及系统自恢复功能。功能。（5）其他控制与接口电路。根据系）其他控制与接口电路。根据系统的功能，实现相应的控制与接口预处统的功能，实现相应的控制与接口预处理。理。4、I/O接口模块接口模块I/O接口模块用于实现读写设备与外部接口模块用于实现读写设备与外部传感器、控制器以及应用系统主机之间传感器、控制器以及应用系统主机之间的输入与输出通信。常用的的输入与输出通信。常用的I/O接口类别接口类别有：有：（1）RS232串行接口。计算机流行串行接口。计算机流行的标准串行通信接口，可实现双向数据的标准串行通信接口，可实现双向数据传输，优点是标准接口、通用、流行。传输，优点是
27、标准接口、通用、流行。缺点是传输速度与传输距离受限。缺点是传输速度与传输距离受限。（2）RS422/485串行接口。标准串行接口，串行接口。标准串行接口，支持远距离通信，标准传输距离支持远距离通信，标准传输距离1200米。采用米。采用差分数据传输模式，抗干扰能力较强。通信速差分数据传输模式，抗干扰能力较强。通信速度范围与度范围与RS232相同。相同。（3）标准并行打印接口。通常用于为读写）标准并行打印接口。通常用于为读写设备提供外接打印机，输出读写信息的功能。设备提供外接打印机，输出读写信息的功能。（4）以太网接口。提供读写设备直接入网）以太网接口。提供读写设备直接入网接入能力与接口，一
28、般均支持接入能力与接口，一般均支持TCP/IP协议。协议。（5）红外线）红外线IR接口。提供红外线接口，近接口。提供红外线接口，近距离串行红外无线传输，传输速度与标准串口距离串行红外无线传输，传输速度与标准串口高速相当。高速相当。（6）USB接口。标准串行接口，短距离、接口。标准串行接口，短距离、高速传输接口。高速传输接口。三、读写器的分类三、读写器的分类1、按通信方式分类，可分为读写器优先和、按通信方式分类，可分为读写器优先和标签优先两类。标签优先两类。2、按传送方向分类，可分为全双工、按传送方向分类，可分为全双工（FDX）和半双工（）和半双工（HDX）两类。）两类。3、按应用模
29、式分类，可分为固定式、便、按应用模式分类，可分为固定式、便携式、一体式和模块式携式、一体式和模块式四、读写器的选择四、读写器的选择（1）根据功能多寡的选择）根据功能多寡的选择（2）根据频率频段的选择）根据频率频段的选择（3）根据应用环境的选择）根据应用环境的选择（4）根据电子标签协议选择）根据电子标签协议选择五、射频读写设备的发展趋势主要体现在如下几方面：1、读写器射频模块与基带模块的标准化设计。2、更高的集成度（射频与基带模块）。3、低成本的六端口射频模块技术更趋完善。4、多标签读写更有效、更快捷。5、不同厂家的标签兼容读写，不同工作频段标签的兼容读写。6、不断降
33、桢数据桢的定义：适合于传送与接收数据桢的定义：适合于传送与接收双方的具有完整意义的连续数据位的数双方的具有完整意义的连续数据位的数据串的规格。据串的规格。数据桢是一个完整数据传输的最小数据桢是一个完整数据传输的最小单位。这是一个抽象的概念，将其具体单位。这是一个抽象的概念，将其具体化后可表示为多种数据传输过程中的桢化后可表示为多种数据传输过程中的桢概念，如命令桢、地址桢、数据桢、信概念，如命令桢、地址桢、数据桢、信息桢、控制桢等息桢、控制桢等4、多标签读写防冲突、多标签读写防冲突由读写器到射频标签的通信，发送的由读写器到射频标签的通信，发送的数据流同时被所有的射频标签接收，这数据流同时