1、RFID学习笔记复习进程RFID学习笔记RFID学习笔记1（RFID概论）RFID=【Radio Frequency Identification】=无线射频识别【生活背景链接】在探讨RFID之前，我们来回顾一下收音机，将会有助于我们消除对RFID的神秘感。我们知道，收音机通过天线接收信号，并通过解调把它还原成音频信号，变成我们能理解的音波，我们就可以听收音机了；而在日常生活，如超市采购中，我们也会经常接触条形码。一RFID定义和结构RFID，从根本上来说，它是一种创新的通过预置达成的无线电自动识别技术。RFID系统是通过无线电通信并记录信息，进而识别人或物品的技术系统。通过和计算机技术的融合
2、，它将极大地改变人类的生活。具有“无限的商务力”。在物品识别领域，同传统的条形码相比，RFID以无线电讯号作为识别商品的方式；在信息系统的范畴内，它可以被看作要求系统能够对其响应的一种新型设备（device）。如下图，RFID系统由询问控制端、感应响应端和后台应用系统构成，通过电波在响应媒介和询问媒介间传递信息： 控制器，一般是一台内含天线和芯片解码器的阅读设备；应答器，主要是射频标签（RFtag），响应端内含天线（Antenna），两者组成所谓的“雷达收发机”，以卡、标签等形式存在； class=MsoNormal style=MARGIN: 0cm 0cm 0pt后台系统一般是由计算机支撑
3、的有线或无线管理系统。视应用要求，对于实时型的智能型控制器，不一定必须要有后台系统。 二RFID系统主要运行机理：RFID系统的基本单元是内嵌了IC芯片或响应物的卡或标签（“网格”中的基本智能颗粒，相对计算机来说，也可称为一种新形的存储介质）。首先，控制器对一定的区域发出照射，当感应器经过控制器的电磁场，则形成电磁感应，应答器产生能量驱动内置微芯片，激活信息并依序发送给控制器；控制器通过任何连接（通过询问器的RS232或RS485接口与上位机主系统）接驳后台系统，进行数据处理。 三RFID技术的特点：远距离识别；多方向识别隔物识别；同时读取多标记物；写新加的信息；标签可重用；物品可打包，不可视
4、信息且不必考虑物品形状，安全性高，难于复制或更改信息。四RFID应用领域：生产、后勤、物流控制，如航空包裹识别；预防损失，如汽车防盗器、包裹追踪识别、产品防伪；入出管理，门禁控制，票证管理，会员卡、员工卡；文档管理，图书馆管理，畜牧业；移动商务管理；运动计时等。下图：世界最小的非接触IC芯片“-chip”RFID的意义，正如Sun所说：RFID in combination with Electronic Product Codes (EPC) can help computers automatically and uniquely identify everyday objects. En
5、abling computers to automatically recognize and identify everyday objects, will in turn enable those computers to track and trace the objects, trigger events and even perform actions on the objects themselves.参考：http:/www.lintec.co.jp/e-dept/english/britem/about/RFID学习笔记2（射频卡、传感器分类）感应器是RFID系统的信息载体，目
6、前感应器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。应答器通常包含： a.天线:用来接收由阅读器送过来的信号,并把所要求的数据送回给阅读器。 b.AC /DC电路:把由卡片阅读器送过来的射频讯号转换成DC电源,并经大电容储存能量,再经稳压电路以提供稳定的电源。 c.解调电路:把载波去除以取出真正的调制信号。 d.逻辑控制电路:译码阅读器所送过来的信号, 并依其要求回送数据给阅读器。 e.内存:做为系统运作及存放识别数据的位置。 f.调制电路: 逻辑控制电路所送出的数据经调制电路后加载到天线送给阅读器。RFtag按以下几个参数来分类： 供电方式：标签分为无源标签和有源标签两种。 有
7、源标签使用卡内电池供电，作用距离较远同时体积较大，与被动标签相比成本更高，也称为主动标签(Active tags)； 无源标签由控制器产生的磁场中获得工作所需的能量，即通过波束供电技术将接收到的射频能量转化为直流电源为卡内电路供电。成本很低并具有很长的使用寿命，比主动标签更小也更轻，读写距离则较近，也称为被动标签(Passive tags)。 调制方式：主动式和被动式。 主动式射频卡用自身的射频能量主动地发送数据给读写器； 被动式射频卡使用调制散射方式发射数据，它必须利用读写器的载波来调制自己的信号，作用距离：可分为密耦合卡(作用距离小于1厘米)、近耦合卡(作用距离小于15厘米)、疏耦合卡(作
8、用距离约1米)和远距离卡(作用距离从1米到10米，甚至更远)。 载波频率：分为低频(一般从120KHz到134KHz)高频和超高频(一般从860KHz到960KHz)三种。 低频射频卡有125kHz和134.2kHz两种；中频射频卡频率主要为13.56MHz，高频射频卡为433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz。 低频及其特性：该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作, 也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用.通过读写器交变场的作用在感应器天线中感应的电压被整流,可作供电电压使用. 磁场区域能够很好的被定义，但是场强下降的太快。1. 工作在低频的感应器的一般工作频率
9、从120KHz到134KHz, TI 的工作频率为134.2KHz。该频段的波长大约为2500m. 2. 除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。 3. 工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。 4低频产品有不同的封装形式。好的封装形式就是价格太贵，但是有10年以上的使用寿命。 5虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。 6相对于其他频段的RFID产品，该频段数据传输速率比较慢。 7感应器的价格相对与其他频段来说要贵。 高频及其特性：在该频率的感应器不再需要线圈进行绕制，可以通过腐蚀活着印刷的方式制作天线。感应器一般通过负载调制的方
10、式 的方式进行工作。也就是通过感应器上的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化，实现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制。如果人们通过数据控制负载电压的接通和断开，那么这些数据就能够从感应器传输到读写器。特性： 1. 工作频率为13.56MHz，该频率的波长大概为22m。 2. 除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料，但是往往会降低读取距离。感应器需要离开金属一段距离。 3. 该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。 4. 感应器一般以电子标签的形式。 5. 虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。 6. 该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标
11、签。 7. 可以把某些数据信息写入标签中。8. 数据传输速率比低频要快，价格不是很贵。超高频及其特性：甚高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快，但是读取的区域不是很好进行定义。该频段读取距离比较远，无源可达10m左右。主要是通过电容耦合的方式进行实现。 VGH*V,/U.Ffmch特性： 1 在该频段，全球的定义不是很相同欧洲和部分亚洲定义的频率为868MHz，北美定义的频段为902到905MHz之间，在日本建议的频段为950到956之间。该频段的波长大概为30cm左右。 2 目前，该频段功率输出目前统一的定义(美国定义为4W，欧洲定义为500mW)。 可能欧洲限制会上升到2W
12、EIRP。 3 甚高频频段的电波不能通过许多材料，特别是水，灰尘，雾等悬浮颗粒物资。相对于高频的电子标签来说，该频段的电子标签不需要和金属分开来。 4 电子标签的天线一般是长条和标签状。天线有线性和圆极化两种设计，满足不同应用的需求。 5 该频段有好的读取距离，但是对读取区域很难进行定义。 6 有很高的数据传输速率，在很短的时间可以读取大量的电子标签。 工作机制的不同，使它们适于不同场合的应用：低频系统用于短距离、低成本应用: 1 畜牧业的管理系统 汽车防盗和无钥匙开门系统的应用 马拉松赛跑系统的应用 4 自动停车场收费和车辆管理系统 5 自动加油系统的应用 酒店门锁系统的应用 7 门禁和安全
13、管理系统中频系统用于门禁控制和需传送大量数据的应用系统；高频系统应用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合:其天线波束方向较窄且价格高。 1 图书管理系统的应用 2 瓦斯钢瓶的管理应用 3 服装生产线和物流系统的管理和应用 4 三表预收费系统 5 酒店门锁的管理和应用 6 大型会议人员通道系统 7 固定资产的管理系统 8 医药物流系统的管理和应用 9 智能货架的管理 超高频主要应用： 1 供应链上的管理和应用 2 生产线自动化的管理和应用 3 航空包裹的管理和应用4 集装箱的管理和应用 5 铁路包裹的管理和应用 6 后勤管理系统的应用 被动式射频卡类技术适合用在门禁或交通应用中，因为读写器可以
14、确保只激活一定范围之内的射频卡。在有障碍物的情况下，用调制散射方式，读写器的能量必须来去穿过障碍物两次。而主动方式的射频卡发射的信号仅穿过障碍物一次，因此主动方式工作的射频卡主要用于有障碍物的应用中，距离更远(可达30米)。RFID学习笔记3（阅读器、控制器分类）class=MsoNormal style=MARGIN: 0cm 0cm 0ptRFID阅读器:阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时
15、序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。阅读器通常包含： a. 天线:用来发送无线信号给Tag,并把由Tag响应回来的数据接收回来. b. 系统频率产生器:产生系统的工作频率. c. 相位锁位回路(PLL):产生射频所需的载波信号 d. 调制电路:把要送给Tag的信号加载到载波并送给射频电路送出. e. 微处理器:产生要送给Tag信号给调制电路,同时译码Tag回送的信号, 并把所得的数据回传给应用程序,若是加密的系统还必需做加解密操作. f. 存储器:存储用户程序和数据 g. 解调电路: 解调tag送过来的微弱信号,再送给微
16、处理器处理. h. 外设接口:用来和计算机联机阅读器的控制单元的功能包括： 与应用系统软件进行通信，并执行应用系统软件发来的命令； 控制与射频卡的通信过程(主-从原则)； 信号的编解码； 对一些特殊的系统执行反碰撞算法； 对射频卡与阅读器间要传送的数据进行加密和解密； 以及进行射频卡和阅读器间的身份验证等附加功能。射频识别系统的读写距离是一个很关键的参数。目前，长距离射频识别系统的价格还很贵，因此寻找提高其读写距离的方法很重要。影响射频卡读写距离的因素包括天线工作频率、阅读器的RF输出功率、阅读器的接收灵敏度、射频卡的功耗、天线及谐振电路的Q值、天线方向、阅读器和射频卡的耦合度，以及射频卡本身
17、获得的能量及发送信息的能量等。大多数系统的读取距离和写入距离是不同的，写入距离大约是读取距离的40%80%。RFID学习笔记4（应用系统）class=MsoNormal style=MARGIN: 0cm 0cm 0pt应用软件系统通常包含： pha.硬件驱动程序:连接、显示及处理卡片阅读器操作。 b.控制应用程序:控制卡片阅读机的运作,接收读卡所回传的数据,并作出相对应的处理，如开门、结帐、派遣、记录.等。 c.数据库:储存所有Tag相关的数据,供控制程序使用。在全球范围内的应用，应用系统还不得不包含以下系统：ONS服务(数据库)：对象名字服务，类似反向电话电话薄的功能，接收数字，生成地址；
18、PML功能(服务器)：产品标记语言，能够识别电子产品代码，以便确定制造商产品信息；EAI：企业应用集成层，可以使用在HTTPs上的SOAP应用服务器完成；SAVANTWEB服务器： Savant采用分布式结构，分级管理数据流，运行在各种商店、配送中心、区域办公室和各生产厂。在各自的等级上，Savant收集、存贮、裁决信息，并和其他Savant进行交互。 除了执行与标记相关的任务外，Savant还有两个任务。首先，维持一个实时的常驻内存的数据库；其次，全部Savant，不管它在分级结构的哪个层次上，都有Task Mangement System（任务管理系统），执行数据管理和数据监视。EPC I
19、S(EPC Information System):EPC IS 位于EPC 中间价和EPC 资料库、应用系统之间，通常每家企业都建有自身的EPC IS。EPC IS 负责接收及储存以下资料Savant 所接收的标签读取资料、样例资料（如有效日期）、及物品分类（如产品目录）。当外部向EPC网路系統进行资料查询时，会先搜寻各企业的EPC IS，无法找到符合资料時，再向全BS/oNtfmch球的资料库系統查问。因此，EPC IS 可以提高EPC 网路系統运作效率。此外，EPC+#I6c-s$B2DXr1WfmchIS 也会將接收的资料以PML 格式包裝之後，再传送至其他应用系統或资料库。背景链接：
20、Whats Savant:Savant is a full-featured open source web server written for computers running Windows 95, Windows 98, Windows ME, and Windows NT including Windows 2000. Savant is fast, secure, easy-to-use, and best of all, its free!RFID学习笔记5（标准）目前，国际上有五大RFID标准（组织），它们分别是：1.GS1/EPC Global: http:/www.epc
21、globalinc.org/在五大标准组织中，EPCglobal的势力最大。目前EPCglobal已经发布了一系列技术规范，包括电子产品代码(EPC)、电子标签规范和互操作性、识读器-电子标签通信协议、中间件软件系统接口、PML数据库服务器接口、对象名称服务和PML产品元数据规范等。典型标准:第一代EPCClass0及Class1，也有对应简称为EPC C0及C1G1；第二代实际是1类2代(C1G2)的标准（它们都定义了电子物品编码的结构和甚高频的空气接口以及通讯的协议）；再有数据标签的标准（Tag Data Standard）；其它还有EPC尚未获批准的约8个文件，包括读取机、Savant、
22、PML（Product Markup Language）与ONS（Object Naming Service）等。EPC UHF C1G2简介如下:这项标准规定了运行在超高频(UHF)，即860960MHz频率范围内的，RFID标签、阅读器间的通信协议。测试批量的C1G2标签已经开始出货，而生产批量的标准产品会于今年第三季度面市。C1G2提供了一种速度更快、更安全、全球承认并最终部署起来费用更低廉的规范。它还为所有主要技术产品(包括芯片、阅读器、标签、打印机等)提供了一种免专利费的框架，有助于推动RFID的采用和降低成本。这项标准已经被欧洲和北美认可，中国可能于年底前批准C1G2标准。C1G2
23、将美国的标签阅读速度提高到大约每秒1500次(欧洲为每秒600次)，而目前的标签阅读速度为100300次。中国通信资源网社区门户2wrC7MhfC1G2还提高了标签的安全性。C1G2标准拥有口令保护读访问并永久锁定内存内容的功能，而且将口令的长度由8位增加到了32位。C1G2采用一种复杂的防冲突算法（即防碰撞）大大提高了阅读器在读取区域中一次读取大量标签的能力。这种算法以及扩频技术的采用，使阅读器可以有选择地在可接受的距离、不同频率上与不同的标签通信。C1G2规范还解决了阅读器间的干扰问题。在开放空间，UHF的读取距离可达1020英尺。C1G2标准定义了3种不同的模式或阅读器类型:单阅读器模式
24、，只在1公里半径范围内没有其他阅读器时使用;多阅读器模式，部署用于1公里半径内有10台或更少的阅读器的环境;密集阅读器模式，用于在1公里半径范围内有50台或更多阅读器的环境。 目前国际标准组织(ISO)国际电工协会(IEC)正在全球范围内广泛推进EPCGen2纳入国际标准化中。2.ISO/IEC:和EPCglobal相比，ISO/IEC有着天然的公信力，因为ISO是公认的全球非盈利工业标准组织。与EPCglobal只专注于860-960 MHz频段不同，ISO/IEC在各个频段的RFID都颁布了标准。ISO:低频-a) ISO 11784 RFID畜牧业的应用编码结构 b) ISO 11785
25、 RFID畜牧业的应用技术理论 c) ISO 14223-1 RFID畜牧业的应用空气接口 d) ISO 14223-2 RFID畜牧业的应用协议定义 e) ISO 18000-2 定义低频的物理层、防冲撞和通讯协议 高频- a) ISO/IEC 14443 近耦合IC卡，最大的读取距离为10cm. 中国通信资源网社区门户)UofJb) ISO/IEC 15693 疏耦合IC卡，最大的读取距离为1m. pl)PEfmchc) ISO/IEC 18000-3 该标准定义了13.56MHz系统的物理层，防冲撞算法和通讯协议。 超高频-a) ISO/IEC 18000-6 定义了甚高频的物理层和通讯
26、协议；空气接口定义了Type A和Type B两部分；支持可读和可写操作。 3.UID（UbiquitousIDCenter）: http:/www.uidcenter.org/日本泛在技术核心组织UID。日本RFID标准，定义了UID编码结构和通信管理协议。创始人坂村健教授。UID目前已经公布了电子标签超微芯片部分规格，但正式标准尚未推出；支持这一RFID标准的有300多家日本电子厂商、IT企业。4.AIM Global（Auto-IDCenter）:AIM。AIDC组织制定了通行全球的条形码标准，其于1999 年另成立了 AIM组织，目的是推出 RFID 标准。AIM在 全球有 13 个国
27、家与地区性的分支，目前的全球会员数已快速累积至一千多个。5.IP-X:IP-X即南非、澳大利亚、瑞士等中性主权国的RFID标准组织，此组织尚处于发展之中。RFID学习笔记6（RFID标准相关）低频标准： a) DIN 30745 主要是欧洲对垃圾管理应用定义的标准 高频标准： b) 13.56MHz ISM Band Class 1 定义13.56MHz符合EPC的接口定义。 Wi-Fi标准：CWNP(Certified Wireless Network Professional)和Cisco. CWNP分为CWNA（无线管理）、CWSP（无线管理规划）、CWAP（无线协议分析）、CWNE（无
28、线工程）四级 Cisco主要是SWAN、Wi-Fi VLAN、7920 VoWi-Fi以及各種Wi-Fi设备手册等背景。 条码标准：GTIN或RSS條碼 手机标准：。RFID学习笔记7（中间件）RFID middleware provides a hardware-independent interface that enables RFID readers to be interrogated.（见下图）RFID中间件应具有以下四大基本功能（见下图），即：1.协调读卡器 2.数据过滤及聚集 3.数据线路发送与整合 4.过程管理RFID中间件发展：Application Middleware-
29、Infrastructure Middleware-Solution Middleware.RFID未来：Service Oriented Architecture Based RFID Middleware Security Infrastructure RFID学习笔记之EPC G2前言： 规范定义了四种无线频率类别的的基本类，即C1类。简介： C1G2规范定义了被动反射件（a passive-backscatter）的物理层和逻辑层需求。RFID系统频率操作范围：860MHz960MHz，还包括控制器（即所说的阅读器）和附属物（即所说的标签）。控制器必须首先发起“对话”（Interrog
30、ator-talks-first），通过连续发射无线电波频（continuous-wave），使标签感应信息和能量，后者通过调制天线的反射系数，达成后反射信息讯号。值得一提的是，这一通讯过程是半双工（half-duplex）的，即要么控制器讲话，标签收听；要么控制器收听标签的讲话。 1.范围该标准对控制器与感应器间的以下情况进行说明：a/物理交互，即通讯连接的信号层面b/操作例程及命令c/多标签环境中标签识别的防碰撞设计2.一致性2.1与本规范一致性的声明一致性的设备必须具备以下特证：a/遵循本规范的所有条款（除非标注可选）b/遵循本规范相关的一致性文档c/ 遵守当地的一切无线电规定保留拥有者
31、对使用上述设备相关的知识产权授权。2.2一般一致性2.2.1控制器符合本规范，控制器， a/应该满足此规范的要求b/应该执行此规范定义的强制命令c/应该充分使用此规范信号层定义的电子讯号集与具有一致性特征的标签通讯，包括调制/发射和接收/解调且d/应该与本地无线规定一致符合本规范，控制器， a/可以执行此规范定义的可选命令的任意子集且b/可以执行和此规范一致的任何私人的且/或定制的命令符合本规范，控制器，a/不得执行一切与此规范冲突的命令b/不得要求使用是可选的，私自的，或定制的命令以满足此规范的需要。符合一致性的标签，应该a/b/同控制器c/只有在从控制器接收需要的命令后，才调制后反射讯号d/同控制器符合一致性的标签，可以 a/同控制器b/同控制器，特别定义见2.3.
