【正文】 組件中，通常來說，RFID標(biāo)簽、讀寫器和天線三部分的性能指標(biāo)是設(shè)備選型和現(xiàn)場(chǎng)部署階段所關(guān)注的主要對(duì)象，是解決 RFID應(yīng)用可靠性問題的主要挑戰(zhàn)。 RFID應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件（ Application Software）是直接面向 RFID應(yīng)用最終用戶的人機(jī)交互界面，協(xié)助使用者完成對(duì)讀寫器的指令操作以及對(duì)中間件的邏輯設(shè)置，逐級(jí)將 RFID原子事件轉(zhuǎn)化為使用者可以理解的業(yè)務(wù)事件，并使用可視化界面進(jìn)行展示。所以 RFID天線設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到整個(gè) RFID系統(tǒng)的成功與否。在 RFID系統(tǒng)中，天線分為電子標(biāo)簽天線和讀寫器天線兩大類，分別承擔(dān)接收能量和發(fā)射能量的作用。典型的閱讀器包含有高頻模塊 (發(fā)送器和接收器 )、控制單元以及閱讀器天線。 ? RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)一個(gè)唯一編碼，通常為64bit、 96bit甚至更高，其地址空間大大高于條碼所能提供的空間，因此可以實(shí)現(xiàn)單品級(jí)的物品編碼。但是就基本的RFID系統(tǒng)來說，其組成相對(duì)簡(jiǎn)單而清晰，主要包括 RFID標(biāo)簽、讀寫器、天線、中間件和應(yīng)用軟件等五部分。 2023年 6月 9日和 2023年 11月 3日，由中國多個(gè)部委聯(lián)合發(fā)布的《中國射頻識(shí)別技術(shù)政策白皮書》和《中國射頻識(shí)別技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用報(bào)告》，不僅為中國RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向，也全面帶動(dòng)了全國范圍內(nèi) RFID應(yīng)用的發(fā)展。 ? 2023年后：標(biāo)準(zhǔn)化問題日趨為人們所重視，射頻識(shí)別產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子標(biāo)簽、無源電子標(biāo)簽及半無源電子標(biāo)簽均得到發(fā)展，電子標(biāo)簽成本不斷降低，規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴(kuò)大。 ? 19701980年：射頻識(shí)別技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個(gè)大發(fā)展時(shí)期，各種射頻識(shí)別技術(shù)測(cè)試得到加速。 1948年哈里斯托克曼發(fā)表的 利用反射功率的通信 奠定了射頻識(shí)別射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。一、 RFID技術(shù)概述 射頻識(shí)別即 RFID（ Radio Frequency IDentification）技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽、無線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間 建立機(jī)械或光學(xué)接觸。 ? 19401950年：雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了射頻識(shí)別技術(shù)， 1948年奠定了射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。出現(xiàn)了一些最早的射頻識(shí)別應(yīng)用。 ? 至今，射頻識(shí)別技術(shù)理論得到豐富和完善。特別是 2023年 8月溫家寶總理提出建立“感知中國”中心，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)流通現(xiàn)代化的目標(biāo)后， RFID應(yīng)用的全面推進(jìn)更是指日可待。 RFID標(biāo)簽 ? 標(biāo)簽 (Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個(gè) RFID標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象，俗稱電子標(biāo)簽或智能標(biāo)簽。 ? 圖 21是一款 RFID標(biāo)簽芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，主要包括射頻前端、模擬前端、數(shù)字基帶處理單元和 EEPROM存儲(chǔ)單元四部分。 ? 讀寫器主要包括射頻模塊和數(shù)字信號(hào)處理單元兩部分。 ? 在確定的工作頻率和帶寬條件下，天線發(fā)射射頻載波，并接收從標(biāo)簽發(fā)射或反射回來的射頻載波。 ? 以 UHF頻段（ 900MHz）的天線為例，一般具有如下特征： ? ①足夠的小以至于能夠貼到需要的物品上 ? ②有全向或半球覆蓋的方向性 ? ③提供最大可能的信號(hào)給卷標(biāo)的芯片 ? ④無論物品什么方向，天線的極化都能與卡片閱讀機(jī)的詢問信號(hào)相匹配 ? ⑤具有魯棒性（即控制系統(tǒng)在一定的參數(shù)攝動(dòng)下，維持某些性能的特性） ? ⑥非常便宜 圖 22是不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ ETC）應(yīng)用示意圖，在這個(gè)應(yīng)用中很好的體現(xiàn)了天線的上述特征。由于應(yīng)用軟件需要根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域的不同企業(yè)進(jìn)行專門制定，因此很難具有通用性。而 RFID中間件和應(yīng)用軟件的性能指標(biāo)更多依賴于軟件代碼質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的復(fù)雜度，一般在后期的系統(tǒng)集成階段才會(huì)被關(guān)注。 ? ②天線設(shè)計(jì)與制造：例如標(biāo)簽天線匹配技術(shù)，針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象的 RFID標(biāo)簽天線結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，多標(biāo)簽天線優(yōu)化分布技術(shù)，片上天線技術(shù)，讀寫器智能波束掃描天線陣技術(shù)，以及 RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)仿真軟件等。 RFID應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)主要包括： ? ① RFID應(yīng)用體系架構(gòu)：例如 RFID應(yīng)用系統(tǒng)中各種軟硬件和數(shù)據(jù)的接口技術(shù)及服務(wù)技術(shù)等。 RFID的工作頻率 對(duì)一個(gè) RFID系統(tǒng)來說，它的頻段概念是指讀寫器通過天線發(fā)送、接收并識(shí)讀的標(biāo)簽信號(hào)頻率范圍，也就是所傳輸數(shù)據(jù)的載波頻率范圍。 （ 2）高頻 () ? 在該頻率的感應(yīng)器不再需要線圈進(jìn)行繞制，可以通過腐蝕活著印刷的方式制作天線。 （ 3）甚高頻 (UHF,433MHz、 860MHz～ 960MHz) ? 甚高頻系統(tǒng)通過電場(chǎng)來傳輸能量。 （ 4）微波 (工作頻率為 ) ? 這個(gè)頻段的優(yōu)勢(shì)在于其受各種強(qiáng)電磁場(chǎng)（如電動(dòng)機(jī)、焊接系統(tǒng)等）的干擾較小，識(shí)別距離介于高頻和甚高頻系統(tǒng)之間，而且標(biāo)簽可以設(shè)計(jì)得很小，但是成本較高。而在我國，由于射頻識(shí)別技術(shù)起步較晚，應(yīng)用的領(lǐng)域不是很廣，除了在中國鐵路應(yīng)用的車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)外，主要應(yīng)用僅限于射頻卡。實(shí)驗(yàn)箱提供以上信號(hào)的測(cè)試引腳，加深學(xué)生對(duì) RFID各種信號(hào)的認(rèn)識(shí)。 系統(tǒng)主要硬件組成： （ 1）主處理器 ? 采用 ATMEL的高性能 AVR單片機(jī) ATMEGA128，主要處理 RFID標(biāo)簽的讀寫操作、 ZIGBEE模塊的數(shù)據(jù)傳輸、鍵盤和顯示電路的處理，以及和上位機(jī)的通信。 圖 33 ISO15693硬件原理功能框圖 ISO15693射頻信號(hào)測(cè)量點(diǎn)： J8： Carrier測(cè)量點(diǎn)，射頻發(fā)射的載波信號(hào)測(cè)量點(diǎn)。 J12： RF_OUT測(cè)量點(diǎn)，射頻發(fā)射 /接受天線信號(hào)測(cè)量點(diǎn)。 J23： RDY_CLK測(cè)量點(diǎn)，射頻芯片返回給處理器的同步時(shí)鐘 信號(hào)測(cè)量點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)箱上電后，打開該控制軟件，系統(tǒng)上電后默認(rèn)的實(shí)驗(yàn)時(shí) LF 125K，如果想進(jìn)行其它實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)名稱，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)置即可。 四、標(biāo)簽存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)介紹 125KHz標(biāo)簽簡(jiǎn)介 實(shí)驗(yàn)中用到的 125KHz 標(biāo)簽分只讀卡和可讀可寫卡兩種，這里對(duì)兩種卡進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹： 只讀卡主要特征： ? 64位 EEPROM ? 多種編碼（ Manchester， Biphase， miller， PSK， FSK） ? 多種速率 ? 工作頻率范圍（ 100150KHz） ? 工作溫度范圍（ 40到 +85℃ ） ? 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)： ? 64位的 EEPROM由 5個(gè)部分組成，其中 9位用作數(shù)據(jù)頭（全 1），數(shù)據(jù)頭后緊接著 10組 4位的數(shù)據(jù)，每 4位數(shù)據(jù)跟著 1位奇偶校驗(yàn)位，最后一行由 4位奇偶校驗(yàn)位和 1位停止位（停止位規(guī)定為 0）組成，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如表 41所示： 125KHz只讀卡存儲(chǔ)區(qū)結(jié)構(gòu)： 可讀寫卡主要特征： ? 16個(gè) 32位的數(shù)據(jù)塊組成 512位 EEPROM ? 32位密碼讀寫保護(hù) ? 32位唯一的 ID碼 ? 10位客戶碼 ? 鎖定位可以將 EEPROM的數(shù)據(jù)塊變成只讀模式 ? 多種編碼（ Manchester， Biphase， miller， PSK， FSK） ? 多種速率 ? 工作頻率范圍（ 100150KHz） ? 工作溫度范圍（ 40到 +85℃ ） ? 512位的 EEPROM由 16個(gè) 32位的數(shù)據(jù)塊組成， EEPROM的塊被編號(hào)成 0到15，每塊的位被編號(hào)為位 0到位 31。它們被分別寫入有該芯片的類型、版本，客戶碼和唯一序列號(hào)（ UID），再往下的 3個(gè)塊（塊 2到塊 4），用來定義器件的操作選項(xiàng)，分別為密碼字段、保護(hù)字段和配置字段。 ? 工作頻率： ? 通信速率： 106KBPS ? 讀寫距離： 10mm以內(nèi)（與讀寫器有關(guān)） ? 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)： ? （ 1） M1卡分為 16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)由 4塊（塊 0、塊 塊 塊 3）組成，（我們也將 16個(gè)扇區(qū)的 64個(gè)塊按絕對(duì)地址編號(hào)為 0~63，存貯結(jié)構(gòu)如圖 43所示： M1卡存儲(chǔ)區(qū)結(jié)構(gòu)： ? （ 2）第 0扇區(qū)的塊 0（即絕對(duì)地址 0塊），它用于存放廠商代碼，已經(jīng)固化，不可