【文章內(nèi)容簡介】 ................................. 49 數(shù)據(jù)的編解碼與格式編排 ............................................................................................................... 49 III 數(shù)據(jù)的編解碼 ............................................................................................................................ 49 數(shù)據(jù)的格式編排 ........................................................................................................................ 52 串口通信程序設(shè)計 ........................................................................................................................... 54 讀寫器程序流程 ............................................................................................................................... 56 防碰撞算法分析 ............................................................................................................................... 57 本章小結(jié) ............................................................................................................................................ 58 第 8 章 全文總結(jié)與展望 ........................................................................................................................... 59 參考文獻 ...................................................................................................................................................... 60 致謝 ............................................................................................................................................................... 62 畢業(yè)設(shè)計小結(jié) .............................................................................................................................................. 63 附錄 一 ........................................................................................................................................................... 66 附錄二 ........................................................................................................................................................... 68 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1章 緒論 課題的研究背景 隨著現(xiàn)代信息技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展， RFID 技術(shù)在服務(wù)領(lǐng)域、貨物銷售與后勤分配、商業(yè)部門、生產(chǎn)企業(yè)和材料流通領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 物聯(lián)網(wǎng) 技術(shù)簡介 物聯(lián)網(wǎng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用射頻識別、無線數(shù)據(jù)通信、計算機等技術(shù)，構(gòu)造一個覆蓋世界上萬事萬物的實物互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)每個產(chǎn)品都有一個唯一的產(chǎn)品 電子 碼 ，叫做 EPC, 通常 EPC 碼被存入硅芯片做成的電子標(biāo)簽內(nèi)，附在被標(biāo)識產(chǎn)品上，被高層的信息處理軟件識別、傳遞、查詢，進而在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上形成專為供應(yīng)鏈企業(yè)服務(wù)的各種信息服務(wù)，就是物聯(lián)網(wǎng)。 作為條形碼的無線版本， RFID 技術(shù)具有條形碼所不具備很多優(yōu)點。特別是電子標(biāo)簽與產(chǎn)品電子編碼 EPC、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，孕育出被稱為下一代互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)。 物聯(lián)網(wǎng)與其說是網(wǎng)絡(luò)，不如說是應(yīng)用。對物聯(lián)網(wǎng)的定義、內(nèi)涵及特征的梳理讓我們認識到，物聯(lián)網(wǎng)是一整套立體的、豐富的、適應(yīng)性很強的概念體系。在推進物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的時候，需要依據(jù)不同時期不同的出發(fā)點， 規(guī)劃一條既符合科技創(chuàng)新規(guī)律，又適應(yīng)我國工業(yè)、信息通信業(yè) 等 當(dāng)前發(fā)展水平和一個時期的發(fā)展?jié)摿?，并有利于在激烈的國際競爭中快速建立起競爭優(yōu)勢的發(fā)展道路，以 便 更好地滿足經(jīng)濟社會發(fā)展對物聯(lián)網(wǎng)的總體需求。 RFID 物聯(lián)網(wǎng)一項關(guān)鍵技術(shù) RFID 技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)， RFID 產(chǎn)品大量應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)之中，越演越烈的物聯(lián)網(wǎng)及其推廣，是建立在 EFID 技術(shù)的大量應(yīng)用與 RFID 產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的基礎(chǔ)之上。 物聯(lián)網(wǎng)要實現(xiàn)物與物之間的感知、識別、通信等功能需要有大量先進技術(shù)的支持。目前物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵性的技術(shù)包括：感知事物的 傳感器 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，聯(lián)系事物的組網(wǎng)和互聯(lián) 網(wǎng) 技術(shù)，判別事物位置的全球定位系統(tǒng)，思考事物的智能技術(shù)，認識事物的射頻識別技術(shù) RFID 以及提高事物性能的新材料技術(shù)。 射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別過程無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。 RFID 技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。 RFID 技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)相結(jié)合，可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享。 通信行業(yè)，在 “ 2020 年中國國際信息通信展覽會 ” 上，中國移動展出了手機支付，這就是典型的物聯(lián)網(wǎng)概念應(yīng)用。手機支付實際上主要是手機 SIM 卡的更換，由普通 SIM 卡更換為 RFID SIM 卡，而不需要對手機進行更換。 隨著物聯(lián)網(wǎng)的推廣，作為其基礎(chǔ)的 RFID產(chǎn)業(yè)也將迎來新一輪的機遇與挑戰(zhàn)。就目前的產(chǎn)業(yè)形勢來看， RFID 的相關(guān)市場將進一步擴大，其需求也將更加廣泛，越來越多的傳統(tǒng)行業(yè)將對 RFID 產(chǎn)品產(chǎn)生需求，如傳統(tǒng)的物流、食品、印刷、服裝等行業(yè)，將是 RFID 產(chǎn)品的潛在用戶群。這些傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)目前還在使用的標(biāo)簽多為紙質(zhì)標(biāo)簽，以條碼來標(biāo)注產(chǎn)品，而 RFID 技術(shù)的發(fā)展，給 它 們提供了新的選擇，那就是 RFID 標(biāo)簽。 多協(xié)議 多協(xié)議標(biāo)簽交換（ MPLS）是一種用于快 速 數(shù)據(jù)包交換 和 路由 的體系，它 為 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) 流量提供了目標(biāo)、路由、轉(zhuǎn)發(fā)和交換等 功能 。特殊的是，它具有管理各種 不同形式通信流的機制。 MPLS 獨立于第二和第三層協(xié)議，諸如 ATM 和 IP。它提供了一種方式，將 IP 地址映射 為簡單的具有固定長度的標(biāo)簽，用于不同的包轉(zhuǎn)發(fā)和 包交換技術(shù) 。它是現(xiàn)有路由和交換協(xié)議的接口，如 IP、 ATM、 幀中繼 、 資源預(yù)留協(xié)議 （ RSVP）、 開放最短路徑優(yōu)先（ OSPF）等等。 在 MPLS 中，數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生在標(biāo)簽交換路徑（ LSP）上。 LSP 是每一個沿著從源端到 終端 的路徑上的結(jié)點的標(biāo)簽序列?，F(xiàn)今使用著一些標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議，如標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議（ LDP）、 RSVP 或者建于 路由協(xié)議 之上的一些協(xié)議，如 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議 （ BGP）及 OSPF。因為固定長度標(biāo)簽被插入每一個包或信元的開始處，并且可被硬件用來在兩個鏈接間快速交換包，所以使數(shù)據(jù)的快速交換成為可能。 MPLS 主要設(shè)計來解決網(wǎng)路問題，如網(wǎng)路速度、可擴展性、服務(wù)質(zhì)量（ QoS）管理以及流量工程，同時也為下一代 IP 中樞網(wǎng)絡(luò)解決寬帶管理及服務(wù)請求等問題。 在這部分，我們主要關(guān)注通用 MPLS 框架。有關(guān) LDP、 CRLDP 和RSVPTE 的具體內(nèi)容可以參考個別文件。 多協(xié)議標(biāo)簽交換 MPLS 最初是為了提高轉(zhuǎn)發(fā)速度而提出的。與傳統(tǒng) IP路由方式相比，它在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時，只在 網(wǎng)絡(luò)邊緣 分析 IP 報文 頭，而不用在中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 每一跳都分析 IP 報文頭，從而節(jié)約了處理時間。 MPLS 起源于 IPv4（ Inter Protocol version 4） ，其核心技術(shù)可 擴展到多種 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 ，包括 IPX（ Inter Packet Exchange）、 Appletalk、 DEC、CLNP（ Connectionless Network Protocol） 等。 “ MPLS” 中的 “ Multiprotocol”指的就是支持多種 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 。 采用的解決方案和意義 射頻識別（ RFID）技術(shù)是一種通過無線電訊號來識別并讀寫特定目標(biāo)中信息的通信技術(shù) [1]。 RFID 識別過程無需通信雙方的直接接觸，能工作在多種惡劣環(huán)境中，而且該技術(shù)能夠識別高速運動物體并同時識別多個標(biāo)簽，操作方便快捷。電子標(biāo)簽存儲量大，存儲目標(biāo)信息全面。目前 RFID 系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于物流、零售、 醫(yī)療、身份識別、軍事等方面。 RFID 技術(shù)與目前廣泛使用的自動識別技術(shù)如條碼、磁卡、 IC 卡等相比，它有著很多突出的優(yōu)點。 RFID 技術(shù)是無線通訊技術(shù)，標(biāo)簽和讀寫器之間實現(xiàn)無接觸通信，支持長距離識別；由于該技術(shù)避免了接觸，無機械磨損，所以工作壽命長，不受油漬、灰塵污染等各種惡劣工作環(huán)境的限制； RFID 讀寫器可識別高速運動的物體，其內(nèi)部防沖突算法的使用使得讀寫器可以同時識別多個電子標(biāo)簽；讀寫器具有不直接對最終用戶開放的物理接口，保證其自身的安全性；電子標(biāo)簽的密碼保護及加密算法的引入保證了通信的安全性；電子標(biāo)簽存儲量大，所含信息全面，應(yīng)用領(lǐng)域廣。 正是由于 RFID 技術(shù)的這些獨特優(yōu)勢， RFID 技術(shù)自 20 世紀(jì) 90 年代開始興起以來，就得到了廣泛關(guān)注。它逐漸 地 被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化和交通運輸控制管理等領(lǐng)域 [2]?，F(xiàn)在越來越多的國家和企業(yè)在該技術(shù)的研究和應(yīng)用上投入了大量財力和物力，來推動 RFID 技術(shù)的發(fā)展 。 但是，在 RFID 標(biāo)簽的推廣應(yīng)用中，這些潛在的用戶群將對 RFID 標(biāo)簽提出新的要求 ： 一是 RFID 相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜化，我們需要可靠性與穩(wěn)定性，同時還需要能高速讀取標(biāo)簽產(chǎn)品 ； 二是標(biāo)簽產(chǎn)品的低廉化要求，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中如果采用 RFID 標(biāo)簽，其需求量將是驚人的，而目前 RFID 標(biāo)簽的成本還不能如此廣泛的應(yīng)用。 目前國內(nèi)市場上 ， RFID 的標(biāo)簽生產(chǎn)設(shè)備主要來自進口，尤其以 900M 以上的標(biāo)簽來說，幾乎完全靠進口。德國、韓國、臺灣等國家地區(qū)的產(chǎn)品在國內(nèi)的標(biāo)簽生產(chǎn)設(shè)備中占據(jù)了主流市場，幾乎 90%的設(shè)備均來自進口，幾乎所有的標(biāo)簽 生產(chǎn)商均將國外引進的設(shè)備作為其產(chǎn)品的招牌與質(zhì)量保證，這一形勢對于一個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來說是相當(dāng)不利的。同時，作為 RFID 標(biāo)簽的核心，其內(nèi)部的芯片目前在中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 國內(nèi)能夠有能力生產(chǎn)的企業(yè)也是寥寥可數(shù)，其生產(chǎn)規(guī)模尚不能滿足日益擴大的市場需求。 要解決標(biāo)簽的成本問題，我們主要能從兩個方面努力：一是自主開發(fā) RFID標(biāo)簽芯片，降低核心芯片的成本。二是自主研發(fā)標(biāo)簽生產(chǎn)設(shè)備，降低標(biāo)簽生產(chǎn)的成本。 從標(biāo)簽的成本問題考慮，具有重要的現(xiàn)實意義。 國內(nèi)外研究動態(tài)及現(xiàn)狀 RFID 技術(shù)最早出現(xiàn)在第二次世界大戰(zhàn)期間，被美軍運用到戰(zhàn)爭中識別自己和盟軍的飛機。 那時德國，日本、美國和英國都在采用一項于 1922 年發(fā)明的新技術(shù) —— 雷達，用以預(yù)警正在接近的飛行目標(biāo)。雷達的致命弱點是無法分辨敵我雙方的飛機。德國人發(fā)現(xiàn)當(dāng)他們在返回基地的時候如果拉起飛機將會改變雷達反射回的信號形狀，從而與敵軍進攻的飛機加以區(qū)別。這種簡單拙劣的方 法 可被認為是最早的被動式 RFID 系統(tǒng)。與此同時，英國展開了一項秘密項目，開發(fā)出能夠識別敵我雙方飛機的敵我識別器 (IFF)。敵我識別器被安裝在英國飛機上，當(dāng)接收到雷達信號以后，敵我 識別器會主動廣播某個特定信號返回給雷達從而區(qū)分敵我雙方的飛機。這種方法可以被看作是最早的主動 RFID 系統(tǒng)，之后也成為現(xiàn)代空中交通管制的重要工具。 IFF 技術(shù)可以看作是 RFID 技術(shù)的萌芽，其系統(tǒng)組件昂貴而龐大，只能優(yōu)先應(yīng)用在軍事和實驗室等領(lǐng)域。 自 19 世紀(jì) 4