【導(dǎo)讀】RFID其主要核心部件是一個電子標(biāo)簽，品、人和器具的身份。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。體進行識讀，而條形碼只能一個一個地讀。此外，儲存的信息量也非。附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象；息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。準(zhǔn)的推動力等方面。RFID標(biāo)準(zhǔn)化的主要目的在于通過制定、發(fā)。度的促進RFID技術(shù)及相關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)用。術(shù)的應(yīng)用范圍，導(dǎo)致危險事件的發(fā)生以及不必要的開銷。停車收費系統(tǒng)，寵物標(biāo)識，貨物集裝箱標(biāo)識以及智能卡應(yīng)用等。RFID主要用于物流管理等行業(yè)，需要標(biāo)簽?zāi)軌驅(qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享。中，這使得RFID等的實際應(yīng)用變得更為復(fù)雜。此外，RFID當(dāng)中"接。間件所提供一組通用的應(yīng)用程序接口，即能連到RFID讀寫器，RFID中間件采用程序邏輯及存儲再轉(zhuǎn)送。主要指其能夠支持多種編碼格式，比如支持EPC，電池輔助及傳感器的融合。目前，RFID同傳感逐步相融合，

　　

【正文】 種準(zhǔn)備。 其實，早在兩年前，沃爾瑪已經(jīng)與 IBM 合作，率先導(dǎo)入先進的電子標(biāo)簽系統(tǒng)。只要消費者從貨架上拿起一件商品，電腦系統(tǒng)會自動將商品資料報告整個供應(yīng)鏈系統(tǒng)，客戶結(jié)賬時只需要將購物車通過讀取機，就能一次結(jié)清購物車內(nèi)的所有物品的價格，而后端倉庫也能立即了解需要補貨的項目。數(shù)據(jù)顯示，采用電子標(biāo)簽可減少 10%至 第 41 頁 共 114 頁 30%的安全庫存量，大大降低倉儲成本。 然而，即便業(yè)界已經(jīng)認為電子標(biāo)簽可以有效降低成本，但是短期內(nèi)，沃爾瑪?shù)墓?yīng)商們對于此技術(shù)的投資仍持保留態(tài)度?！霸谕菩须娮訕?biāo)簽進程中，來自國內(nèi)供應(yīng)商的阻力非常大，沒有幾家愿意做，為此沃爾瑪已經(jīng)將 100 名供貨商減少到 50 家?！睒I(yè)內(nèi)知情人士向記者明確表示。 成本遏制推廣 讓沃爾瑪中國供應(yīng)商們卻步的主要是電子標(biāo)簽的高成本。 在日前舉行的“全球 RFID 中國峰會”上，記者看到，德州儀器展示的電子標(biāo)簽芯片最便宜的也要 25 美分（約合人民幣 2 元）。業(yè)內(nèi)介 紹，封裝好的電子標(biāo)簽最低也要人民幣 7— 8 元。 沃爾瑪一供應(yīng)商笑言，一臺 1000 元的電腦和一個 2 毛錢的西瓜同樣在沃爾瑪銷售，如果都貼電子標(biāo)簽的話，賣西瓜的還賺錢嗎？ “進雄”鄭總告訴記者，電子標(biāo)簽如果成本不下降，推行會很困難，特別是對中國的中小供貨商而言，本身商品價值低，如果加貼電子標(biāo)簽，肯定吃不消。據(jù)粗略統(tǒng)計，沃爾瑪每年大概要從頭 100 個供應(yīng)商那里收到十億箱的貨物。如果全部由供應(yīng)商承擔(dān)，將是一筆巨額費用。 不過，目前電子標(biāo)簽成本已呈下降趨勢。上海復(fù)旦微電子股份公司副總經(jīng)理俞軍認為，降低 成本的主要手段是技術(shù)進步和批量生產(chǎn)。今年，國內(nèi)電子標(biāo)簽市場容量為 5000 萬個。 2 年以后，一枚電子標(biāo)簽有望降至人民幣 2 元以內(nèi)。 第 42 頁 共 114 頁 基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)亟待出臺 除了價格，阻礙電子標(biāo)簽推廣的瓶頸還有標(biāo)準(zhǔn)。 “目前，全球范圍內(nèi)各種電子標(biāo)簽的應(yīng)用還不存在統(tǒng)一的代碼、頻率或者標(biāo)準(zhǔn)，”中國物流與采購聯(lián)合會副會長戴定一表示，“電子標(biāo)簽關(guān)鍵是走到哪里都能用，因此標(biāo)準(zhǔn)一定要統(tǒng)一?！? 就我國而言，電子標(biāo)簽技術(shù)及應(yīng)用處于初級發(fā)展階段，存在技術(shù)水平不高、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不完整等諸多問題。在全球 RFID 峰會上，信產(chǎn)部官員表示，我國 將充分考慮和引用其他全球組織目前已經(jīng)制定的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合國情制定出符合中國市場的電子標(biāo)簽行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 值得一提的是，在國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺的前提下，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)將目光投向全球市場。本月 11 日，實華開電子商務(wù)公司與 IBM 簽訂協(xié)議，共同開發(fā) RFID 技術(shù)，而香港機場正在進行的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的試驗中也有中國系統(tǒng)集成商的身影。 國內(nèi)零售試 電子標(biāo)簽技術(shù)的應(yīng)用還要靠企業(yè)推動。到目前為止，美國已有 100 多家企業(yè)承諾支持 RFID 技術(shù)應(yīng)用，而國內(nèi)企業(yè)，投資使用電子標(biāo)簽的還寥寥無幾。 昂波國際有限公司總裁王躍接觸過很多 中國客戶，她告訴記者，國內(nèi)企業(yè)對電子標(biāo)簽比較感興趣，但一旦涉及具體投資，則普遍持觀望態(tài)度。只有找到好的應(yīng)用案例，電子標(biāo)簽才具有推廣動力。 好在已經(jīng)有國內(nèi)企業(yè)邁出嘗試性步伐。日前，北京物美集團和實華開電子商務(wù)公司簽署協(xié)議，物美集團將在未來建立中國第一家電子第 43 頁 共 114 頁 標(biāo)簽零售示范店，推行電子標(biāo)簽技術(shù)。 這是電子標(biāo)簽技術(shù)首次進入中國商業(yè)零售領(lǐng)域。物美集團董事長張文中接受記者專訪時表示，零售終端處于供應(yīng)鏈的核心地位，對生產(chǎn)者有著直接的制約作用，只有抓住終端，才可能推動整個電子標(biāo)簽產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 返回 第 44 頁 共 114 頁 第四章 RFID 技術(shù)配套產(chǎn)品介紹 電子標(biāo)簽中的射頻天線 [摘要 ]射頻天線類型的選擇必須使它的阻抗與自由空間和 ASIC 匹配。方向性天線具有更少的輻射模式和返回損耗的干擾。門禁系統(tǒng)可以使用短作用距離的無源標(biāo)簽。 引 言 在 RF 裝置中，工作頻率增加到微波區(qū)域的時候，天線與標(biāo)簽芯片之間的匹配問題變得更加嚴峻。天線的目標(biāo)是傳輸最大的能量進出標(biāo)簽芯片。這需要仔細的設(shè)計天線 和自由空間以及其相連的標(biāo)簽芯片的匹配。本文考慮的頻帶是 435MHz, GHz 和 GHz，在零售商品中使用。 天線必須： 足夠的小以至于能夠貼到需要的物品上； 有全向或半球覆蓋的方向性； 提供最大可能的信號給標(biāo)簽的芯片； 無論物品什么方向，天線的極化都能與讀卡機的詢問信號相匹配； 具有魯棒性； 非常便宜。 在選擇天線的時候的主要考慮是： 天線的類型； 天線的阻抗： 第 45 頁 共 114 頁 在應(yīng)用到物品上的 RF 的性能； 在有其他的物品圍繞貼標(biāo)簽物品時的 RF 性能。 可能的選擇 這里有兩種使用方式：一）貼標(biāo)簽的物品被放在倉庫中，有一個便攜裝置，可能是手持式，詢問所有的物品，并且需要它們給予信息反饋信息；二）在倉庫的門口安裝讀卡設(shè)配，詢問并記錄進出物品。還有一個主要的選擇是有源標(biāo)簽還是無源標(biāo)簽 [1],[2]。 可選的天線 在 435 MHz, GHz 和 GHz 頻率是用的 RFID 系統(tǒng)中，可選的 天線有幾種，見下表，它們重點考慮了天線的尺寸。這樣的小天線的增益是有限的，增益的大小取決于輻射模式的類型，全向的天線具有峰值增益 0 到 2dBi；方向性的天線的增益可以達到 6dBi。增益大小影響天線的作用距離。下表中的前三個種類的天線是線極化的，但是微帶面天線可以使圓極化的，對數(shù)螺旋天線僅僅是圓極化的。由于 RFID 標(biāo)簽的方向性是不可控的，所以讀卡機必須是圓極化的。一個圓極化的標(biāo)簽天線可以產(chǎn)生 3dB 以強的信號。 阻抗問題 為了最大功率傳輸，天線后的芯片 的輸入阻抗必須和天線的輸出阻抗匹配。幾十年來，設(shè)計天線與 50 或 70 歐姆的阻抗匹配，但是可能設(shè)計天線具有其他的特性阻抗。例如，一個縫隙天線可以設(shè)計具有幾百歐姆的阻抗。一個折疊偶極子的阻抗可以是一做個標(biāo)準(zhǔn)半波偶極子阻抗的 20 倍。印刷貼片天線的引出點能夠提供一個很寬范圍的第 46 頁 共 114 頁 阻抗 (通常是 40 到 100 歐姆 )。選擇天線的類型，以至于它的阻抗能夠和標(biāo)簽芯片的輸入阻抗匹配是十分關(guān)鍵的。另一個問題是其他的與天線接近的物體可以降低天線的返回損耗。對于全向天線，例如雙偶極子天線，這個影響是顯著的。改變雙偶極子天線和一聽番茄醬的 間距做了一些實際測量，顯示了一些變化，見圖 4 和圖 5。其他的物體也有相似的影響。此外是物體的介電常數(shù)，而不是金屬，改變了諧振頻率。一塑料瓶子水降低了最小返回損耗頻率 16%。當(dāng)物體與天線的距離小于 的時候，返回損耗將導(dǎo)致一個 dB 的插入損耗，而天線的自由空間插入損耗才 。可以設(shè)計天線使它與接近物體的情況相匹配，但是天線的行為對于不同的物體和不同的物體距離而不同。對于全向天線是不可行的，所以設(shè)計方向性強的天線，它們不受這個問題的影響。 輻射 模式 在一個無反射的環(huán)境中測試了天線的模式，包括了各種需要貼標(biāo)簽的物體，在使用全向天線的時候性能嚴重下降。圓柱金屬聽引起的性能下降是最嚴重的，在它與天線距離 50mm 的時候，反回的信號下降大于 20dB (見圖 6)。天線與物體的中心距離分開到 100— 150mm 的時候，反回信號下降約 10 到 12dB。在與天線距離 100mm 的時候，測量了幾瓶水（塑料和玻璃），見圖 7，反回信號降低大于 10dB。 在蠟紙盒的液體，甚至蘋果上做試驗得到了類似的結(jié)果。 局部結(jié)構(gòu)的影響 在使用手持的儀器的時候，大量的其他臨近物體的使讀卡機天線第 47 頁 共 114 頁 和標(biāo)簽天線的輻射模式嚴重失真。這可以對于 的工作頻率計算，假設(shè)一個代表性的幾何形狀，見圖 8,9,10，和自由空間相比，顯示返回信號降低了 10dB，在雙天線同時使用的時候，比預(yù)料的模式下降的更多。圖 11 和圖 12 是在一個天線前的一個橫截平面的接收信號等高線圖，顯示了嚴重的失真。在倉庫的使用環(huán)境下，一個物品盒子具有一個標(biāo)簽會有問題，幾個標(biāo)簽貼在一個盒子上以確保所有時候都有一個標(biāo)簽是可以看見的。便攜系統(tǒng)的使用有幾個天線的問題。每個盒子兩個 天線足夠適合門禁裝置探測，這樣局部結(jié)構(gòu)的影響變得不再重要，因為門禁裝置的讀卡機天線被固定在倉庫的出入，并且直接指向貼標(biāo)簽的物體。 距 離 RFID 天線的增益和是否使用有源的標(biāo)簽芯片將影響系統(tǒng)的使用距離。樂觀的考慮，在電磁場的輻射強度符合 UK 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時， 的無源情況下，全波整流，驅(qū)動電壓不大于 3 伏，優(yōu)化的RFID 天線阻抗環(huán)境 (阻抗 200 或 300 歐姆 )，使用距離大約是 1 米 [3]。如果使用 WHO 限制 [4]則更適合于全球范圍的使用， 但是作用距離下降了一半。這些限制了讀卡機到標(biāo)簽的電磁場功率。作用距離隨著頻率升高而下降。如果使用有源芯片作用距離可以達到 5 到 10 米。 總 結(jié) 全向天線應(yīng)該避免在標(biāo)簽中使用，然而是可以使用方向性天線，它具有更少的輻射模式和返回損耗的干擾。天線類型的選擇必須使它的阻抗與自由空間和 ASIC 匹配。在一個倉庫中使用天線好像是不可第 48 頁 共 114 頁 行的，除非使用有源標(biāo)簽，但是在任何情況下，倉庫內(nèi)的天線輻射模式將嚴重失真。一個門禁系統(tǒng)的使用將是好的選擇，可以使用短作用距離的無 源標(biāo)簽。當(dāng)然門禁系統(tǒng)比手持的儀器昂貴，但是手持儀器工作人員需要使用它到倉庫搜尋物品，人員費用同樣昂貴。在門禁系統(tǒng)中，每一個物品盒子，僅需要 2 個而不是 4 個或 6 個 RFID 標(biāo)簽。 返回 第 49 頁 共 114 頁 基于 TI S6700 系列芯片的 RFID 閱讀器 [摘要 ]閱讀器的基本功能就是提供與標(biāo)簽進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌?。本文討論了一種采用 TI 公司的射頻標(biāo)簽多協(xié)議芯片 RIR6C001A 組成的射頻標(biāo)簽閱讀器方案。 在 RFID 系統(tǒng)中，信號接收設(shè)備一 般叫做閱讀器（或讀卡器）。閱讀器的基本功能就是提供與標(biāo)簽進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌凇? 本 文 討 論 了 一 種 采 用 TI 公 司 的 射 頻 標(biāo) 簽 多 協(xié) 議 芯 片RIR6C001A 組成的射頻標(biāo)簽閱讀器方案，使用微芯公司的單片機PIC16F874 作為控制器，給出了閱讀器的完整電路實現(xiàn)與時序設(shè)計， 并提出了一種基于 SPI 串行總線實現(xiàn) S6700 系列芯片通信協(xié)議的方案，實現(xiàn)了射頻標(biāo)簽與控制器之間數(shù)據(jù)傳遞與控制功能。 概述 近年來隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體技術(shù)和集成電路技術(shù)也在迅速發(fā)展。目前， IC 卡已經(jīng)深入到社會生活的各個角落， 各種各樣的卡大大方便了人們的生活，如銀行使用的信用卡、公交車使用的交通卡、食堂使用的就餐卡、出入管理使用的考勤卡、打電話使用的電話卡、手機中使用的 SIM 卡等。 IC 卡又稱為集成電路卡?？ㄆ瑑?nèi)封裝有集成電路，用以存儲和處理數(shù)據(jù)。在 IC 卡的發(fā)展過程中正在經(jīng)歷從存儲卡到智能卡，從接觸式卡到非接觸式卡，從近距離卡到遠距離卡的過渡，與之相應(yīng)的，能夠讀取卡內(nèi)信息的閱讀器也在不斷的發(fā)展和更新。非接觸式卡又稱射頻卡（應(yīng)答器），使用無線電調(diào)制方式和閱讀器進行信息交換。 第 50 頁 共 114 頁 射頻識別技術(shù)是二十世紀(jì)九十年代興起的一項自動識別技 術(shù)，它利用無線電射頻方式進行非接觸式雙向通信。 RFID（ Radio Frequency Identification）系統(tǒng)中射頻卡（應(yīng)答器）與閱讀器之間無需物理接觸即可完成識別，可實現(xiàn)多目標(biāo)識別和運動目標(biāo)識別，應(yīng)用范圍更加廣泛。閱讀器和應(yīng)答器組成的一個完整射頻系統(tǒng)： 從射頻系統(tǒng)中可以看出閱讀器的重要性及它的功能，在整個通信過程中閱讀器起到橋梁的作用。 硬件設(shè)計 考慮到閱讀器在系統(tǒng)中要完成的工作主要是從射頻卡讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)經(jīng)相應(yīng)的處理后送給主機。在設(shè)計時按功能對閱讀器進行模塊化設(shè)計 ，閱讀器的內(nèi)部功能框圖。閱讀器分為射頻卡數(shù)據(jù)讀取部分(射頻部分 )、控制電路部分、主機接口電路部分。 控制部分 控制電路部分 此控制部分是為了輔助 RIR6C001A 工作，因為 RIR6C001A芯片要正常工作，完成射頻閱讀器的功能，不但需要有外圍電路，而且還需要有控制器對