《物联网射频识别(RFID)核心技术教程》-PPT-12

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2016/2/22,#,物联网射频识别（,RFID,）核心技术教程,点击此处结束放映,物联网,射,射频识,别,别（,RFID,）核心,技,技术教,程,程,点击此,处,处结束,放,放映,电,子,教,案,物联网,射,射频识,别,别（,RFID,）核心,技,技术教,程,程,物联网射,频,频识别（,RFID,）核心技,术,术教程,本书,物联网,-,射频识别,（,（,RFID,）核心技,术,术教程,由,物联网,-,射频识别,（,（,RFID,）核心技,术,术详解,一书改编,而,而来。,物联网,-,射频识别,（,（,RFID,）核心技,术,术详解,2011,年,11,月荣获陕,西,西省普通,高,高等学校,优,优秀教材,一,一等奖,，,2012,年,12,月修订出,版,版第,2,版，,2013,年荣,获,陕西省高,等,等教育教,学,学成果,二等,奖,。,物联网,-,射频识别,（,（,RFID,）核心技,术,术教程,2016,年出版，,本,本书适合,作,作为高校,教,教材。,点击此处,结,结束放映,物联网射,频,频识别（,RFID,）核心技,术,术教程,第,12,章,读写器的,体,体系结构,点击此处,结,结束放映,读写器的组成与设计要求,12.2,低频读写器,12.3,高频读写器,12.4,微波读写器,12.5,物联网射频识,别,别（,RFID,）核心技术教,程,程,点击此处结束,放,放映,读写器在,RFID,应用系统中的作用,12.1,物联网射频识,别,别（,RFID,）核心技术教,程,程,点击此处结束,放,放映,读写器在,RFID,应用系统中的作用,12.1,物联网射频识,别,别（,RFID,）核心技术教,程,程,在,RFID,应用系统中，,要,要从一个电子,标,标签中读出数,据,据或者向一个,电,电子标签中写,入,入数据，需要,非,非接触式的读,写,写器作为接口,。,。读写器与电,子,子标签的所有,动,动作均由应用,软,软件控制，对,一,一个电子标签,的,的读写操作是,严,严格按照“主,-,从”原则进,行,行的。,RFID,应用系统的,“,“主,-,从”原则如,图,图,12.1,所示，其中,包,包括应用软,件,件与读写器,的,的“主,-,从”原则和读写,器,器与电子标签的,“,“主,-,从”原则。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,点击此处结束放,映,映,读写器的组成与设计要求,12.2,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,各种读写器虽然,在,在工作频率、耦,合,合方式、通信流,程,程和数据传输方,式,式等方面有很大,的,的不同，但在组,成,成和功能方面是,十,十分类似的。读,写,写器的主要功能,是,是将数据加密后,发,发送给电子标签,，,，并将电子标签,返,返回的数据解密,，,，然后传送给计,算,算机网络。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,12.2.1,读写器的组成,1.,读写器的软件,读写器的所有行,为,为均由软件来控,制,制完成。软件向,读,读写器发出读写,命,命令，作为响应,，,，读写器与电子,标,标签之间就会建,立,立起特定的通信,。,。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,2.,读写器的硬件,读写器的硬件一,般,般由天线、射频,模,模块、控制模块,和接口组成。,图,12.1,读写器的结构框,图,图,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,（,1,）控制模块,控制模块由,ASIC,组件和微处理器,组,组成。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,（,2,）射频模块,射频模块主要由,发,发送电路和接收,电,电路构成,。,（,3,）读写器的接口,控制模块与应用,软,软件之间的数据,交,交换通过读写器,的,的接口来实现,。,RS-232,、,RS-485,、,RJ-45,或,WLAN,接口。,（,4,）天线,天线是用来发射,或,或接收无线电波,的,的装置。读写器,与,与电子标签是利,用,用无线电波传递,信,信息，当信息通,过,过电磁波在空间,传,传播时，电磁波,的,的产生和接收要,通,通过天线来完成,。,。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,12.2.2,读写器的设计要,求,求,读写器在设计时,需,需要考虑许多因,素,素，包括基本功,能,能、应用环境、,电,电器性能和电路,设,设计等。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,1, 读写器的基,本,本功能和应用环,境,境,（,1,）读写器是便携,式,式还是固定式。,（,2,）支持一种还是,多,多种类型电子标,签,签的读写。,（,3,）读写器的读取,距,距离和写入距离,。,（,4,）读写器周边的,电,电磁环境、温度,、,、湿度和安全等,环,环境。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,2,读写器的电气,性,性能,（,1,）空中接口的方,式,式。,（,2,）防碰撞算法的,实,实现方法。,（,3,）加密的需求。,（,4,）供电方式与节,约,约能耗的措施。,（,5,）电磁兼容（,EMC,）性能。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,3.,读写器的电路设,计,计,（,1,）选用现有的读,写,写器芯片或是自,行,行进行设计。,（,2,）天线的形式与,匹,匹配的方法。,（,3,）收、发通道信,号,号的调制方式与,带,带宽。,（,4,）若是自行进行,电,电路模块设计，,还,还应设计相应的,编,编码与解码、防,碰,碰撞处理、加密,和,和解密等电路。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,点击此处结束放,映,映,低频读写器,12.3,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,低频读写器主要,工,工作在,125KHz,，可以用于门禁,考,考勤、汽车防盗,和,和动物识别等方,面,面。下面以,U2270B,芯片为例，介绍,低,低频读写器的构,成,成和主要应用。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,12.3.1,基于,U2270B,芯片的读写器,1. U2270B,芯片,U2270B,芯片是,ATMEL,公司生产的基站,芯,芯片，该基站可,以,以对一个,IC,卡进行非接触式,的,的读写操作。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,2.,基于,U2270B,芯片的读写器,由,U2270B,构成的读写器模,块,块，关键部分是,天,天线、射频读写,基,基站芯片,U2270B,和微处理器。基,站,站芯片,U2270B,通过天线以,125KHz,的调制射频信号,为,为,RFID,电子标签提供能,量,量,(,电源,),，同时接收来自,RFID,电子标签的信息,，,，并以曼彻斯特,编,编码输出。天线,一,一般由铜制漆包,线,线绕制，直径,3cm,、线圈,100,圈即可，电感值,为,为,1.35mH,。微处理器可以,采,采用多种型号，,如,如单片机,AT89C2051,、单片机,AT89S51,等。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,12.3.2,考勤系统的读写,器,器,由,U2270B,构成的读写器，,可,可以用于学生考,勤,勤系统。其中，,电,电子标签由卡片,构,构成，读卡器由,基,基站芯片,U2270B,及其支,撑,撑电路,、,、主控,芯,芯片,MCU,及其支,撑,撑电路,、,、外围,接,接口电,路,路（键,盘,盘、液,晶,晶、时,钟,钟和串,口,口模块,）,）构成,。,。,点击此,处,处结束,放,放映,物联网,射,射频识,别,别（,RFID,）核心,技,技术教,程,程,1.,射频模,块,块,发射频,率,率是,U2270B,输出的,天,天线驱,动,动频率,。,。天线,端,端子线,圈,圈的发,射,射频率,是,是由线,圈,圈回路,的,的电阻,、,、电容,决,决定。,2.,天线模,块,块,3.,电源模,块,块,4.,数据输,入,入与输,出,出模块,点击此,处,处结束,放,放映,物联网,射,射频识,别,别（,RFID,）核心,技,技术教,程,程,12.3.3,汽车防,盗,盗,系统的,读,读写器,射频识,别,别以非,接,接触、,无,无视觉,、,、高可,靠,靠的方,式,式传递,特,特定的,识,识别信,息,息，适,合,合用于,汽,汽车防,盗,盗装置,，,，能够,有,有效地,达,达到汽,车,车防盗,的,的目的,。,。,点击此,处,处结束,放,放映,物联网,射,射频识,别,别（,RFID,）核心,技,技术教,程,程,1.,防盗系,统,统的工,作,作原理,汽车防,盗,盗装置,的,的基本,原,原理是,将,将汽车,启,启动的,机,机械钥,匙,匙与电,子,子标签,相,相结合,，,，即将,小,小型电,子,子标签,直,直接装,入,入到钥,匙,匙把手,内,内，当,一,一个具,有,有正确,识,识别码,的,的钥匙,插,插入点,火,火开关,后,后，汽,车,车才能,用,用正确,的,的方式,进,进行启,动,动。,点击此,处,处结束,放,放映,物联网,射,射频识,别,别（,RFID,）核心,技,技术教,程,程,2.,防盗系,统,统的组,成,成,图,12.7,汽车防,盗,盗系统,的,的基本,组,组成,点击此,处,处结束,放,放映,物联网,射,射频识,别,别（,RFID,）核心,技,技术教,程,程,3.,硬件电,路,路设计,图,12.9,汽车防,盗,盗系统,的,的硬件,电,电路,点击此,处,处结束,放,放映,物联网,射,射频识,别,别（,RFID,）核心,技,技术教,程,程,点击此,处,处结束,放,放映,高频读写器,12.4,物联网,射,射频识,别,别（,RFID,）核心,技,技术教,程,程,高频读,写,写器主,要,要工作,在,在,13.56MHz,，典型,的,的应用,有,有我国,第,第二代,身,身份证,、,、电子,车,车票和,物,物流管,理,理等。,下,下面以,MFRC500,芯片为,例,例，介,绍,绍高频,读,读写器,的,的构成,和,和主要,应,应用。,点击此,处,处结束,放,放映,物联网,射,射频识,别,别（,RFID,）核心,技,技术教,程,程,12.4.1MFRC500,芯片,Philips,公司的,MFRC500,芯片主,要,要应用,于,于,13.56MHz,，是非,接,接触、,高,高集成,的,的,IC,读卡芯,片,片。该,IC,读卡芯,片,片具有,调,调制和,解,解调功,能,能，并,集,集成了,在,在,13.56MHz,下所有,类,类型的,被,被动非,接,接触式,通,通信方,式,式和协,议,议。,MFRC500,支持快,速,速,CRYPTOI,加密算,法,法，用,于,于验证,MIFARE,系列产,品,品。,MFRC500,的并行,接,接口可,直,直接连,接,接到任,何,何,8,位微处,理,理器，,给,给读卡,器,器的设,计,计提供,了,了极大,的,的灵活,性,性。,点击此,处,处结束,放,放映,物联网,射,射频识,别,别（,RFID,）核心,技,技术教,程,程,1.MFRC500,芯片的,特,特性,图,12.9 MF RC500,芯片的,特,特点和,主,主要应,用,用,点击此,处,处结束,放,放映,物联网,射,射频识,别,别（,RFID,）核心,技,技术教,程,程,2.MFRC500,芯片引,脚,脚的功,能,能,点击此,处,处结束,放,放映,物联网,射,射频识,别,别（,RFID,）核心,技,技术教,程,程,12.4.2,基于,MFRC500,芯片的,读,读写器,1, 基,于,于,AT89S51,和,MFRC500,的读写,器,器系统,点击此,处,处结束,放,放映,物联网,射,射频识,别,别（,RFID,）核心,技,技术教,程,程,（,1,）系统,硬,硬件设,计,计,系统主,要,要由,AT89S51,、,MFRC500,、时钟,电,电路、,看,看门狗,、,、,MAX232,和矩阵,键,键盘等,组,组成。,（,2,）系统,天,天线设,计,计,为了驱,动,动天线,，,，,MFRC500,通过,TX1,和,TX2,提供,13.56MHz,的载波,。,。,（,3,）系统,工,工作流,程,程,对,MFRC500,绝大多,数,数的控,制,制是通,过,过读写,MFRC500,的寄存,器,器来实,现,现的。,点击此,处,处结束,放,放映,物联网射频,识,识别（,RFID,）核心技术,教,教程,点击此处结,束,束放映,物联网射频,识,识别（,RFID,）核心技术,教,教程,2.,基于,P89C58BP,和,MF RC500,的读写器系,统,统,MF RC500,还可以设计,基,基于,MF RC500,芯片和,P89C58BP,单片机的,RFID,读写器系统,。,。,点击此处结,束,束放映,物联网射频,识,识别（,RFID,）核心技术,教,教程,（,1,）发卡器和,读,读卡器,发卡器实际,上,上是一种通,用,用写卡器，,发,发卡器由系,统,统管理员管,理,理，通过,PC,机设置或选,择,择好要写入,的,的数据，发,出,出写卡命令,，,，完成对,MIFARE,卡的数据及,密,密码写入。,读卡器往往,可,可以脱离,PC,机工作，只,要,要有非接触,式,式,IC,卡进入读卡,器,器天线的能,量,量范围，读,卡,卡器便可读,写,写卡中相关,指,指定扇区的,数,数据。,点击此处结,束,束放映,物联网射频,识,识别（,RFID,）核心技术,教,教程,（,2,）读卡器硬,件,件系统,发卡器与读,卡,卡器在硬件,设,设计上大同,小,小异，都是,由,由单片机控,制,制读写芯片,(MF RC500),，再加上外,围,围器件组成,。,。,点击此处结,束,束放映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,点击此处结束放,映,映,微波读写器,12.5,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,微波,RFID,系统是目前射频,识,识别系统研发的,核,核心，是物联网,的,的关键技术。微,波,波,RFID,常见的工作频率,是,是,433MHz,、,860/960MHz,、,2.45GHz,和,5.8GHz,等，该系统可以,同,同时对多个电子,标,标签进行操作，,主,主要应用于需要,较,较长的读写距离,和,和高读写速度的,场,场合。微波读写,器,器的射频电路与,低,低频和高频读写,器,器有本质上的差,别,别，需要考虑分,布,布参数的影响，,可,可以采用,ADS,软件进行仿真设,计,计。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,12.5.1,微波,RFID,系统射频前端的,一,一般结构,（,1,）石英振荡器产,生,生的频率较低，,首,首先在这个较低,的,的频率上进行调,制,制，然后通过上,变,变频混频器产生,射,射频频率，最后,由,由输出级放大后,发,发送到天线。混,频,频时，调制可以,被,被保留。另外，,上,上变频混频器也,可,可以由倍频器代,替,替。,（,2,）在接收通道，,情,情况是相反的。,接,接收的信号被放,大,大后，通过微波,接,接收器将信号频,率,率降低，然后通,过,过解调器得到接,收,收数据。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,12.5.2,用于表面波标签,的,的微波系统,由读写器天线发,出,出的短电磁脉冲,会,会被,SAW,标签的天线所接,收,收，并在压电晶,体,体上转换成表面,波,波。表面波被,SAW,标签上的反射器,反,反射后，会产生,大,大量的脉冲，,SAW,标签的天线将这,些,些脉冲作为应答,信,信号发射出去。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,12.5.3,微波读写器的一,个,个实例,这是无源,RFID,系统，由读写器,和,和电子标签组成,，,，如图,12.20,所示。当电子标,签,签进入读写器的,能,能量场，电子标,签,签的能量检测电,路,路将射频信号转,化,化为直流信号，,供,供其工作。同时,，,，芯片内部的数,据,据解调部分从接,收,收到的射频信号,中,中解调出数据并,送,送到控制逻辑。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,（,1,）数字锁相环技,术,术,在射频部分，采,用,用晶体振荡器和,压,压控振荡器以全,数,数字锁相环的形,式,式产生,915MHz,射频信号。,（,2,）信号接收,天线接收的反射,调,调制信号经过定,向,向耦合器到接收,通,通路，检波后的,信,信号通过差动放,大,大、低通滤波器,、,、运算放大后，,进,进行,A/D,转换送至主控模,块,块进行解码。,（,3,）主控模块,主控模块的核心,处,处理器为数字信,号,号处理器（,DigitalSignalProcessing,，,DSP,）,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,12.5.4,射频电路与,ADS,在射频频段，电,路,路出现了许多独,特,特的性质，这些,性,性质在常用的低,频,频电路中从没遇,到,到过，因此需要,建,建立新的射频电,路,路设计体系。,ADS,（,Advanced Design System,）软件由美国安,捷,捷伦（,Agilent,）公司开发，是,当,当前射频和微波,电,电路设计的首选,工,工程软件,。,在深入理解射频,电,电路的基础上，,结,结合,ADS,软件工具进行设,计,计，是通向射频,电,电路设计成功的,最,最佳路线。,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,1.,启动和退出,ADS,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,点击此处结束放,映,映,物联网射频识别,（,（,RFID,）核心技术教程,2.ADS,的四种工作视窗,ADS,软件主要有,4,种工作视窗，,分,分别为主视窗,、,、原理图视窗,、,、版图视窗和,数,数据显示视窗,，,，主要可以完,成,成文件管理、,原,原理图设计、,版,版图设计和仿,真,真数据显示等,功,功能。,点击此处结束,放,放映,物联网射频识,别,别（,RFID,）核心技术教,程,程,(1),主视窗,启动,ADS,后，首先进入,主,主视窗，主视,窗,窗是进入和退,出,出,ADS,系统的桥梁。,图,12.19ADS,主视窗,点击此处结束,放,放映,物联网射频识,别,别（,RFID,）核心技术教,程,程,(2),原理图视窗,原理图视窗提,供,供了设计、编,辑,辑、仿真原理,图,图的环境，是,进,进行电路设计,时,时使用最多的,视,视窗。,图,12.20ADS,原理图视窗,点击此处结束,放,放映,物联网射频识,别,别（,RFID,）核心技术教,程,程,(3),数据显示视窗,当完成设计仿,真,真后，可以在,数,数据仿真视窗,显,显示仿真结果,。,。,图,12.22ADS,数据显示视窗,点击此处结束,放,放映,物联网射频识,别,别（,RFID,）核心技术教,程,程,(4),版图视窗,版图视窗用来,进,进行版图的设,计,计、编辑与仿,真,真。,图,12.25,版图视窗中的,微,微带线分支定,向,向耦合器,点击此处结束,放,放映,物联网射频识,别,别（,RFID,）核心技术教,程,程,3. ADS,的设计功能,(1),设计面板,(2),设计工具,(3),设计向导,(4),设计指南,(5),仿真与数据显,示,示,点击此处结束,放,放映,物联网射频识,别,别（,RFID,）核心技术教,程,程,5. ADS,的仿真功能,(1),线性分析,(2),谐波平衡和增,益,益压缩分析,(3),高频,SPICE,瞬态分析,(4),电路包络分析,(5),电磁仿真分析,点击此处结束,放,放映,物联网射频识,别,别（,RFID,）核心技术教,程,程,点击此处结束,放,放映,休息一下,