1、第六章 RFID讀寫器 讀寫器，又稱為閱讀器（取決于是否可以讀寫器，又稱為閱讀器（取決于是否可以改寫電子標簽數(shù)據(jù)）、編程器等，是讀取和寫改寫電子標簽數(shù)據(jù)）、編程器等，是讀取和寫入電子標簽信息的設(shè)備。讀寫器是射頻識別系入電子標簽信息的設(shè)備。讀寫器是射頻識別系統(tǒng)中非常重要的組成部分。統(tǒng)中非常重要的組成部分。 引言讀寫器是射頻識別系統(tǒng)中非常重要的組成部分：讀寫器是射頻識別系統(tǒng)中非常重要的組成部分： 一方面，電子標簽返回的微弱電磁信號通過無線方式進入讀寫一方面，電子標簽返回的微弱電磁信號通過無線方式進入讀寫器的射頻模塊并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再經(jīng)過邏輯處理單元進行處理和器的射頻模塊并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再經(jīng)過邏

2、輯處理單元進行處理和存儲，完成對電子標簽的識別或讀寫操作；存儲，完成對電子標簽的識別或讀寫操作； 另一方面，上層軟件與讀寫器需要進行交互，實現(xiàn)操作指令的另一方面，上層軟件與讀寫器需要進行交互，實現(xiàn)操作指令的執(zhí)執(zhí)行和數(shù)據(jù)的匯總上傳。行和數(shù)據(jù)的匯總上傳。 在通常情況下，射頻標簽讀寫設(shè)備應(yīng)根據(jù)射頻標簽的讀寫要求在通常情況下，射頻標簽讀寫設(shè)備應(yīng)根據(jù)射頻標簽的讀寫要求以以及應(yīng)用需求來設(shè)計。隨著射頻識別技術(shù)的發(fā)展，射頻標簽讀寫設(shè)備及應(yīng)用需求來設(shè)計。隨著射頻識別技術(shù)的發(fā)展，射頻標簽讀寫設(shè)備已形成了一些典型的實現(xiàn)模式。未來的讀寫器則呈現(xiàn)智能化、小型已形成了一些典型的實現(xiàn)模式。未來的讀寫器則呈現(xiàn)智能化、小型化和

3、集成化趨勢，還將具備強大的前端控制功能。在物聯(lián)網(wǎng)中，讀化和集成化趨勢，還將具備強大的前端控制功能。在物聯(lián)網(wǎng)中，讀寫器將成為同時具備通信、控制和計算功能的核心設(shè)備。寫器將成為同時具備通信、控制和計算功能的核心設(shè)備。6.1 讀寫器的基本原理 讀寫器將待發(fā)送的信號經(jīng)過編碼后加載在特定頻率的載波信號讀寫器將待發(fā)送的信號經(jīng)過編碼后加載在特定頻率的載波信號上，再經(jīng)天線向外發(fā)送，進入讀寫器工作區(qū)域的電子標簽將接收到上，再經(jīng)天線向外發(fā)送，進入讀寫器工作區(qū)域的電子標簽將接收到此脈沖信號，并返回響應(yīng)信號；讀寫器對接收到的返回信號進行解此脈沖信號，并返回響應(yīng)信號；讀寫器對接收到的返回信號進行解調(diào)、解碼和解密處理后，

4、再送至計算機處理。調(diào)、解碼和解密處理后，再送至計算機處理。n讀寫器的基本功能 讀寫器的基本任務(wù)是和電子標簽建立通信關(guān)系，完成對電子標讀寫器的基本任務(wù)是和電子標簽建立通信關(guān)系，完成對電子標簽信息的讀寫。在這個過程中涉及的一系列任務(wù)，如通信的建立、簽信息的讀寫。在這個過程中涉及的一系列任務(wù)，如通信的建立、防止碰撞和身份驗證等都是由讀寫器處理完成的。具體來說，讀寫防止碰撞和身份驗證等都是由讀寫器處理完成的。具體來說，讀寫器具有以下功能：器具有以下功能： （1 1）給標簽提供能量。標簽在被動式或者半被動式的情況下，）給標簽提供能量。標簽在被動式或者半被動式的情況下，需要讀寫器提供能量來激活電子標簽。需

5、要讀寫器提供能量來激活電子標簽。 （2 2）實現(xiàn)與電子標簽的通信。讀寫器對標簽進行數(shù)據(jù)訪問，其）實現(xiàn)與電子標簽的通信。讀寫器對標簽進行數(shù)據(jù)訪問，其中包括對電子標簽的讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)。中包括對電子標簽的讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)。6.1 讀寫器的基本原理n讀寫器的基本功能(續(xù)) （3 3）實現(xiàn)與計算機通信。讀寫器能夠利用一些接口實現(xiàn)與計算）實現(xiàn)與計算機通信。讀寫器能夠利用一些接口實現(xiàn)與計算機的通信，并能夠給計算機提供信息，用于系統(tǒng)終端與信息管理中機的通信，并能夠給計算機提供信息，用于系統(tǒng)終端與信息管理中心進行數(shù)據(jù)交換，從而解決整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和信息分析需求。心進行數(shù)據(jù)交換，從而解決整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和信息分

6、析需求。 （4 4）實現(xiàn)多個電子標簽識別。讀寫器能夠正確地識別其工作范）實現(xiàn)多個電子標簽識別。讀寫器能夠正確地識別其工作范圍內(nèi)的多個電子標簽，具備防碰撞功能，可以與多個電子標簽進行圍內(nèi)的多個電子標簽，具備防碰撞功能，可以與多個電子標簽進行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)交換。 （5 5）實現(xiàn)移動目標識別。讀寫器不但可以識別靜止不動的物）實現(xiàn)移動目標識別。讀寫器不但可以識別靜止不動的物體，也可以識別移動的物體。體，也可以識別移動的物體。 （6 6）讀寫器必須具備數(shù)據(jù)記錄功能。即對于需要記錄的數(shù)據(jù)信）讀寫器必須具備數(shù)據(jù)記錄功能。即對于需要記錄的數(shù)據(jù)信息進行實時記錄，以達到信息中心進一步進行數(shù)據(jù)分析的需求。息進行實時

7、記錄，以達到信息中心進一步進行數(shù)據(jù)分析的需求。6.1 讀寫器的基本原理n讀寫器的工作過程 射頻標簽讀寫設(shè)備均遵循如圖的信息處理與控制模式，讀寫器射頻標簽讀寫設(shè)備均遵循如圖的信息處理與控制模式，讀寫器與射頻標簽（數(shù)據(jù)載體）之間通過空間信道實現(xiàn)讀寫器向射頻標簽與射頻標簽（數(shù)據(jù)載體）之間通過空間信道實現(xiàn)讀寫器向射頻標簽發(fā)送指令，射頻標簽接收讀寫器的指令后作出必要的響應(yīng)，由此實發(fā)送指令，射頻標簽接收讀寫器的指令后作出必要的響應(yīng)，由此實現(xiàn)了射頻識別功能?，F(xiàn)了射頻識別功能。 6.1 讀寫器的基本原理 讀寫器所獲得的信息一般均要回送到應(yīng)用系統(tǒng)，同時能夠接收讀寫器所獲得的信息一般均要回送到應(yīng)用系統(tǒng)，同時能夠接

8、收應(yīng)用系統(tǒng)下達的指令。如果應(yīng)用系統(tǒng)要從非接觸的數(shù)據(jù)載體（電子應(yīng)用系統(tǒng)下達的指令。如果應(yīng)用系統(tǒng)要從非接觸的數(shù)據(jù)載體（電子標簽）中讀取或者寫入數(shù)據(jù)，需要非接觸的讀寫器作為接口。從應(yīng)標簽）中讀取或者寫入數(shù)據(jù)，需要非接觸的讀寫器作為接口。從應(yīng)用軟件的角度分析，對數(shù)據(jù)載體的訪問應(yīng)該是盡可能透明的用軟件的角度分析，對數(shù)據(jù)載體的訪問應(yīng)該是盡可能透明的.n讀寫器工作方式 一種是讀寫器先發(fā)言（一種是讀寫器先發(fā)言（Reader Talks FirstReader Talks First，RTFRTF）; ; 一種是標簽先發(fā)言（一種是標簽先發(fā)言（Tag Talks FirstTag Talks First，TTFT

9、TF），這是讀寫器的），這是讀寫器的防碰撞協(xié)議方式防碰撞協(xié)議方式. . 一般情況下，電子標簽處于一般情況下，電子標簽處于“等待等待”或稱為或稱為“休眠休眠”的工作狀的工作狀態(tài)，態(tài)，當電子標簽進入讀寫器的作用范圍時，檢測到一定特征的射頻信當電子標簽進入讀寫器的作用范圍時，檢測到一定特征的射頻信號，便從號，便從“休眠休眠”的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)到的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)到“接收接收”狀態(tài)，接收到讀寫器發(fā)狀態(tài)，接收到讀寫器發(fā)送的送的指令后，進行相應(yīng)的處理，然后將結(jié)果返回讀寫器。這類只接收到指令后，進行相應(yīng)的處理，然后將結(jié)果返回讀寫器。這類只接收到讀寫器的特殊命令才發(fā)送數(shù)據(jù)的電子標簽被稱為讀寫器的特殊命令才發(fā)送數(shù)據(jù)的電子標

10、簽被稱為RTFRTF方式。方式。6.1 讀寫器的基本原理 如圖是如圖是RTFRTF的一種工作方式。應(yīng)用軟件作為主動方，而讀寫器則的一種工作方式。應(yīng)用軟件作為主動方，而讀寫器則作為從動方對應(yīng)用軟件的指令做出響應(yīng)。而相對于電子標簽，此時作為從動方對應(yīng)用軟件的指令做出響應(yīng)。而相對于電子標簽，此時的讀寫器是主動方。讀寫器工作區(qū)域內(nèi)的電子標簽接收到命令信號的讀寫器是主動方。讀寫器工作區(qū)域內(nèi)的電子標簽接收到命令信號之后，標簽內(nèi)芯片對此信號進行解調(diào)解碼處理，然后對命令請求、之后，標簽內(nèi)芯片對此信號進行解調(diào)解碼處理，然后對命令請求、密碼、權(quán)限等進行判斷。若為讀取命令，控制邏輯電路則從存儲器密碼、權(quán)限等進行判斷

11、。若為讀取命令，控制邏輯電路則從存儲器中讀取有關(guān)信息，經(jīng)加密、編碼以及調(diào)制后通過標簽內(nèi)的天線發(fā)送中讀取有關(guān)信息，經(jīng)加密、編碼以及調(diào)制后通過標簽內(nèi)的天線發(fā)送給讀寫器；讀寫器對接收到的標簽信號進行解調(diào)、解碼以及解密后給讀寫器；讀寫器對接收到的標簽信號進行解調(diào)、解碼以及解密后送至計算機處理。送至計算機處理。6.2 讀寫器的基本構(gòu)成 讀寫器的基本組成包括：讀寫器的基本組成包括：l射頻模塊（高頻接口）射頻模塊（高頻接口）l控制處理模塊控制處理模塊l天線天線6.2 讀寫器的基本構(gòu)成n射頻模塊 射頻模塊是讀寫器的射頻前端，主要負責射頻信號的發(fā)射及接射頻模塊是讀寫器的射頻前端，主要負責射頻信號的發(fā)射及接收。射

12、頻模塊完成如下功能：收。射頻模塊完成如下功能： （1 1）由射頻振蕩器產(chǎn)生射頻能量，射頻能量的一部分用于讀寫）由射頻振蕩器產(chǎn)生射頻能量，射頻能量的一部分用于讀寫器，另一部分通過天線發(fā)送給電子標簽，激活無源電子標簽并為其器，另一部分通過天線發(fā)送給電子標簽，激活無源電子標簽并為其提供能量；提供能量； （2 2）將發(fā)送給電子標簽的信號調(diào)制到讀寫器載頻信號上，形成）將發(fā)送給電子標簽的信號調(diào)制到讀寫器載頻信號上，形成已調(diào)制的發(fā)射信號，經(jīng)讀寫器天線發(fā)射出去；已調(diào)制的發(fā)射信號，經(jīng)讀寫器天線發(fā)射出去； （3 3）將電子標簽返回給讀寫器的回波信號解調(diào)，提取出電子標）將電子標簽返回給讀寫器的回波信號解調(diào)，提取出電

13、子標簽發(fā)送的信號，并將電子標簽信號進行放大處理。簽發(fā)送的信號，并將電子標簽信號進行放大處理。6.2 讀寫器的基本構(gòu)成 讀寫器的發(fā)射相關(guān)電路主要由調(diào)制電路、可變增益放大器、振讀寫器的發(fā)射相關(guān)電路主要由調(diào)制電路、可變增益放大器、振蕩器等組成，如圖所示，石英晶體振蕩器產(chǎn)生系統(tǒng)載波頻率，并饋蕩器等組成，如圖所示，石英晶體振蕩器產(chǎn)生系統(tǒng)載波頻率，并饋送到由已經(jīng)編碼的基帶信號控制的調(diào)制級，進行送到由已經(jīng)編碼的基帶信號控制的調(diào)制級，進行ASKASK調(diào)制，然后根據(jù)調(diào)制，然后根據(jù)控制單元的微處理器發(fā)出的控制信號來選擇可變增益放大器的增控制單元的微處理器發(fā)出的控制信號來選擇可變增益放大器的增益，以確保輸出耦合到天

14、線上的磁場強度能夠在各標準允許的范圍益，以確保輸出耦合到天線上的磁場強度能夠在各標準允許的范圍內(nèi)切換，最后根據(jù)實際天線使用情況，設(shè)計相應(yīng)的匹配電路。內(nèi)切換，最后根據(jù)實際天線使用情況，設(shè)計相應(yīng)的匹配電路。6.2 讀寫器的基本構(gòu)成 在讀寫器接收部分，從天線耦合的負載調(diào)制信號首先進入一個在讀寫器接收部分，從天線耦合的負載調(diào)制信號首先進入一個選擇控制電路，根據(jù)控制單元的微處理器發(fā)出的控制信號來選擇下選擇控制電路，根據(jù)控制單元的微處理器發(fā)出的控制信號來選擇下一步的帶通濾波器和解調(diào)器。最后，解調(diào)后的信號通過電壓比較電一步的帶通濾波器和解調(diào)器。最后，解調(diào)后的信號通過電壓比較電路后送入解碼電路。路后送入解碼電

15、路。6.2 讀寫器的基本構(gòu)成n邏輯控制模塊 讀寫器的邏輯控制模塊是整個讀寫器工作的控制中心，一般由微讀寫器的邏輯控制模塊是整個讀寫器工作的控制中心，一般由微處理器、時鐘電路、應(yīng)用接口以及電源組成。讀寫器在工作時由邏處理器、時鐘電路、應(yīng)用接口以及電源組成。讀寫器在工作時由邏輯控制模塊發(fā)出指令，射頻接口模塊按照指令做出相應(yīng)操作。邏輯輯控制模塊發(fā)出指令，射頻接口模塊按照指令做出相應(yīng)操作。邏輯控制模塊可以接收射頻模塊傳輸?shù)男盘?，譯碼后獲得電子標簽內(nèi)信控制模塊可以接收射頻模塊傳輸?shù)男盘?，譯碼后獲得電子標簽內(nèi)信息，或?qū)⒁獙懭霕撕灥男畔⒕幋a后傳遞給射頻模塊，完成寫標簽操息，或?qū)⒁獙懭霕撕灥男畔⒕幋a后傳遞給射

16、頻模塊，完成寫標簽操作；還可以通過標準接口將標簽內(nèi)容和其他的信息傳遞給外部設(shè)備。作；還可以通過標準接口將標簽內(nèi)容和其他的信息傳遞給外部設(shè)備。6.2 讀寫器的基本構(gòu)成n邏輯控制模塊 邏輯控制模塊實現(xiàn)如下功能：邏輯控制模塊實現(xiàn)如下功能： 1 1）對讀寫器和電子標簽的身份進行驗證；）對讀寫器和電子標簽的身份進行驗證； 2 2）控制讀寫器與電子標簽之間的通信過程；）控制讀寫器與電子標簽之間的通信過程； 3 3）對讀寫器與電子標簽之間傳送的數(shù)據(jù)進行加密和解密；）對讀寫器與電子標簽之間傳送的數(shù)據(jù)進行加密和解密； 4 4）實現(xiàn)與后端應(yīng)用程序之間的接口規(guī)范；）實現(xiàn)與后端應(yīng)用程序之間的接口規(guī)范； 5 5）執(zhí)行防

17、碰撞算法，實現(xiàn)多標簽識別功能。）執(zhí)行防碰撞算法，實現(xiàn)多標簽識別功能。 人們越來越多地采用數(shù)字信號處理器（人們越來越多地采用數(shù)字信號處理器（DSPDSP）來設(shè)計讀寫器。以）來設(shè)計讀寫器。以控制處理模塊作為控制處理模塊作為DSPDSP核心，輔以必要的附屬電路，將基帶信號處理核心，輔以必要的附屬電路，將基帶信號處理和控制軟件化。隨著和控制軟件化。隨著DSPDSP版本的升級，讀寫器還可以實現(xiàn)對不同協(xié)議版本的升級，讀寫器還可以實現(xiàn)對不同協(xié)議電子標簽的兼容。電子標簽的兼容。 讀寫器與后端應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換通道可采用串口讀寫器與后端應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換通道可采用串口RS-232RS-232或或RS-4

18、85RS-485，也可以采用以太網(wǎng)接口，還可以采用，也可以采用以太網(wǎng)接口，還可以采用WLAN IEEE 802.11WLAN IEEE 802.11等等無線接口。目前的趨勢是集成多通信接口方式。無線接口。目前的趨勢是集成多通信接口方式。6.2 讀寫器的基本構(gòu)成n天線模塊 讀寫器天線的作用是發(fā)射電磁能量以激活電子標簽，并向電子讀寫器天線的作用是發(fā)射電磁能量以激活電子標簽，并向電子標簽發(fā)出指令，同時也要接收來自電子標簽的信息。讀寫器天線所標簽發(fā)出指令，同時也要接收來自電子標簽的信息。讀寫器天線所形成的電磁場范圍就是形成的電磁場范圍就是RFIDRFID系統(tǒng)的可讀區(qū)域。任意系統(tǒng)的可讀區(qū)域。任意RFID

19、RFID系統(tǒng)至少應(yīng)系統(tǒng)至少應(yīng)該包含一根天線，用來發(fā)射或接收射頻信號，所采用的天線的形式該包含一根天線，用來發(fā)射或接收射頻信號，所采用的天線的形式及數(shù)量應(yīng)視具體應(yīng)用而定。及數(shù)量應(yīng)視具體應(yīng)用而定。 讀寫器天線的設(shè)計和選擇就必須滿足以下基本條件：讀寫器天線的設(shè)計和選擇就必須滿足以下基本條件： 1 1）天線線圈的電流最大，用于產(chǎn)生最大的磁通量；）天線線圈的電流最大，用于產(chǎn)生最大的磁通量； 2 2）功率匹配，以最大程度地利用磁通量的可用能量；）功率匹配，以最大程度地利用磁通量的可用能量； 3 3）足夠的帶寬，保證載波信號的傳輸，這些信號是用數(shù)字信號）足夠的帶寬，保證載波信號的傳輸，這些信號是用數(shù)字信號調(diào)

20、制而成的；調(diào)制而成的； 4 4）要求低剖面、小型化，讀寫器由于結(jié)構(gòu)、安裝和使用環(huán)境等）要求低剖面、小型化，讀寫器由于結(jié)構(gòu)、安裝和使用環(huán)境等變化多樣，讀寫器產(chǎn)品正朝著小型化方向發(fā)展。變化多樣，讀寫器產(chǎn)品正朝著小型化方向發(fā)展。6.2 讀寫器的基本構(gòu)成 目前，目前，RFIDRFID讀寫器的天線主要有線圈型、微帶貼片型、偶極子讀寫器的天線主要有線圈型、微帶貼片型、偶極子型三種基本形式。其中小于型三種基本形式。其中小于1 1m m的近距離應(yīng)用系統(tǒng)一般采用工藝簡單、的近距離應(yīng)用系統(tǒng)一般采用工藝簡單、成本低的線圈型天線，它們主要適合工作在中低頻段。而在成本低的線圈型天線，它們主要適合工作在中低頻段。而在1

21、1m m以以上遠距離的應(yīng)用系統(tǒng)需要采用微帶貼片型或偶極子型天線，這些上遠距離的應(yīng)用系統(tǒng)需要采用微帶貼片型或偶極子型天線，這些類型的天線工作在高頻及微波頻段。類型的天線工作在高頻及微波頻段。 讀寫器天線可以外置也可以內(nèi)置：讀寫器天線可以外置也可以內(nèi)置： 對于近距離對于近距離RFIDRFID系統(tǒng)（如系統(tǒng)（如13.5613.56MHzMHz小于小于1010cmcm的識別系統(tǒng)），的識別系統(tǒng)），天線一般和讀寫器集成在一起；天線一般和讀寫器集成在一起； 對于遠距離對于遠距離RFIDRFID系統(tǒng)（如系統(tǒng)（如UHFUHF頻段大于頻段大于3 3m m的識別系統(tǒng)），天線的識別系統(tǒng)），天線和讀寫器常采取分離式結(jié)構(gòu)，

22、通過阻抗匹配的同軸電纜將讀寫器和和讀寫器常采取分離式結(jié)構(gòu)，通過阻抗匹配的同軸電纜將讀寫器和天線連接到一起。天線連接到一起。 與電子標簽不同的是，讀寫器天線一般無尺寸要求，可選擇的與電子標簽不同的是，讀寫器天線一般無尺寸要求，可選擇的種類較多。種類較多。6.3 讀寫器的結(jié)構(gòu)形式 n固定式讀寫器 固定式讀寫器是最常見的一種讀寫器形式，它是將射頻控制器固定式讀寫器是最常見的一種讀寫器形式，它是將射頻控制器和高頻接口封裝在一個固定的外殼中，完全集成射頻識別的功能。和高頻接口封裝在一個固定的外殼中，完全集成射頻識別的功能。有時為了減少設(shè)備尺寸、降低成本和便于運輸，也可以將天線和射有時為了減少設(shè)備尺寸、降

23、低成本和便于運輸，也可以將天線和射頻模塊封裝在一個外殼單元中，這樣就可構(gòu)成集成式讀寫器或一體頻模塊封裝在一個外殼單元中，這樣就可構(gòu)成集成式讀寫器或一體化讀寫器。化讀寫器。 固定式讀寫器典型的技術(shù)指標如下：固定式讀寫器典型的技術(shù)指標如下： 供電電壓：供電電壓：DC 12DC 12V V、AC 220AC 220V V； 天線：分離式天線或雙天線，集成天線；天線：分離式天線或雙天線，集成天線； 通信接口：通信接口：RS-232RS-232、RS-485RS-485、以太網(wǎng)口等；、以太網(wǎng)口等； 工作溫度：工作溫度：3030+70+70。6.3 讀寫器的結(jié)構(gòu)形式125 kHz工業(yè)級讀寫器 2.4 GH

24、z遠距離讀寫器 工業(yè)讀卡器和發(fā)卡機是常見的固定式讀寫器，如圖所示：工業(yè)讀卡器和發(fā)卡機是常見的固定式讀寫器，如圖所示：1.工業(yè)讀寫器 大多具備標準的現(xiàn)場總線接口，以便容易集成到現(xiàn)有設(shè)備中，大多具備標準的現(xiàn)場總線接口，以便容易集成到現(xiàn)有設(shè)備中，它主要應(yīng)用在礦井、畜牧、自動化生產(chǎn)等工業(yè)領(lǐng)域。這類讀寫器還它主要應(yīng)用在礦井、畜牧、自動化生產(chǎn)等工業(yè)領(lǐng)域。這類讀寫器還滿足多種不同的防護需要，甚至有的還帶防爆保護措施。滿足多種不同的防護需要，甚至有的還帶防爆保護措施。6.3 讀寫器的結(jié)構(gòu)形式2發(fā)卡機 發(fā)卡機也叫做讀卡器、發(fā)卡器等，主要用來對電子標簽進行具發(fā)卡機也叫做讀卡器、發(fā)卡器等，主要用來對電子標簽進行具體

25、內(nèi)容的操作，包括建立檔案、消費糾正、掛失、補卡以及信息糾體內(nèi)容的操作，包括建立檔案、消費糾正、掛失、補卡以及信息糾正等，經(jīng)常與計算機放在一起。從本質(zhì)上說，發(fā)卡機實際上就是小正等，經(jīng)常與計算機放在一起。從本質(zhì)上說，發(fā)卡機實際上就是小型的射頻讀寫器。型的射頻讀寫器。3OEM模塊 有些應(yīng)用需要讀寫器的封裝外殼，有些應(yīng)用需要讀寫器的封裝外殼，同時同時RFIDRFID讀寫器也只是作為集成設(shè)備中讀寫器也只是作為集成設(shè)備中的一個單元，這樣只需要標準讀寫器的的一個單元，這樣只需要標準讀寫器的射頻前端模塊，而后端的控制處理模塊射頻前端模塊，而后端的控制處理模塊和和I/OI/O接口可以大為簡化。經(jīng)過簡化的接口可以

26、大為簡化。經(jīng)過簡化的OEMOEM讀寫器模塊讀寫器模塊( (如圖所示如圖所示) )可以作為應(yīng)可以作為應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備中的一個嵌入式單元。用系統(tǒng)設(shè)備中的一個嵌入式單元。OEM模塊6.3 讀寫器的結(jié)構(gòu)形式n便攜式讀寫器 便攜式讀寫器便攜式讀寫器也叫手持式讀寫器（如圖所示），是適合于用戶也叫手持式讀寫器（如圖所示），是適合于用戶手持使用的一類射頻電子標簽讀寫設(shè)備。從外觀上看，便攜式讀寫手持使用的一類射頻電子標簽讀寫設(shè)備。從外觀上看，便攜式讀寫器一般帶有器一般帶有LCDLCD顯示屏，并且?guī)в墟I盤面板以便于操作或輸入數(shù)據(jù)。顯示屏，并且?guī)в墟I盤面板以便于操作或輸入數(shù)據(jù)。通?？梢赃x用通常可以選用RS-232RS-

27、232接口來實現(xiàn)便攜式讀寫器與接口來實現(xiàn)便攜式讀寫器與PCPC之間的數(shù)據(jù)交換。之間的數(shù)據(jù)交換。6.3 讀寫器的結(jié)構(gòu)形式 便攜式讀寫器一般采用大容量可充電的電池進行供電，操作系便攜式讀寫器一般采用大容量可充電的電池進行供電，操作系統(tǒng)可采用嵌入式統(tǒng)可采用嵌入式LinuxLinux、WinCEWinCE等嵌入式操作系統(tǒng)。根據(jù)環(huán)境的不等嵌入式操作系統(tǒng)。根據(jù)環(huán)境的不同，還可能具有其他的特性，如防水、防塵等。同，還可能具有其他的特性，如防水、防塵等。 便攜式讀寫器還有其自身的一些特點，主要包括省電設(shè)計以及便攜式讀寫器還有其自身的一些特點，主要包括省電設(shè)計以及天線與讀寫器一體化設(shè)計。天線與讀寫器一體化設(shè)計。

28、 省電設(shè)計：便攜式讀寫器由于要自帶電源工作，因而其所有電省電設(shè)計：便攜式讀寫器由于要自帶電源工作，因而其所有電源需求均由內(nèi)部電池供給。由于讀寫標簽功率以及電源轉(zhuǎn)換的效率源需求均由內(nèi)部電池供給。由于讀寫標簽功率以及電源轉(zhuǎn)換的效率的要求，和對設(shè)備長時間工作的期望等因素，省電設(shè)計已成為便攜的要求，和對設(shè)備長時間工作的期望等因素，省電設(shè)計已成為便攜式讀寫器首先要考慮的問題。式讀寫器首先要考慮的問題。 一體化設(shè)計：便攜式的特點決定了讀寫器與天線應(yīng)采用一體化一體化設(shè)計：便攜式的特點決定了讀寫器與天線應(yīng)采用一體化的設(shè)計方案。在個別情況下，也可采用可替換的天線以滿足對便攜的設(shè)計方案。在個別情況下，也可采用可替

29、換的天線以滿足對便攜式讀寫器更大讀取范圍的要求。式讀寫器更大讀取范圍的要求。6.4 讀寫器管理技術(shù) n讀寫器管理協(xié)議 讀寫器管理讀寫器管理，主要是指讀寫器的配置、監(jiān)視、控制、認證和協(xié)，主要是指讀寫器的配置、監(jiān)視、控制、認證和協(xié)調(diào)。最初的讀寫器管理方法主要是基于讀寫器設(shè)備廠商提供的系統(tǒng)調(diào)。最初的讀寫器管理方法主要是基于讀寫器設(shè)備廠商提供的系統(tǒng)配置功能?；趩我蛔x寫器管理的方法越來越體現(xiàn)出其局限性，多配置功能。基于單一讀寫器管理的方法越來越體現(xiàn)出其局限性，多讀寫器管理已成為讀寫器系統(tǒng)設(shè)計中的重要研究方法。讀寫器管理已成為讀寫器系統(tǒng)設(shè)計中的重要研究方法。 EPCGlobalEPCGlobal作為在超

30、高頻作為在超高頻RFIDRFID領(lǐng)域占主導地位的組織，提出了領(lǐng)域占主導地位的組織，提出了對讀寫器管理的相應(yīng)方法，其實質(zhì)是把讀寫器管理融入對讀寫器管理的相應(yīng)方法，其實質(zhì)是把讀寫器管理融入EPCEPC網(wǎng)絡(luò)體系網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中，利用架構(gòu)中，利用EPCEPC網(wǎng)絡(luò)的元素來實現(xiàn)讀寫器管理，并且提出了基于網(wǎng)絡(luò)的元素來實現(xiàn)讀寫器管理，并且提出了基于EPCEPC體系架構(gòu)的讀寫器協(xié)議（體系架構(gòu)的讀寫器協(xié)議（Reader ProtocolReader Protocol）。）。 讀寫器管理協(xié)議是分層實現(xiàn)的，共分為三層，即讀寫器層、消讀寫器管理協(xié)議是分層實現(xiàn)的，共分為三層，即讀寫器層、消息層和傳輸層。息層和傳輸層。 6.

31、4 讀寫器管理技術(shù) 讀寫器層與消息層之間的接口稱為讀寫器層與消息層之間的接口稱為“消息通道消息通道”，每一個消息，每一個消息通通道都可以在讀寫器層與消息層之間獨立傳送消息。兩個基本的消息道都可以在讀寫器層與消息層之間獨立傳送消息。兩個基本的消息通道如下：通道如下： （1 1）控制通道。用于傳遞由消息系統(tǒng)向讀寫器發(fā)送請求消息，）控制通道。用于傳遞由消息系統(tǒng)向讀寫器發(fā)送請求消息，讀寫器從該通道接收信息系統(tǒng)主機發(fā)送的請求并給予回應(yīng)。控制通讀寫器從該通道接收信息系統(tǒng)主機發(fā)送的請求并給予回應(yīng)?？刂仆ǖ乐薪粨Q的消息遵循請求道中交換的消息遵循請求/ /響應(yīng)模式，讀寫器與信息系統(tǒng)主機之間的響應(yīng)模式，讀寫器與信

32、息系統(tǒng)主機之間的管理與控制交互主要是通過控制通道完成。管理與控制交互主要是通過控制通道完成。 （2 2）通知通道。完成由讀寫器到信息系統(tǒng)主機的異步消息交）通知通道。完成由讀寫器到信息系統(tǒng)主機的異步消息交互，實現(xiàn)由讀寫器向信息系統(tǒng)主機報告標簽的讀取信息情況?；ィ瑢崿F(xiàn)由讀寫器向信息系統(tǒng)主機報告標簽的讀取信息情況。 讀寫器管理協(xié)議中，提供了基本的讀寫器管理功能，表現(xiàn)為：讀寫器管理協(xié)議中，提供了基本的讀寫器管理功能，表現(xiàn)為：讀寫器讀寫器IDID獲?。蛔x寫器名字管理；讀寫器制造商信息；讀寫器基本獲?。蛔x寫器名字管理；讀寫器制造商信息；讀寫器基本配置；讀寫器信號強度。配置；讀寫器信號強度。6.4 讀寫器管

33、理技術(shù) 讀寫器管理確立為讀寫器管理確立為EPCEPC網(wǎng)絡(luò)體系中的一個組成部分，即讀寫器管網(wǎng)絡(luò)體系中的一個組成部分，即讀寫器管理角色。讀寫器管理角色的任務(wù)如下：理角色。讀寫器管理角色的任務(wù)如下： 1 1）監(jiān)控部署區(qū)域內(nèi)每一個讀寫器的工作狀態(tài)；）監(jiān)控部署區(qū)域內(nèi)每一個讀寫器的工作狀態(tài)； 2 2）管理每一個讀寫器的配置情況；）管理每一個讀寫器的配置情況； 3 3）執(zhí)行其他讀寫器管理任務(wù)，如讀寫器自動發(fā)現(xiàn)、軟件的配置）執(zhí)行其他讀寫器管理任務(wù)，如讀寫器自動發(fā)現(xiàn)、軟件的配置與更新、管理讀寫器的功耗等。與更新、管理讀寫器的功耗等。 讀寫器與讀寫器管理角色之間的接口稱為讀寫器管理接口，讀讀寫器與讀寫器管理角色之

34、間的接口稱為讀寫器管理接口，讀寫器管理接口的主要任務(wù)如下：寫器管理接口的主要任務(wù)如下： 1 1）提供方法查詢讀寫器的配置，如讀寫器標識、天線數(shù)量等；）提供方法查詢讀寫器的配置，如讀寫器標識、天線數(shù)量等； 2 2）提供方法監(jiān)控讀寫器的工作狀態(tài)，如標簽讀取數(shù)量、通信信）提供方法監(jiān)控讀寫器的工作狀態(tài)，如標簽讀取數(shù)量、通信信道狀態(tài)、天線連接性、傳輸功率級別等；道狀態(tài)、天線連接性、傳輸功率級別等； 3 3）提供方法控制讀寫器的配置）提供方法控制讀寫器的配置, ,如使能如使能/ /禁止某天線或其他特禁止某天線或其他特征等；征等； 4 4）提供方法實現(xiàn)其他讀寫器管理功能，如讀寫器自動發(fā)現(xiàn)、軟）提供方法實現(xiàn)其

35、他讀寫器管理功能，如讀寫器自動發(fā)現(xiàn)、軟件配置以及管理讀寫器功耗等。件配置以及管理讀寫器功耗等。6.4 讀寫器管理技術(shù)n多讀寫器組網(wǎng)技術(shù)多讀寫器系統(tǒng)的拓撲實現(xiàn)方式有如下幾種：多讀寫器系統(tǒng)的拓撲實現(xiàn)方式有如下幾種： （1 1）將每個讀寫器的通信串口和多串口卡相連，再將多串口卡的）將每個讀寫器的通信串口和多串口卡相連，再將多串口卡的輸出端口和計算機系統(tǒng)相連，計算機對數(shù)據(jù)進行本地過濾和存儲操輸出端口和計算機系統(tǒng)相連，計算機對數(shù)據(jù)進行本地過濾和存儲操作后接入局域網(wǎng)或者遠程網(wǎng)絡(luò)。多串口卡實際上起到了一個簡單的作后接入局域網(wǎng)或者遠程網(wǎng)絡(luò)。多串口卡實際上起到了一個簡單的數(shù)據(jù)中間件的作用，經(jīng)過簡單的設(shè)計，可以使

36、多串口卡起到數(shù)據(jù)過數(shù)據(jù)中間件的作用，經(jīng)過簡單的設(shè)計，可以使多串口卡起到數(shù)據(jù)過濾與校驗的作用。濾與校驗的作用。 （2 2）每個讀寫器都和計算機直接相連，計算機經(jīng)過本地數(shù)據(jù)處理）每個讀寫器都和計算機直接相連，計算機經(jīng)過本地數(shù)據(jù)處理后按照一定的協(xié)議向數(shù)據(jù)庫或者獲得授權(quán)使用這些數(shù)據(jù)的其他終端后按照一定的協(xié)議向數(shù)據(jù)庫或者獲得授權(quán)使用這些數(shù)據(jù)的其他終端分發(fā)數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)明晰，但是成本較高。分發(fā)數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)明晰，但是成本較高。 （3 3）所有讀寫器都和專用數(shù)據(jù)處理中間件相連，中間件對讀寫器）所有讀寫器都和專用數(shù)據(jù)處理中間件相連，中間件對讀寫器發(fā)送來的數(shù)據(jù)進行本地過濾處理，然后直接傳入網(wǎng)絡(luò)。

37、這種結(jié)構(gòu)可發(fā)送來的數(shù)據(jù)進行本地過濾處理，然后直接傳入網(wǎng)絡(luò)。這種結(jié)構(gòu)可以很方便地將讀寫器數(shù)據(jù)直接進行網(wǎng)絡(luò)傳輸，對數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)操控以很方便地將讀寫器數(shù)據(jù)直接進行網(wǎng)絡(luò)傳輸，對數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)操控和管理。中間件可能還會兼容不同協(xié)議的讀寫器。和管理。中間件可能還會兼容不同協(xié)議的讀寫器。6.4 讀寫器管理技術(shù) 一般來講，一般來講，RFIDRFID多讀寫器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)用戶現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)布多讀寫器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)用戶現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)布線情況和網(wǎng)絡(luò)操控功能需求進行設(shè)計。比如，對于不具備網(wǎng)絡(luò)條件線情況和網(wǎng)絡(luò)操控功能需求進行設(shè)計。比如，對于不具備網(wǎng)絡(luò)條件的應(yīng)用環(huán)境，可選的方案是通過多串口卡或者中間件將系統(tǒng)連入網(wǎng)的應(yīng)用環(huán)境，可

38、選的方案是通過多串口卡或者中間件將系統(tǒng)連入網(wǎng)絡(luò)；對于網(wǎng)絡(luò)條件比較便利、又不太考慮成本因素的情況，則可以絡(luò)；對于網(wǎng)絡(luò)條件比較便利、又不太考慮成本因素的情況，則可以考慮將每臺讀寫器和計算機分別相連，每臺計算機均單獨接入計算考慮將每臺讀寫器和計算機分別相連，每臺計算機均單獨接入計算機，進行數(shù)據(jù)傳輸和共享。機，進行數(shù)據(jù)傳輸和共享。 在一些特殊應(yīng)用場合，還可以通過微波、衛(wèi)星通信等方式實現(xiàn)在一些特殊應(yīng)用場合，還可以通過微波、衛(wèi)星通信等方式實現(xiàn)讀寫器到數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的信息傳播。讀寫器到數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的信息傳播。 微波是利用高頻無線電波在空氣中的傳播來進行通信。讀寫器微波是利用高頻無線電波在空氣中的傳播來進行通信

39、。讀寫器將數(shù)據(jù)信號載波到高頻微波信號上定向發(fā)射，接收站將信號捕獲后將數(shù)據(jù)信號載波到高頻微波信號上定向發(fā)射，接收站將信號捕獲后進行收發(fā)處理或轉(zhuǎn)發(fā)。微波是直線傳播的，具有高度的方向性。另進行收發(fā)處理或轉(zhuǎn)發(fā)。微波是直線傳播的，具有高度的方向性。另外，如果信號傳輸超過一定距離（最大外，如果信號傳輸超過一定距離（最大5050kmkm），則需要中繼站進行），則需要中繼站進行接力傳輸。接力傳輸。6.4 讀寫器管理技術(shù)n讀寫器發(fā)展趨勢 隨著隨著RFIDRFID技術(shù)的不斷發(fā)展，讀寫器將朝著多功能、多制式兼容、技術(shù)的不斷發(fā)展，讀寫器將朝著多功能、多制式兼容、多頻段兼容、小型化、多數(shù)據(jù)接口、便攜式、多智能天線端口、多頻段兼容、小型化、多數(shù)據(jù)接口、便攜式、多智能天線端口、嵌入式和模塊化的方向發(fā)展，而且成本也將越來越低。嵌入式和模塊化的方向發(fā)展，而且成本也將越來越低。 （1 1）多功能。為了適應(yīng)市場對射頻識別系統(tǒng)多樣性和多功能的）多功能。為了適應(yīng)市場對射頻識別系統(tǒng)多樣性和多功能的要求，讀寫器將集成更多更加方便實用的功能。同時為了適應(yīng)某要求，讀寫器將集成更多更加方便實用的功能。同時為了適應(yīng)某些便利的應(yīng)用，讀寫器將具有更多的智能性，具備一定的數(shù)據(jù)處些便利的應(yīng)用，讀寫器將具有更多的