認(rèn)知讀寫器復(fù)習(xí)回顧電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)1電子標(biāo)簽的封裝方法2標(biāo)簽天線的工藝3標(biāo)簽分類和特征4描述讀寫器功能與分類1操作典型讀寫器設(shè)備2能夠根據(jù)要求選擇合適的讀寫器設(shè)備3任務(wù)要求讀寫器功能讀寫器主要具備以下功能1. 實(shí)現(xiàn)與電子標(biāo)簽的通訊：在射頻區(qū)域內(nèi)與電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)交換2. 與后端應(yīng)用系統(tǒng)通信：讀寫器可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口如RS232，以太網(wǎng)等與后臺(tái)主機(jī)系統(tǒng)連接，反饋?zhàn)陨頎顟B(tài)，接受系統(tǒng)控制； 3. 多標(biāo)簽識別功能：具備防碰撞功能，能夠在工作范圍內(nèi)能正確的識別多個(gè)標(biāo)簽；4. 提供無源標(biāo)簽工作能量：讀寫器以射頻方式為無源或半有源電子標(biāo)簽提供能量，激活標(biāo)簽；5. 移動(dòng)目標(biāo)識別：可以對固定對象和移動(dòng)對象進(jìn)行識別6. 安全設(shè)置功能：對讀寫器與標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密解密等安全設(shè)置和身份驗(yàn)證。7. 錯(cuò)誤信息提示：可以提示讀寫過程中發(fā)生了錯(cuò)誤，并顯示錯(cuò)誤的相關(guān)信息讀寫器的分類讀寫器按照不同的標(biāo)準(zhǔn)可以劃分為不同的類型。按照頻率劃分，和標(biāo)簽類似，可以劃分為低頻、高頻、超高頻和微波讀寫器。按照是否可寫入分為：只讀讀寫器，又稱讀寫器——只有讀取功能，不能寫入信息；可讀寫讀寫器——能夠?qū)?biāo)簽進(jìn)行信息的讀取和寫入，根據(jù)天線和讀寫器是否分離，讀寫器分為分離式讀寫器和集成式讀寫器；根據(jù)讀寫器的工作場合和是否移動(dòng)，可分為固定式讀寫器，通常掛安裝在不會(huì)移動(dòng)的物品上；移動(dòng)式讀寫器，通常掛載在可移動(dòng)的裝置上；手持式讀寫器，一種較小型的讀寫器，可用于手持操作，具有便利的行動(dòng)能力。多種形式讀寫器讀寫器硬件結(jié)構(gòu)雖然在耦合方式（電感或電磁耦合）、通信方式和數(shù)據(jù)傳輸方法及工作頻率選擇上有很大區(qū)別，射頻讀寫器的基本結(jié)構(gòu)大致相同，主要由信號處理及控制模塊、射頻收發(fā)模塊、天線單元、通信接口模塊和電源模塊五部分組成.讀寫器硬件結(jié)構(gòu)(1)天線天線是發(fā)射和接收射頻載波信號的設(shè)備。在確定的工作頻率和帶寬條件下，天線發(fā)射由射頻模塊產(chǎn)生的射頻載波，并接收從標(biāo)簽發(fā)射或反射回來的射頻載波。(2)射頻模塊射頻模塊由射頻振蕩器、射頻處理器、射頻接收器以及前置放大器組成。射頻模塊功能有：產(chǎn)生高頻的發(fā)射功率，為啟動(dòng)電子標(biāo)簽提供能量；對發(fā)射信號進(jìn)行調(diào)制，用于將數(shù)據(jù)傳送給電子標(biāo)簽；接收并解調(diào)來自電子標(biāo)簽的高頻信號。

(3)控制模塊在多數(shù)情況下，控制系統(tǒng)以微處理器作為其核心部件。控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：與應(yīng)用軟件進(jìn)行通信，并執(zhí)行應(yīng)用系統(tǒng)軟件發(fā)來的命令；控制與電子標(biāo)簽的通信過程；信號的編碼與解碼。在一些復(fù)雜的系統(tǒng)中，控制單元還要執(zhí)行反碰撞算法，同時(shí)對電子標(biāo)簽與讀寫器之間要傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密，并且進(jìn)行電子標(biāo)簽和讀寫器之間的身份驗(yàn)證。讀寫器硬件結(jié)構(gòu)(4)通信接口模塊用來進(jìn)行控制系統(tǒng)和應(yīng)用軟件之間的數(shù)據(jù)交換?？梢圆捎肦S232、RS485、以太網(wǎng)RJ45、WLAN等多種通信接口。為保證數(shù)據(jù)可靠傳輸,設(shè)備適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境,各類接口均需設(shè)計(jì)保護(hù)電路。(5)電源模塊為軟硬件系統(tǒng)運(yùn)行提供了可靠的交直流供電保障。讀寫器具備交直流兩種供電方式,交流電源電路設(shè)計(jì)為寬電壓(90～260V)輸入，將外部接入的交流電源進(jìn)行濾波、降壓和穩(wěn)壓處理。直流電壓輸入范圍：12～24V。交流電源和直流電源一般都加有壓敏電阻、陶瓷氣體放電管和電源濾波器。壓敏電阻和陶瓷氣體放電管主要起到過壓保護(hù)的作用，電源濾波器則可過濾供電電源的高頻干擾信號，以保證系統(tǒng)在較為惡劣的供電環(huán)境下仍然能夠正常工作讀寫器軟件構(gòu)成任何硬件系統(tǒng)平臺(tái)都需要相應(yīng)軟件的相互配合，軟硬件相結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)功能需求。至于軟件的編寫，首先需要確定的是用戶的功能和應(yīng)用需求程度。按照層次劃分的RFID讀寫器軟件構(gòu)成：操作系統(tǒng)、硬件控制和驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用程序、用戶界面。一般而言，這些軟件是生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品出廠時(shí)固化在讀寫器模塊中的軟件，負(fù)責(zé)對讀寫器接收到的指令進(jìn)行響應(yīng)和對電子標(biāo)簽發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作指令。以讀寫器的軟件系統(tǒng)編程為例，第一步就是確定操作系統(tǒng)和構(gòu)建操作平臺(tái)。復(fù)雜度低的可以簡化到只有控制數(shù)據(jù)接收解碼然后傳送給上位機(jī)，復(fù)雜度高的可能需要涉及實(shí)時(shí)控制、顯示、報(bào)警、通訊和組網(wǎng)等各種功能。通常選取單片機(jī)或ARM等輕巧便攜的嵌入式微處理器作為讀寫器開發(fā)的硬件平臺(tái)。有些簡單的讀寫器可以采用無操作系統(tǒng)的模式。上層應(yīng)用程序主要根據(jù)用戶的要求進(jìn)行編寫，并通過通訊接口下載到硬件處理器中，對目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行控制，并將控制效果反饋給用戶。對于執(zhí)行不同功能的應(yīng)用程序需要對處理器和存儲(chǔ)器分配的資源和交換的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。上位機(jī)的用戶界面主要是提供一個(gè)比較直觀的用戶平臺(tái)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。讀寫器工作方式標(biāo)簽從讀寫器產(chǎn)生的射頻場獲得工作時(shí)需要的能量，多數(shù)功能稍復(fù)雜的標(biāo)簽都是采用RTF（readertalkfirst）模式，即讀寫器問，卡片回答。讀寫器沒有命令，標(biāo)簽不會(huì)主動(dòng)應(yīng)答。RTF（ReaderTalksFirst）讀寫器先發(fā)言一般狀態(tài)下，電子標(biāo)簽處于“等待”或稱為“休眠”的工作狀態(tài)。當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的作用范圍時(shí)被激活，接收讀寫器發(fā)出的命令，進(jìn)行相應(yīng)的處理，并將結(jié)果返回給讀寫器。這類只有接收到讀寫器特殊命令才發(fā)送數(shù)據(jù)的電子標(biāo)簽被稱為RTF方式；TTF（TagTalksFirst）電子標(biāo)簽先發(fā)言TTF模式的卡片一般都是我們常說的ID卡，即識別卡標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的能量場即主動(dòng)發(fā)送自身序列號TTF方式的電子標(biāo)簽具有識別速度快等特點(diǎn)適用于需要高速應(yīng)用的場合；它在噪聲環(huán)境中更穩(wěn)健，在處理電子標(biāo)簽數(shù)量動(dòng)態(tài)變化的場合也更為實(shí)用。RTF工作方式對RTF的卡片一般有嚴(yán)格的順序第一步是讀寫器呼叫標(biāo)簽，如果射頻場中有讀寫器支持的標(biāo)簽，標(biāo)簽回送一個(gè)應(yīng)答。然后讀寫發(fā)出命令選中標(biāo)簽，如果射頻場中有多張標(biāo)簽，通常還要進(jìn)行防沖突循環(huán)以便選出唯一張卡片進(jìn)行操作。第三步是進(jìn)行認(rèn)證，一方面讀寫器要認(rèn)證標(biāo)簽是合法的，另一方標(biāo)簽也要認(rèn)證讀寫器是合法的。如果認(rèn)證順利通過，就可以進(jìn)行正常的讀寫數(shù)據(jù)操作了。這些步驟并不都是必須的，有些簡單的卡片，要求操作前用戶把卡片放到讀寫器上，讀寫器直接對其進(jìn)行讀寫操作，前面的3步都省了；有些標(biāo)簽沒有密碼，當(dāng)然不需要相互認(rèn)證；有些標(biāo)簽不支持防沖突，同時(shí)有多張標(biāo)簽時(shí)將無法操作；還有些標(biāo)簽將呼叫和防沖突用一個(gè)步驟代替。因此要仔細(xì)閱讀標(biāo)簽說明書，進(jìn)行具體的分析。讀寫器在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮許多因素，包括基本功能、應(yīng)用環(huán)境、電器性能和電路設(shè)計(jì)等。讀寫器在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的主要因素如下。

1．讀寫器的基本功能和應(yīng)用環(huán)境2．讀寫器的電氣性能3．讀寫器的電路設(shè)計(jì)讀寫器分為便攜器還是固定式它支持一種還是多種類型標(biāo)簽的讀寫讀寫器的讀取距離和寫入距離空中接口的方式防碰撞算法的實(shí)現(xiàn)加密的需求供電方式與節(jié)約能耗的措施電磁兼容性能選用現(xiàn)有的讀寫器集成芯片或是進(jìn)行電路模塊設(shè)計(jì)天線的形式與匹配的方法收、發(fā)通信信號的調(diào)制方式與帶寬若是自行進(jìn)行電路模塊設(shè)計(jì)，還應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的編碼與解碼、防碰撞處理、加密盒解密等電路。讀寫器的設(shè)計(jì)要求讀寫器天線與饋線設(shè)計(jì)對于近距離13.56MHzRFID應(yīng)用(<10cm)，比如門禁系統(tǒng)，天線一般和讀寫器集成在一起，對于遠(yuǎn)距離13.56MHz(10cm~1m)或者UHF頻段(<3m)的RFID系統(tǒng)，天線和讀寫器采取分離式結(jié)構(gòu)，并通過阻抗匹配的同軸電纜連接到一起。RFID系統(tǒng)中,天線性能及匹配電路性能的高低直接影響到RFID讀寫器讀取電子標(biāo)簽的性能。讀寫器由于結(jié)構(gòu)、安裝和使用環(huán)境等變化多樣，并且讀寫器產(chǎn)品朝著小型化甚至超小型化發(fā)展，天線設(shè)計(jì)面臨新的挑戰(zhàn)。讀寫器天線設(shè)計(jì)要求低剖面、小型化以及多頻段覆蓋。對于分離式讀寫器，還將涉及到天線陣的設(shè)計(jì)問題。國外已經(jīng)開始研究讀寫器應(yīng)用的智能波束掃描天線陣，讀寫器可以按照一定的處理順序，"智能"的打開和關(guān)閉不同的天線，使系統(tǒng)能夠感知不同天線覆蓋區(qū)域的標(biāo)簽，增大系統(tǒng)覆蓋范圍。讀寫器天線與饋線設(shè)計(jì)讀寫器天線的特點(diǎn)：1有全向或者半球覆蓋的方向性2能夠給標(biāo)簽提供最大可能的信號3無論物品說明方向，天線的極化都能與讀寫器的詢問信號匹配4具有魯棒性5具有價(jià)格優(yōu)勢選則讀寫器天線考慮的主要因素包括：1天線的類型2天線的阻抗3應(yīng)用到物品上的射頻性能4在有其它物品圍繞貼標(biāo)簽物品時(shí)的射頻性能讀寫器天線與饋線設(shè)計(jì)通常情況下,天線越大,RFID系統(tǒng)的作用距離越遠(yuǎn)。但當(dāng)天線的尺寸增大到一定程度時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下問題:(1)信噪比減小;(2)出現(xiàn)無法閱讀標(biāo)簽的磁通洞;(3)天線到讀寫器的匹配變得非常困難。在RFID系統(tǒng)中,電子標(biāo)簽的方向性也影響實(shí)際讀寫效果。當(dāng)電子標(biāo)簽的平面與天線的磁力線相互垂直時(shí),即處于最佳耦合狀態(tài),天線能夠輕松讀取電子標(biāo)簽信息,但是,如果將電子標(biāo)簽的平面方向和磁力線呈角度,甚至與磁力線方向平行時(shí),此時(shí)RFID讀寫器讀寫電子標(biāo)簽效果最差。一般情況下,選用的天線尺寸越大、輸出功率越大,RFID系統(tǒng)的讀寫距離也就越遠(yuǎn)。但是,設(shè)計(jì)RFID系統(tǒng)時(shí),必須慎重考慮天線產(chǎn)生的電磁福射安全。其工作不應(yīng)對現(xiàn)有的無線電通信系統(tǒng)(無線電、導(dǎo)航、航空、移動(dòng)通信、電視等)造成電磁干擾,為此,國際上很多國家針對RFID系統(tǒng)的最大福射功率做了法律規(guī)定。常見讀寫器天線一般來說，電感耦合的系統(tǒng)采用線圈天線，電磁散射系統(tǒng)采用平板天線。在目前的超高頻與微波系統(tǒng)中，廣泛使用平面型天線，包括全向平板天線、水平平板天線和垂直平板天線等。全向平板天線讀寫器通信接口讀寫器與主控機(jī)之間的通信方式各種各樣，不同的方式會(huì)帶來不同的特性和限制。通信接口為讀寫器和外部設(shè)備提供通信指令，通過控制器傳輸數(shù)據(jù)和接收指令并作出響應(yīng)。一般通信接口可以根據(jù)通信要求分為串行通信接口和網(wǎng)絡(luò)接口。串行通信接口是目前讀寫器普遍采用的接口方式。常用的串行接口有RS-232、RS-485、USB接口。串行通信可以提供較可靠的連接方式，被推薦為RFID最小系統(tǒng)的首選方式。串行通信的缺點(diǎn)包括通信受電纜長度的限制，通信數(shù)據(jù)速率較低，更新維護(hù)成本較高。網(wǎng)絡(luò)通信接口通過有線或無線方式連接網(wǎng)絡(luò)讀寫器和主機(jī)。讀寫器就像一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是同主機(jī)的連接不受電纜線的限制，維護(hù)更新容易。讀寫器一般通過以太網(wǎng)接口、WiFi、ZIGBEE、藍(lán)牙等與主機(jī)通信，缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)連接可靠性不如串行接口。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用推廣，網(wǎng)絡(luò)通信接口逐漸成為主流。網(wǎng)絡(luò)讀寫器可以根據(jù)應(yīng)用自動(dòng)發(fā)現(xiàn)讀取目標(biāo)，嵌入式服務(wù)器允許讀寫器接收命令，并通過標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器顯示讀取結(jié)果。讀寫器的相關(guān)接口RS232串口Rs232也稱標(biāo)準(zhǔn)串口，是最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行串口調(diào)試中要注意的幾點(diǎn)：不同編碼機(jī)制不能混接，如RS232C不能直接與RS422接口相連，必須通過轉(zhuǎn)換器才能連接；串口調(diào)試時(shí)，準(zhǔn)備一個(gè)好用的調(diào)試工具，如串口調(diào)試助手、串口精靈等，有事半功倍之效果；強(qiáng)烈建議不要帶電插撥串口，否則串口易損壞。對于大型的工控和測量設(shè)備，建議使用光電耦合器來隔離設(shè)備，具體的耐壓值根據(jù)實(shí)際需求來確定。9針串口（DB9）針號功能說明縮寫1數(shù)據(jù)載波檢測DCD2接收數(shù)據(jù)RXD3發(fā)送數(shù)據(jù)TXD4數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備DTR5信號地GND6數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好DSR7請求發(fā)送RTS8清除發(fā)送CTS9振鈴指示DELL選擇合適的讀寫器考慮的因素主要有：1讀寫器功能的多寡2讀寫器的工作頻段3具體應(yīng)用環(huán)境4電子標(biāo)簽協(xié)議5成本選擇合適的讀寫器選擇多功能讀寫器可以讀取不同頻率的標(biāo)簽信息，同時(shí)具有過濾數(shù)據(jù)和執(zhí)行指令的功能，但價(jià)格相對較高。價(jià)格便宜的讀寫器相對功能較少。超高頻（UHF）標(biāo)簽的工作頻率是860-960MHz，由于其閱讀距離較長，所以在供應(yīng)鏈中得到廣泛的應(yīng)用。高頻（HF）標(biāo)簽的工作頻率是13.56MHz，