物联网之RFID

RFID简介及发展

    射频识别技术(RFID)，是20世纪80年代发展起来的一种新兴自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

　　RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成。

工作原理

    标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者由标签主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。
　　

    一套完整的RFID系统， 是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是阅读器发射一特定频率的无线电波能量给电子标签，用以驱动电子标签电路将内部的数据送出，此时 阅读器便依序接收解读数据， 送给应用程序做相应的处理。
　　
　   　以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成：感应耦合(Inductive Coupling)及后向散射耦合(BackscatterCoupling)两种。一般低频的RFID大都采用第一种式，而较高频大多采用第二种方式。
　   　电感耦合工作方式对应于ISO/IEC14443协议。电感耦合电子标签由一个电子数据作为载体，通常由单个微芯片及天线组成。在标签中的微芯片工作所需的全部能量由阅读器发送的感应电磁能提供。

电子标签

内部结构

1. 天线：用来接收由阅读器送来的信号，并把要求的数据传送回给阅读器。
2. 电压调节器：把由阅读器送来的射频信号转换为直流电源，并经大电容储存能量，带通过稳压电路以提供稳定的电源
3. 调制器：逻辑控制电路送出的数据经调制电路调制后加载到天线并返给阅读器。
4. 解调器：去除载波，取出调制信号。
5. 逻辑控制单元:译码阅读器送来的信号，并依据要求返回数据给阅读器。
6. 存储结构： ERPROM和ROM{Reserved(保留内存区)、EPC（电子产品代码存储区）、TID区、use区。}作为系统运行及存放识别技术。
   注：ERPROM一种断电后仍能保留数据的计算机储存芯片，ROM储存器用户不能写入数据
   分类
   

**

阅读器

**

   　　阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件(线圈、微带天线等)和微芯片组成无源单元。
射频接口模块主要任务和功能：

1. 产生高频发射能量，激活电子标签并为其提供能量。
2. 对发射信号进行调制，将数据传输给电子标签。
3. 接受并调制来自电子标签的射频信号

逻辑控制单元（读写模块）主要任务及功能

1. 与应用系统进行通信，并执行从应用系统软件发送来的指令。
2. 控制阅读器与电子标签的通信过程。
3. 信号的编码与解码。
4. 对阅读器与标签之间传输的数据进行加密和解密。
5. 对阅读器和标签的身份进行验证。

数据传输

   如果把谐振的电子标签放入阅读器天线的交变磁场，那么电子标签就可以从磁场或得能量。采用从供应阅读器天线的电流在阅读器内阻上的压降就可以测得这个附加的功耗。电子标签天线上负载电阻的接通与断开促使阅读器天线上的电压发生变化，实现了用电子标签对天线电压进行振幅调制。而通过数据控制负载电压的接通和断开，这些数据就可以从标签传输到阅读器了。

硬件组成

天线
    天线是一种能将接收到的电磁波转换为电流信号，或者将电流信号转换成电磁波发射出去的装置。在RFID系统中，阅读器必须通过天线来发射能量，来形成电磁场，通过电磁场对电子标签进行识别。因此，阅读器天线所能形成的电磁场范围即为阅读器的可读区域。

各种RFID系统原理

   基本工作原理：由阅读器通过发射天线发送特定频率的射频信号，当电子标签进入有效工作区时产生感应电流，从而获得能量、电子标签被激活，使得电子标签将自身偏码信息通过内置射频天线发送出去；阅读器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号，经天线调节器传送到阅读器处理模块，经解调和解码后将有效信息送至后台主机系统进行相关的处理；主机系统根据逻辑运算识别该标签的身份，针对不同的设定作出相应的处理和控制，最终发出指令信号控制阅读器完成相应的读写操作。