1、物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程點擊此處結束放映點擊此處結束放映電電子子教教案案物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程 本書本書物聯網物聯網-射頻識別（射頻識別（RFID）核心技術教程）核心技術教程由由物聯網物聯網-射頻識別射頻識別（RFID）核心技術詳解）核心技術詳解一書改編而來。一書改編而來。物聯網物聯網-射頻識別（射頻識別（R

2、FID）核心技）核心技術詳解術詳解2011年年11月榮獲陜西省普通高等學校優秀教材一等獎月榮獲陜西省普通高等學校優秀教材一等獎，2012年年12月月修訂出版第修訂出版第2版，版，2013年榮年榮獲獲陜西省高等教育教學成果陜西省高等教育教學成果二等二等獎獎。物聯網物聯網-射射頻識別（頻識別（RFID）核心技術教程）核心技術教程2016年出版，本書適合作為高校教材。年出版，本書適合作為高校教材。 點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程 第第12章章 讀寫器的體系結構讀寫器的體系結構點擊此處結束放映點擊此處結束放映 讀寫器的組成與

3、設計要求讀寫器的組成與設計要求12.2低頻讀寫器低頻讀寫器12.3高頻讀寫器高頻讀寫器12.4微波讀寫器微波讀寫器12.5物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程點擊此處結束放映點擊此處結束放映讀寫器在讀寫器在RFID應用系統中的作用應用系統中的作用12.1物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程 點擊此處結束放映點擊此處結束放映讀寫器在讀寫器在RFID應用系統中的作用應用系統中的作用12.1物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程在RFID應用系統中，要從一個電子標簽中讀出數據或者向一

4、個電子標簽中寫入數據，需要非接觸式的讀寫器作為接口。讀寫器與電子標簽的所有動作均由應用軟件控制，對一個電子標簽的讀寫操作是嚴格按照“主-從”原則進行的。 RFID應用系統的“主-從”原則如圖12.1所示，其中包括應用軟件與讀寫器的“主-從”原則和讀寫器與電子標簽的“主-從”原則。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程 點擊此處結束放映點擊此處結束放映讀寫器的組成與設計要求讀寫器的組成與設計要求12.2物聯網射頻識別（物

5、聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程各種讀寫器雖然在工作頻率、耦合方式、通信各種讀寫器雖然在工作頻率、耦合方式、通信流程和數據傳輸方式等方面有很大的不同，但在組成流程和數據傳輸方式等方面有很大的不同，但在組成和功能方面是十分類似的。讀寫器的主要功能是將數和功能方面是十分類似的。讀寫器的主要功能是將數據加密后發送給電子標簽，并將電子標簽返回的數據據加密后發送給電子標簽，并將電子標簽返回的數據解密，然后傳送給計算機網絡。解密，然后傳送給計算機網絡。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程12.2.1 讀寫器的

6、組成讀寫器的組成 1. 讀寫器的軟件讀寫器的軟件讀寫器的所有行為均由軟件來控制完成。軟件讀寫器的所有行為均由軟件來控制完成。軟件向讀寫器發出讀寫命令，作為響應，讀寫器與電子標向讀寫器發出讀寫命令，作為響應，讀寫器與電子標簽之間就會建立起特定的通信。簽之間就會建立起特定的通信。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程2. 讀寫器的硬件讀寫器的硬件讀寫器的硬件一般由天線、射頻模塊、控制模塊讀寫器的硬件一般由天線、射頻模塊、控制模塊和接口組成。和接口組成。圖圖12.1 讀寫器的結構框圖讀寫器的結構框圖 點擊此處結束放映點擊此處結束放

7、映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程（1）控制模塊）控制模塊控制模塊由控制模塊由ASIC組件和微處理器組成。組件和微處理器組成。 點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程（2）射頻模塊）射頻模塊射頻模塊主要由發送電路和接收電路構成射頻模塊主要由發送電路和接收電路構成。（3）讀寫器的接口）讀寫器的接口控制模塊與應用軟件之間的數據交換通過讀寫器的控制模塊與應用軟件之間的數據交換通過讀寫器的接口來實現接口來實現。 RS-232、RS-485、RJ-45或或WLAN接口。接口。（4）天線）天線

8、 天線是用來發射或接收無線電波的裝置。讀寫器與天線是用來發射或接收無線電波的裝置。讀寫器與電子標簽是利用無線電波傳遞信息，當信息通過電磁波在電子標簽是利用無線電波傳遞信息，當信息通過電磁波在空間傳播時，電磁波的產生和接收要通過天線來完成。空間傳播時，電磁波的產生和接收要通過天線來完成。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程12.2.2 讀寫器的設計要求讀寫器的設計要求讀寫器在設計時需要考慮許多因素，包括基本讀寫器在設計時需要考慮許多因素，包括基本功能、應用環境、電器性能和電路設計等。功能、應用環境、電器性能和電路設計等。點擊

9、此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程1 讀寫器的基本功能和應用環境讀寫器的基本功能和應用環境 （1）讀寫器是便攜式還是固定式。）讀寫器是便攜式還是固定式。（2）支持一種還是多種類型電子標簽的讀寫。）支持一種還是多種類型電子標簽的讀寫。 （3）讀寫器的讀取距離和寫入距離）讀寫器的讀取距離和寫入距離。（4）讀寫器周邊的電磁環境、溫度、濕度和）讀寫器周邊的電磁環境、溫度、濕度和安全等環境。安全等環境。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程 2讀寫器的電氣性能讀寫器

10、的電氣性能（1）空中接口的方式。）空中接口的方式。（2）防碰撞算法的實現方法。）防碰撞算法的實現方法。（3）加密的需求。）加密的需求。（4）供電方式與節約能耗的措施。）供電方式與節約能耗的措施。（5）電磁兼容（）電磁兼容（EMC）性能。）性能。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程3. 讀寫器的電路設計讀寫器的電路設計（1）選用現有的讀寫器芯片或是自行進行設計。）選用現有的讀寫器芯片或是自行進行設計。（2）天線的形式與匹配的方法。）天線的形式與匹配的方法。（3）收、發通道信號的調制方式與帶寬。）收、發通道信號的調制方式與帶寬

11、。（4）若是自行進行電路模塊設計，還應設計相應的）若是自行進行電路模塊設計，還應設計相應的編碼與解碼、防碰撞處理、加密和解密等電路。編碼與解碼、防碰撞處理、加密和解密等電路。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程 點擊此處結束放映點擊此處結束放映低頻讀寫器低頻讀寫器12.3物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程低頻讀寫器主要工作在低頻讀寫器主要工作在125KHz，可以用于門禁考，可以用于門禁考勤、汽車防盜和動物識別等方面。下面以勤、汽車防盜和動物識別等方面。下面以U2270B芯片為芯片為

12、例，介紹低頻讀寫器的構成和主要應用。例，介紹低頻讀寫器的構成和主要應用。 點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程12.3.1 基于基于U2270B芯片的讀寫器芯片的讀寫器1. U2270B芯片芯片 U2270B芯片是芯片是ATMEL公司生產的基站芯片，該基公司生產的基站芯片，該基站可以對一個站可以對一個IC卡進行非接觸式的讀寫操作。卡進行非接觸式的讀寫操作。 點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識

13、別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程2. 基于基于U2270B芯片的讀寫器芯片的讀寫器由由U2270B構成的讀寫器模塊，關鍵部分是天線、構成的讀寫器模塊，關鍵部分是天線、射頻讀寫基站芯片射頻讀寫基站芯片U2270B和微處理器。基站芯片和微處理器。基站芯片U2270B通過天線以通過天線以125KHz的調制射頻信號為的調制射頻信號為RFID電子標簽提供電子標簽提供能量能量(電源電源)，同時接收來自，同時接收來自RFID電子標簽的信息，并以曼電子標簽的信息，并以曼徹斯特編碼輸出。天線一般由銅制漆包線繞制，直徑徹斯特編碼輸出。天線一般由銅制漆包線繞制，直徑3cm、線圈線圈100圈即可，電感

14、值為圈即可，電感值為1.35mH。微處理器可以采用多。微處理器可以采用多種型號，如單片機種型號，如單片機AT89C2051、單片機、單片機AT89S51等。等。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程12.3.2 考勤系統的讀寫器考勤系統的讀寫器由由U2270B構成的讀寫器，可以用于學生考勤系統。構成的讀寫器，可以用于學生考勤系統。其中，電子標簽由卡片構成，讀卡器由基站芯片其中，電子標簽由卡片構成，讀卡器由基站芯片U2270B及其支撐電路、主控芯片及其支撐電路、主控芯片MCU及其支撐電路、外圍接口及其支撐電路、外圍接口電路（鍵

15、盤、液晶、時鐘和串口模塊）構成。電路（鍵盤、液晶、時鐘和串口模塊）構成。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程1. 射頻模塊射頻模塊發射頻率是發射頻率是U2270B輸出的天線驅動頻率。天線端輸出的天線驅動頻率。天線端子線圈的發射頻率是由線圈回路的電阻、電容決定。子線圈的發射頻率是由線圈回路的電阻、電容決定。2. 天線模塊天線模塊3. 電源模塊電源模塊4. 數據輸入與輸出模塊數據輸入與輸出模塊點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程12.3.3 汽車防盜汽車防

16、盜系統的讀寫器系統的讀寫器射頻識別以非接觸、無視覺、高可靠的方式傳遞射頻識別以非接觸、無視覺、高可靠的方式傳遞特定的識別信息，適合用于汽車防盜裝置，能夠有效地特定的識別信息，適合用于汽車防盜裝置，能夠有效地達到汽車防盜的目的。達到汽車防盜的目的。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程1. 防盜系統的工作原理防盜系統的工作原理汽車防盜裝置的基本原理是將汽車啟動的機械鑰汽車防盜裝置的基本原理是將汽車啟動的機械鑰匙與電子標簽相結合，即將小型電子標簽直接裝入到鑰匙與電子標簽相結合，即將小型電子標簽直接裝入到鑰匙把手內，當一個具有正確

17、識別碼的鑰匙插入點火開關匙把手內，當一個具有正確識別碼的鑰匙插入點火開關后，汽車才能用正確的方式進行啟動。后，汽車才能用正確的方式進行啟動。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程2. 防盜系統的組成防盜系統的組成圖圖12.7 汽車防盜系統的基本組成汽車防盜系統的基本組成點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程3.硬件電路設計硬件電路設計圖圖12.9 汽車防盜系統的硬件電路汽車防盜系統的硬件電路點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（R

18、FIDRFID）核心技術教程）核心技術教程點擊此處結束放映點擊此處結束放映高頻讀寫器高頻讀寫器12.4物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程高頻讀寫器主要工作在高頻讀寫器主要工作在13.56MHz，典型的應用有，典型的應用有我國第二代身份證、電子車票和物流管理等。下面以我國第二代身份證、電子車票和物流管理等。下面以MF RC500芯片為例，介紹高頻讀寫器的構成和主要應用。芯片為例，介紹高頻讀寫器的構成和主要應用。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程12.4.1 MF RC500芯片芯片

19、Philips公司的公司的MF RC500芯片主要應用于芯片主要應用于13.56MHz，是，是非接觸、高集成的非接觸、高集成的IC讀卡芯片。該讀卡芯片。該IC讀卡芯片具有調制和解讀卡芯片具有調制和解調功能，并集成了在調功能，并集成了在13.56MHz下所有類型的被動非接觸式通下所有類型的被動非接觸式通信方式和協議。信方式和協議。MF RC500支持快速支持快速CRYPTOI加密算法，用于加密算法，用于驗證驗證MIFARE系列產品。系列產品。MF RC500的并行接口可直接連接到任的并行接口可直接連接到任何何8位微處理器，給讀卡器的設計提供了極大的靈活性。位微處理器，給讀卡器的設計提供了極大的靈

20、活性。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程1. MF RC500芯片的特性芯片的特性圖圖12.9 MF RC500芯片的特點和主要應用芯片的特點和主要應用點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程2. MF RC500芯片引腳的功能芯片引腳的功能點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程12.4.2 基于基于MF RC500芯片的讀寫器芯片的讀寫器1 基于基于AT89S51和和MF RC500

21、的讀寫器系統的讀寫器系統點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程（1）系統硬件設計）系統硬件設計系統主要由系統主要由AT89S51、MF RC500、時鐘電路、看門狗、時鐘電路、看門狗、MAX232和矩陣鍵盤等組成。和矩陣鍵盤等組成。（2）系統天線設計）系統天線設計為了驅動天線，為了驅動天線，MF RC500通過通過TX1和和TX2提供提供13.56MHz的載波。的載波。（3）系統工作流程）系統工作流程對對MF RC500絕大多數的控制是通過讀寫絕大多數的控制是通過讀寫MF RC500的寄的寄存器來實現的。存器來實現的。點擊此

22、處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程2. 基于基于P89C58BP和和MF RC500的讀寫器系統的讀寫器系統 MF RC500還可以設計基于還可以設計基于MF RC500芯片和芯片和P89C58BP單片機的單片機的RFID讀寫器系統。讀寫器系統。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程（1）發卡器和讀卡器）發卡器和讀卡器發卡器實際上是一種通用寫卡器，發卡

23、器由系統管理發卡器實際上是一種通用寫卡器，發卡器由系統管理員管理，通過員管理，通過PC機設置或選擇好要寫入的數據，發出寫卡命機設置或選擇好要寫入的數據，發出寫卡命令，完成對令，完成對MIFARE卡的數據及密碼寫入。卡的數據及密碼寫入。讀卡器往往可以脫離讀卡器往往可以脫離PC機工作，只要有非接觸式機工作，只要有非接觸式IC卡卡進入讀卡器天線的能量范圍，讀卡器便可讀寫卡中相關指定進入讀卡器天線的能量范圍，讀卡器便可讀寫卡中相關指定扇區的數據。扇區的數據。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程（2）讀卡器硬件系統）讀卡器硬件系統發

24、卡器與讀卡器在硬件設計上大同小異，都是由單片發卡器與讀卡器在硬件設計上大同小異，都是由單片機控制讀寫芯片機控制讀寫芯片(MF RC500)，再加上外圍器件組成。，再加上外圍器件組成。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程點擊此處結束放映點擊此處結束放映微波讀寫器微波讀寫器12.5物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程微波微波RFID系統是目前射頻識別系統研發的核心，系統是目前射頻識別系統研發的核心，是物聯網的關鍵技術。微波是物聯網的關鍵技術。微波RFID常見的工作頻率是常見的工作頻率是4

25、33MHz、860/960MHz、2.45GHz和和5.8GHz等，該系統可等，該系統可以同時對多個電子標簽進行操作，主要應用于需要較長以同時對多個電子標簽進行操作，主要應用于需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合。微波讀寫器的射頻電的讀寫距離和高讀寫速度的場合。微波讀寫器的射頻電路與低頻和高頻讀寫器有本質上的差別，需要考慮分布路與低頻和高頻讀寫器有本質上的差別，需要考慮分布參數的影響，可以采用參數的影響，可以采用ADS軟件進行仿真設計。軟件進行仿真設計。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程12.5.1微波微波RFID系統射

26、頻前端的一般結構系統射頻前端的一般結構 （1）石英振蕩器產生的頻率較低，首先在這個較低的頻率上進行調制，然后通過上變頻混頻器產生射頻頻率，最后由輸出級放大后發送到天線。混頻時，調制可以被保留。另外，上變頻混頻器也可以由倍頻器代替。（2）在接收通道，情況是相反的。接收的信號被放大后，通過微波接收器將信號頻率降低，然后通過解調器得到接收數據。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程12.5.2用于表面波標簽的微波系統用于表面

27、波標簽的微波系統由讀寫器天線發出的短電磁脈沖會被SAW標簽的天線所接收，并在壓電晶體上轉換成表面波。表面波被SAW標簽上的反射器反射后，會產生大量的脈沖，SAW標簽的天線將這些脈沖作為應答信號發射出去。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程12.5.3微波讀寫器的一個實例微波讀寫器的一個實例這是無源RFID系統，由讀寫器和電子標簽組成，如圖12.20所示。當電子標簽進入讀寫器的能量場，電子標簽的能量檢測電路將射頻信號轉

28、化為直流信號，供其工作。同時，芯片內部的數據解調部分從接收到的射頻信號中解調出數據并送到控制邏輯。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程（1）數字鎖相環技術）數字鎖相環技術 在射頻部分，采用晶體振蕩器和壓控振蕩器以全數字鎖相環的形式產生915MHz射頻信號。（2）信號接收）信號接收 天線接收的反射調制信號經過定向耦合器到接收通路，檢波后的信號通過差動放大、低通濾波器、運算放大后，進行A/D轉換送至主控模塊進行解碼。（3

29、）主控模塊）主控模塊 主控模塊的核心處理器為數字信號處理器（Digital Signal Processing，DSP）點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程12.5.4 射頻電路與射頻電路與ADS在射頻頻段，電路出現了許多獨特的性質，這些在射頻頻段，電路出現了許多獨特的性質，這些性質在常用的低頻電路中從沒遇到過，因此需要建立新性質在常用的低頻電路中從沒遇到過，因此需要建立新的射頻電路設計體系。的射頻電路設計體系。ADS（Advanced Design System）軟件由美國安捷倫（軟件由美國安捷倫（Agilent）公司開

30、發，是當前射頻和）公司開發，是當前射頻和微波電路設計的首選工程軟件微波電路設計的首選工程軟件。在深入理解射頻電路的在深入理解射頻電路的基礎上，結合基礎上，結合ADS軟件工具進行設計，是通向射頻電路設軟件工具進行設計，是通向射頻電路設計成功的最佳路線。計成功的最佳路線。點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程1. 啟動和退出啟動和退出ADS點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程點擊此處結束放映點擊此處結束放映物聯網射頻識別（物聯網射頻識別（RFIDRFID）核心技術教程）核心技術教程2. ADS的四種工作視窗的四種工作視窗ADS軟件主要有軟件主要有4種工作視窗，分別為主視窗、原理種工作視窗，分別為主視窗、原理圖視窗、版圖視窗和數據顯示視窗，主要可以完成文件管圖視窗、版圖視窗和數據顯示視窗，主