1、PAGE PAGE 11射頻識別技術 教學大綱一、說明（一）課程性質射頻識別技術是高等學校物聯(lián)網工程專業(yè)的核心課程。學習本課程，要求具備電子技術基礎、單片機與接口技術、C語言程序設計方面的知識，即這三門課程是其先導課程。 本課程是按照西北師范大學2013年的本科教學計劃執(zhí)行的，課程的開設時間為第三學期（二年級第一學期）。學分為3分，含理論課2學分，實驗1學分。（二）教學目的 通過對本課程的學習，使學生能了解射頻識別技術的基本概念，熟悉射頻識別技術相關的無線電頻率、識別系統(tǒng)、電磁場、電磁波、天線等基本概念，理解數(shù)據(jù)通信技術的基本概念，掌握射頻識別技術應用系統(tǒng)的構成及其設計等，逐步培養(yǎng)學生掌握射頻

2、識別技術的系統(tǒng)集成、設計及分析能力，并通過典型案例來了解射頻識別技術在社會生產環(huán)節(jié)中的應用。（三）教學內容 本課程以基于MSP430系列單片機的高頻RFID系統(tǒng)和基于AS3991的超高頻RFID系統(tǒng)為背景，介紹RFID系統(tǒng)的基本原理、基本組成與體系結構、相關協(xié)議和應用實例。相關內容有機結合、相互滲透，形成整體。主要內容包括：傳輸線理論、諧振電路、天線基礎、物聯(lián)網RFID概論、電子標簽、RFID讀寫器、編碼和調制、RFID防碰撞技術、RFID系統(tǒng)的安全、物聯(lián)網RFID標準、物聯(lián)網的典型架構-EPC系統(tǒng)及RFID的應用實例。（四）教學時數(shù) 理論講授時數(shù)以每周2學時、每學期十八教學周計，共36學時。

3、另附設實驗課，1學分，每周2學時，以每學期十八教學周計，共36學時。（五）教學方式課程具有實用性強、理論和實踐結合、軟件與硬件結合等特點，軟件與硬件的緊密結合是貫穿整個課程的主線，教學中應強調“系統(tǒng)”的概念并注重綜合應用能力和動手實踐能力的培養(yǎng)。鑒于以上原因，課程的教學方式包括理論講授、實驗和實踐自學。理論課教學適合以多媒體講授方式為主，結合基于具體RFID系統(tǒng)的實驗演示和小型應用開發(fā)演示的講授方式。為加深學生對基礎概念的理解和強化學生的動手實踐能力，建議適當布置課程設計作業(yè)，以項目的形式進行。二、本文理論部分第1章 傳輸線理論教學要點：1. 了解傳輸線概念2. 了解傳輸線方程3. 了解傳輸線

4、特征參數(shù)教學時數(shù)： 2學時教學內容：1.1 傳輸線基礎 （1學時）1. 長線與短線2. 傳輸線構成3. 傳輸線等效電路表示1.2 傳輸線分析 （1學時）1. 傳輸線方程2. 傳輸線特征參數(shù)3. 均勻無耗傳輸線工作狀態(tài)分析第2章 諧振電路教學要點：1. 了解串聯(lián)諧振電路2. 了解并聯(lián)諧振電路教學時數(shù)： 3學時教學內容：2.1 串聯(lián)諧振電路 （1學時）1. 串聯(lián)諧振電路的諧振條件2. 串聯(lián)諧振電路的諧振特性3. 串聯(lián)諧振電路的諧振曲線和通頻帶4. 串聯(lián)諧振電路的有載品質因素5. 串聯(lián)諧振電路在RFID中的應用2.2 并聯(lián)諧振電路（1學時） 1. 并聯(lián)諧振電路的組成 2. 并聯(lián)諧振電路的諧振條件3.

5、 并聯(lián)諧振電路的諧振特性4. 并聯(lián)諧振電路的諧振曲線和通頻帶5. 并聯(lián)諧振電路的有載品質因素6. 并聯(lián)諧振電路在RFID中的應用2.3 傳輸線諧振電路概念（1學時）第3章 天線基礎教學要點：1. 了解天線定義和分類2. 熟悉基本振子的輻射3. 掌握天線的電參數(shù)4. 掌握RFID系統(tǒng)常用的天線5. 熟悉不同頻段的RFID天線技術教學時數(shù)： 2學時教學內容：3.1 天線概述 （0.5學時） 1. 天線的定義2. 天線的分類3.2 基本振子的輻射 （0.5學時） 1. 電基本振子的輻射2. 磁基本振子的輻射3.3 天線的電參數(shù) （0.5學時） 1. 天線的效率2. 輸入阻抗3. 頻帶寬度4. 方向圖

6、5. 天線的增益6. 極化特性3.4 RFID系統(tǒng)常用天線 （0.5學時） 1. 對稱振子天線2. 引向天線3. 微帶天線4. 低頻和高頻RFID天線技術5. 微波RFID天線技術第4章 物聯(lián)網RFID系統(tǒng)教學要點：1. 熟悉自動識別技術2. 掌握射頻識別系統(tǒng)的組成3. 掌握RFID系統(tǒng)的分類4. 掌握RFID系統(tǒng)使用的頻率教學時數(shù)：2 2學時教學內容：4.1 自動識別技術簡介 （0.5學時）1. 條形碼2. 生物特征識別技術3. 射頻識別RFID4.2 射頻識別系統(tǒng)組成 （0.5學時） 1. 讀寫器2. 電子標簽3. 上層管理系統(tǒng)4.3 RFID系統(tǒng)的分類 （0.5學時）1. 按照工作方式分

7、類2. 按照電子標簽的數(shù)據(jù)量分類3. 按照讀取信息手段分類4.4 RFID系統(tǒng)使用的頻率 （0.5學時） 1. 低頻2. 高頻3. 超高頻4. 微波第5章 電子標簽教學要點：1. 了解智能卡與電子標簽2. 掌握電子標簽的類別3. 掌握電子標簽的組成結構4. 了解電子標簽的封裝5. 了解RFID電子標簽的問題及趨勢教學時數(shù)： 3學時教學內容：5.1 智能卡與電子標簽（0.5學時）1. 磁卡2. IC卡3. 電子標簽5.2 電子標簽的類別 （0.5學時）1. 工作方式類別2. 可讀寫性類別3. 工作頻率類別5.3 電子標簽的組成結構（1學時）1. 電子標簽的天線2. 電子標簽的芯片5.4 電子標簽

8、的封裝 （0.5學時）1. 電子標簽的封裝加工2. 電子標簽的封裝形式5.5 RFID電子標簽的問題及趨勢（0.5學時）1. RFID電子標簽存在的問題2. RFID電子標簽的發(fā)展趨勢第6章 RFID讀寫器教學要點：1. 了解RFID讀寫器的基本工作原理2. 掌握讀寫器的基本構成3. 熟悉讀寫器的結構形式4. 掌握讀寫器的管理技術教學時數(shù)： 2學時教學內容：6.1 讀寫器基本工作原理 （0.5學時）1. 讀寫器的基本功能2. 讀寫器的工作過程6.2 讀寫器的基本構成（0.5學時）1. 射頻模塊2. 射頻控制模塊3. 天線模塊6.3 讀寫器的結構形式 （0.5學時）1. 固定式讀寫器2. 便攜式

9、讀寫器6.2 讀寫器管理技術（0.5學時）1. 讀寫器管理協(xié)議2. 多讀寫器組網技術3. 讀寫器發(fā)展趨勢第7章 編碼與調制教學要點：1. 了解RFID系統(tǒng)的通信過程2. 了解RFID信源編碼方法3. 掌握差錯控制編碼4. 掌握RFID系統(tǒng)調制方法5. 掌握RFID系統(tǒng)的耦合方式與調制教學時數(shù)： 4學時教學內容：7.1 RFID系統(tǒng)的通信過程 （0.5學時）7.2 RFID信源編碼方法（0.5學時） 7.3 差錯控制編碼（信道編碼） （1學時）1. 差錯控制編碼的相關概念2. 常用的差錯控制編碼7.4 RFID系統(tǒng)調制方法 （1學時）振幅鍵控頻移鍵控相移鍵控副載波調制7.5 RFID系統(tǒng)的耦合方

10、式與調制 （1學時）1. 電感耦合與負載調制2. 電磁反向散射耦合與調制第8章 RFID防碰撞技術教學要點：1. 了解RFID系統(tǒng)中的碰撞與防碰撞2. 掌握ALOHA算法3. 掌握二進制樹型搜索算法教學時數(shù)： 4學時教學內容：8.1 RFID系統(tǒng)中的碰撞與防碰撞 （0.5學時）1. RFID系統(tǒng)中的碰撞2. RFID系統(tǒng)中防碰撞算法分類8.2 ALOHA算法 （2學時） 純ALOHA算法時隙ALOHA算法幀時隙ALOHA算法動態(tài)幀時隙ALOHA算法8.3 二進制樹型搜索算法 （1.5學時） 1. 二進制樹型搜索2. 動態(tài)二進制樹型搜索3. 基于隨機數(shù)和時隙的二進制樹搜索第9章 RFID系統(tǒng)的安

11、全教學要點：1. 了解RFID系統(tǒng)面臨的安全攻擊2. 熟悉RFID系統(tǒng)安全解決方案3. 連接智能卡的安全問題教學時數(shù)： 2學時教學內容：9.1 RFID系統(tǒng)面臨的安全攻擊（0.5學時） 9.2 RFID系統(tǒng)安全解決方案 （1學時） 1. 物理方法2. 邏輯方法9.3 智能卡的安全問題 （0.5學時） 1. 影響智能卡安全的基本問題2. 物理方法3. 邏輯方法第10章 物聯(lián)網RFID標準教學要點：1. 了解RFID標準體系和國際標準化機構2. 掌握ISO/IEC相關標準3. 掌握EPC相關標準教學時數(shù)： 6學時教學內容：10.1 RFID標準概述 （0.5學時）1. RFID國際標準化機構2.

12、RFID標準體系3. RFID標準多元化的原因10.2 ISO/IEC的相關標準（4.5學時）ISO/IEC的標準體系非接觸式IC卡國際標準(ISO/IEC 14443)ISO/IEC 15693標準ISO/IEC 18000-6C標準空中接口通信協(xié)議標準(ISO/IEC 18000)10.3 EPC的相關標準（1學時）1. EPCglobal的RFID標準體系2. EPCglobal與ISO/IEC RFID標準之間的關系第11章 物聯(lián)網的典型架構-EPC系統(tǒng)教學要點：1. 了解RFID系統(tǒng)應用類型2. 掌握EPC系統(tǒng)的組成3. 掌握EPC編碼體系4. 掌握EPC信息網絡系統(tǒng)教學時數(shù)： 4學

13、時教學內容：11.1 RFID系統(tǒng)應用類型 （0.5 學時）1. 開放式RFID應用系統(tǒng)2. 非開放式RFID應用系統(tǒng)3. 基于EPC的開放式RFID應用系統(tǒng)11.2 EPC系統(tǒng)的組成 （1學時）1. EPC系統(tǒng)與物聯(lián)網2. EPC系統(tǒng)構成3. EPC系統(tǒng)的特點11.3 EPC編碼體系 （1.5 學時）1. EPC編碼原則2. EPC編碼的結構3. EPC編碼的類型11.4 EPC信息網絡系統(tǒng)（1學時） 1. Savant中間件 2. 對象名稱解析服務ONS3. EPC信息服務第12章 RFID的應用實例教學要點：1. 了解低頻RFID系統(tǒng)的應用2. 了解高頻RFID系統(tǒng)的應用3. 了解超高頻

14、RFID系統(tǒng)的應用4. 了解微波RFID系統(tǒng)的應用教學時數(shù)： 2學時教學內容：12.1 低頻RFID系統(tǒng)的應用 （0.5學時）1. 超市管理系統(tǒng)2. 動物識別管理系統(tǒng)12.2 高頻RFID系統(tǒng)的應用 （0.5學時）1. 門禁管理系統(tǒng)2. 證件管理系統(tǒng)12.3 超高頻RFID系統(tǒng)的應用 （0.5學時）1. 圖書館管理系統(tǒng)2. 智能倉儲管理系統(tǒng)12.4 微波RFID系統(tǒng)的應用 （0.5學時）1. 電子車牌系統(tǒng)2. ETC不停車收費系統(tǒng)實驗部分（一）基本要求 學生在完成本課程的實驗題目，應該對ISO 14443、ISO 15693、ISO 18000-6C等類別的RFID標簽和讀寫器有較為深刻的認識

15、，能夠完成對RFID信息的基本操作，掌握EPC編碼的基本應用，并能初步進行基于RFID的應用系統(tǒng)的設計、實現(xiàn)。（二）實驗項目總表序號實驗項目名稱學時數(shù)項目類別項目類型1實驗環(huán)境了解2基礎必做2ISO 15693中讀UID2基礎必做3讀、寫數(shù)據(jù)塊2基礎必做4鎖定數(shù)據(jù)塊2基礎必做5防沖撞協(xié)議原理2基礎必做6讀、寫標簽存儲空間2基礎必做7ISO 14443基礎2基礎必做8ISO I4443應用4設計必做9EPC 標簽讀、寫EPC號2基礎必做10UFH標簽讀、寫用戶數(shù)據(jù)塊2基礎必做11EPC編碼設計4設計必做12UHF標簽綜合應用4綜合必做13RFID綜合應用兼考核6綜合必做 （三）實驗項目內容及要求

16、實驗一：實驗環(huán)境了解實驗內容：學生實際接觸實驗箱，了解整個實驗系統(tǒng)的構成。包括MSP430微控制器、TRF7960高頻讀卡器、AS3991超高頻讀卡器、IAR軟件開發(fā)環(huán)境和Visual Studio軟件開發(fā)環(huán)境以及相關RFID標簽。實驗目的：通過本實驗使學生了解 RFID 的基本原理，熟悉實驗系統(tǒng)的基本使用，理解并掌握實驗過程中所用到的基本操作要求。實驗要求：了解MSP430的硬件資源和IAR編程調試工具，了解TRF7960高頻讀卡器的工作原理和硬件資源，了解AS3991的工作原理和硬件資源，了解Visual Studio編程開發(fā)環(huán)境，完成MSP430仿真其與TRF7969高頻讀卡器及微機的連

17、接，完成AS3991讀卡器和UHF天線及微機的連接，完成相關驅動程序的安裝，完成通過串口觀察數(shù)據(jù)通信的過程。 實驗器材：MSP430仿真器、TI TRF7960 高頻讀卡器、AS3391超高頻讀卡器、UHF天線各一個，微機一臺，D型USB線，MiniUSB線，讀卡器電源，上位機軟件及ISO14443、ISO 156963、UHF EPC 標簽若干張實驗二：ISO 15693 中讀UID實驗內容：完成MSP430仿真器和TRF7960的連接，調用上位機軟件，觀察LOG窗口和RSSI窗口的內容，讀出ISO 15693標簽的UID實驗目的：通過本實驗使學生了解 RFID 的基本原理，熟悉 ISO15

18、693 標簽的基本特征以及協(xié)議規(guī)范，理解并掌握實驗過程中所用到的基本概念。通過使用開發(fā)系統(tǒng)的 TI-TRF7960 開發(fā)系統(tǒng)理解本節(jié)所用的的命令操作以及通訊機制。實驗要求：注意不同協(xié)議選擇，在實驗過程中熟練掌握操作步驟，認真做好數(shù)據(jù)記錄與分析。實驗器材：TI TRF7960 讀卡器一個、usb 連接線一條、電腦一臺、HF RFID 實驗 上位機軟件、ISO156963 標簽若干張實驗三：ISO 15693 中讀、寫數(shù)據(jù)塊實驗內容：完成對ISO 15693標簽數(shù)據(jù)塊的讀、寫操作實驗目的：通過本實驗使學生了解 RFID 的基本原理，熟悉 ISO15693 標簽的基本特征以及協(xié)議規(guī)范，理解并掌握實驗

19、過程中所用到的基本概念。通過使用開發(fā)系統(tǒng)的 TI-TRF7960 開發(fā)系統(tǒng)理解本節(jié)所用的的命令操作以及通訊機制。實驗要求：在實驗過程中熟練掌握操作步驟，認真做好數(shù)據(jù)記錄與分析。實驗器材：TI TRF7960 讀卡器一個、usb 連接線一條、電腦一臺、HF RFID 實驗 上位機軟件、ISO156963 標簽若干張實驗四：ISO 15693 中鎖定數(shù)據(jù)塊實驗內容：完成鎖定AFI命令、鎖定DSFID命令、獲得數(shù)據(jù)安全命令和系統(tǒng)信息命令操作實驗目的：通過本實驗了解 ISO15693 標簽的存儲器結構，并熟練使用標簽存儲空間的鎖定命令。理解 AFI、DSFID 等相關概念。實驗要求：在實驗過程中熟練掌

20、握操作步驟，認真做好數(shù)據(jù)記錄與分析。實驗器材：TI TRF7960 讀卡器一個、usb 連接線一條、電腦一臺、HF RFID 實驗 上位機軟件、ISO15693 標簽若干張實驗五：ISO 15693 中防沖撞協(xié)議原理實驗內容：重現(xiàn)RFID標簽沖撞情況，實現(xiàn)RFID標簽防沖撞。實驗目的：通過本實驗使學生了解 RFID 的防沖撞原理的實現(xiàn)方法，掌握時間槽、VICC 四種狀態(tài)的含義以及狀態(tài)的切換規(guī)律。實驗要求：在實驗過程中熟練掌握操作步驟，認真做好數(shù)據(jù)記錄與分析。實驗器材：TI TRF7960 讀卡器一個、usb 連接線一條、電腦一臺、HF RFID 實驗 上位機軟件、ISO15693 標簽若干張實

21、驗六：ISO 15693 中讀、寫標簽存儲空間實驗內容：完成對RFID標簽單個數(shù)據(jù)塊的讀、寫過程，完成對標簽多個數(shù)據(jù)塊的讀、寫過程。實驗目的：通過本實驗掌握 ISO15693 標簽的存儲器結構，并熟練使用標簽存儲空間的讀寫命令。理解 AFI、DSFID 等相關概念。實驗要求：在實驗過程中熟練掌握操作步驟，認真做好數(shù)據(jù)記錄與分析。實驗器材：TI TRF7960 讀卡器一個、usb 連接線一條、電腦一臺、HF RFID 實驗 上位機軟件、ISO15693 標簽若干張實驗七：ISO 14443 基礎實驗內容：完成ISO 14443協(xié)議選定，實現(xiàn)ISO 14443標簽尋卡等訪問過程實驗目的：理解 IS

22、O14443A 、B 標簽特點以及兩種標簽的異同，掌握 ISO14443 的重點概念以及命令。實驗要求：在實驗過程中熟練掌握操作步驟，認真做好數(shù)據(jù)記錄與分析。實驗器材：TI TRF7960 讀卡器一個、usb 連接線一條、電腦一臺、HF RFID 實驗 上位機軟件、ISO14443A/B 標簽若干張實驗八：ISO 14443 應用實驗內容：利用所學知識，利用ISO1443標簽完成門禁身份驗證系統(tǒng)的模擬開發(fā)實驗目的：掌握HF RFID標簽在實際工作的應用流程。實驗要求：在實驗過程中熟練掌握操作步驟，認真做好數(shù)據(jù)記錄與分析。實驗器材：TI TRF7960 讀卡器一個、usb 連接線一條、電腦一臺、

23、HF RFID 實驗 上位機軟件、ISO14443A/B 標簽若干張，實驗室其它支撐環(huán)境實驗九：EPC標簽讀、寫標簽EPC號實驗內容：完成UHF讀寫器和天線及微機連接，上位機軟件操作，讀、寫RFID標簽的EPC號實驗目的：理解 UHF RFID 的工作原理，并掌握其與 HF RFID 工作原理的異同點。掌握 EPC 標簽號的存儲區(qū)域以及結構特點。實驗要求：在實驗過程中熟練掌握操作步驟，認真做好數(shù)據(jù)記錄與分析。實驗器材：UHF 讀卡器一個、UHF 天線一個、USB 連接線一條、9V 電源適配器一個、電腦一臺、UHF 實驗上位機軟件實驗十：UHF標簽讀、寫用戶數(shù)據(jù)塊實驗內容：完成讀、寫UHF 標簽

24、的用戶數(shù)據(jù)塊實驗目的：理解 UHF RFID 的工作原理，掌握 EPC 標簽的用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)域以及操作命令訪問特點。實驗要求：在實驗過程中熟練掌握操作步驟，認真做好數(shù)據(jù)記錄與分析。實驗器材：UHF 讀卡器一個、UHF 天線一個、USB 連接線一條、9V 電源適配器一個、電腦一臺、UHF 實驗上位機軟件實驗十一：EPC編碼設計實驗內容：自行設計一套EPC編碼并在EPC標簽上完成基于該編碼的模擬工作流程實驗目的：理解EPC編碼體系，進一步掌握UHF RFID標簽和EPC編碼。實驗要求：在實驗過程中熟練掌握操作步驟，認真做好數(shù)據(jù)記錄與分析。實驗器材：UHF 讀卡器一個、UHF 天線一個、USB 連接線一條、9V 電源適配器一個、電腦一臺、UHF 實驗上位機軟件實驗十二：UHF標簽綜合應用實驗內容：打開上位機軟件，分別完成超市、物流、門禁演示系統(tǒng)的應用實驗目的：通過本實驗使學生了解 UHF RFID標簽 的優(yōu)點以及工程應用，并了解 UHF 應用開發(fā)的流程。實驗要求：在實驗過程中熟練掌握操作步驟，認真做好數(shù)據(jù)記錄與分析。實驗器材：UHF 讀卡器一個、UHF 天線一個、USB 連接線一