RFID(射頻識別)技術有潛力成為嵌入式係統設計中的一種常見的重要組成部分。嵌入式設計中的RFID技術 你該如何行動？

   RFID(射頻識別)技術有潛力成為嵌入式係統設計中的一種常見的重要組成部分。除了在庫存管理領域的傳統作用以外，RFID標簽和高速長距離閱讀器的新進展使嵌入式係統設計者能輕鬆納入多種特性
，比如門禁
、防偽
、簡便支付
、醫學鑒定
、動態定價、產品曆史
、遠程資產跟蹤。嵌入式RFID應用一般是把閱讀器包含在產品或係統中
，以便添加本地數據收集特性，它們增強了產品的基本功能。如今
，人們會在酒店、監獄、醫院
、零售網點、農場
、賭場
、收費公路、工廠以及多種商用和軍用車輛中發現嵌入式RFID應用。隨著嵌入式係統開發者認識到這種技術的價值，並且在新設計中采用它
，這些非傳統RFID應用將成為家常便飯。

　　關於RFID的構想出現於20世紀中期
，而如今，它即將成為下一項重大技術。早在第二次世界大戰期間
，美國軍方就在使用早期形式的RFID，用來區分敵我的飛機。首批商用RFID應用是在20世紀70、80年代出現的
，用於跟蹤和識別單一地點內的物品。但是，在早期部署的RFID當中
，許多RFID應(ying)用(yong)的(de)開(kai)發(fa)者(zhe)都(dou)把(ba)專(zhuan)有(you)技(ji)術(shu)作(zuo)為(wei)它(ta)們(men)的(de)基(ji)礎(chu)
，每(mei)一(yi)種(zhong)都(dou)使(shi)用(yong)獨(du)特(te)的(de)通(tong)信(xin)方(fang)法(fa)
，並(bing)且(qie)要(yao)求(qiu)由(you)生(sheng)產(chan)標(biao)簽(qian)的(de)公(gong)司(si)提(ti)供(gong)專(zhuan)門(men)的(de)閱(yue)讀(du)器(qi)硬(ying)件(jian)。標(biao)準(zhun)化(hua)的(de)缺(que)乏(fa)導(dao)致(zhi)行(xing)業(ye)分(fen)散(san)、采用速度緩慢
，並且實際表現落後於對RFID技術的大肆宣傳。如今，開發者正在糾正大多數早期問題
，RFID也成為成長中的行業，在物流、門禁、防偽、物品級(item-level)庫存、非接觸支付和多種新型嵌入式係統應用中有專用係統。

　　RFID技術最基本而又最普遍的用途之一就是EAS(商品電子防盜)係統，零售商用它來發起一場針對入店行竊犯罪的高科技“戰爭”。這類犯罪使該行業每年損失數十億美元
，損失如此之大，零售商很容易找到理由購買昂貴的電子係統來遏製盜竊。EAS係統采用了大型天線板和各種尺寸的保安標簽，前者安裝於商店出口，後者掛在高風險商品上。所有EASxitongdejibenyuanlijunbaokuoshiyongfasheqihejieshouqi，qianzhezaishangdianchukouquchuangjiandiancichang，houzhezenengjiancediancichanglidebianhua。zaijingguochukoushi，baoanbiaoqianneidexiaoxingtiaoxiedianluhuocixingcailiaohuishidiancichangfashengzugoudadebianhua，shijieshouqinengjiancedaobianhuabingqidongjingbao。danggukegoumaiwupinhou，dianyuanbixuquxiabaoanbiaoqianhuoshiqishixiao，fangzhizaigukelikaishangdianshixiangqibaojingsheng。

　　反射數據

　　多數較新型RFID體係結構的開發者都把低成本轉發器(或稱標簽)作為體係結構的基礎

，它們由一塊用於數據存儲與通信的IC以及一根外部天線組成。標簽有兩個基本類型：無源型和有源型。無源標簽不含電源，並依靠來自閱讀器的射頻信號在天線中感生小電流，該電流足以發射響應信號。RFID標簽通過改變來自閱讀器的射頻信號的反射能量大小來發射數據。無源標簽的工作距離可達30英尺，這取決於閱讀器的功率輸出
、天線結構、工作頻率。Bielomatik公司的RF-LoopTag是一種可擴充的天線裝置，同時提供短距離和中距離無源RFID標簽(圖1)。

圖1

　　可以用自帶電源(如內部電池)的有源RFID標biao簽qian來lai顯xian著zhu延yan長chang距ju離li。有you源yuan標biao簽qian能neng以yi更geng高gao的de功gong率lv級ji別bie發fa射she數shu據ju
，並bing且qie一yi般ban比bi無wu源yuan類lei型xing更geng準zhun確que。有you源yuan標biao簽qian一yi般ban用yong於yu軍jun用yong車che輛liang或huo者zhe集ji裝zhuang箱xiang等deng高gao價jia物wu品pin。RFID係統的天線結構取決於應用、閱讀期間的環境
、工作頻率。

　　政府部門已為RFID分配了幾個頻帶，但在全球並不統一。LF(低頻)器件工作於125kHz至134kHz範圍，並用於門禁、動物識別
、資產跟蹤、汽車安全密鑰卡等應用。HF(高頻)13.56MHz標簽用於閱讀距離小於3英尺的應用。與其它頻帶不同的是
，HF標簽在金屬或水附近發射數據時，不易受幹擾。860MHz～960MHzUHF(超高頻)頻帶在新應用中很流行

，這是因為它的閱讀距離為3m～5m，數據交換速率更高。典型的UHF應用包括某些資產跟蹤
，其中的標簽掛於托盤和集裝箱，在它們經過裝有閱讀器的入口時，操作工能發現它們並做記錄。

　　過去幾年，人們集中精力來為每個頻帶的標簽和閱讀器創建一套統一的標準。ISO和IEC已創建了若幹包含頻率、數據編碼方法、RFID技術使用等多個方麵的RFID標準。例如，ISO/IEC14443和15693標準為支付係統、非接觸智能卡
、近程卡中使用的RFID標簽定義了通信接口協議。ISO還為RFID標簽和閱讀器的性能測試創建了標準。另外，ISO/IEC18000係列包含了用於跟蹤供應鏈貨物的自動識別係統與物品管理係統專用的空中接口協議。

　　轉發器

　　有幾家製造商生產標簽中使用的RFID轉發芯片。例如，德州儀器公司(TI)提供一個Tag-itHF-1加轉發器IC產品線，符合ISO/IEC15693全球標準
，該標準麵向產品驗證、門禁、資產標簽
、供應鏈管理、票務應用。這些產品提供用戶可訪問的存儲器和一個內容廣泛的命令集，前者容量達2048bit

，由64個塊組成，後者用於選擇標簽並閱讀、寫入或鎖定存儲的數據。這些器件通過一個工廠編程和鎖定的唯一識別碼來識別出現在閱讀器的射頻場中的多個轉發器。依照ISO/IEC15693，使用工作於高數據速率或低數據速率的ASK或FSK調tiao製zhi來lai完wan成cheng閱yue讀du器qi與yu轉zhuan發fa器qi之zhi間jian的de通tong信xin或huo下xia行xing鏈lian路lu通tong信xin。轉zhuan發fa器qi的de回hui答da方fang式shi與yu閱yue讀du器qi用yong來lai詢xun問wen它ta的de方fang式shi相xiang同tong。該gai技ji術shu對dui上shang行xing鏈lian路lu通tong信xin和he下xia行xing鏈lian路lu通tong信xin執zhi行xing幀zhen同tong步bu，並bing用yongCRC校驗來保證它們的安全。

　　多數嵌入式RFID應用都需要一種專用閱讀器作為設計的一部分，以便解釋本地標簽。自動售貨機很好地說明了嵌入式RFID應用。這種機器能借助內置閱讀器來接受RFIDkadefeijiechuzhifu。lingwai，ruguofashoudewupinyoubiaoqian，zejiqihainenglejieqikucun，yibianzidongdinggoubuhuo。xiaoxingdichengbenqianrushiyueduqiduiyuzhexieyingyonghenguanjian，TI
、SkyeTek
、Parallax等公司供應此類閱讀器。例如，Parallax公司與GrandIdeaStudio公司合作開發的一種低成本RFID閱讀器模塊在無源轉發器標簽中工作
，用於門禁、自動識別
、機器人
、導航

、庫存跟蹤、支付係統、轎車發動機防盜鎖等應用(圖2)。該模塊具有2400bps串口，並需要5V直流電源。Parallax閱讀器起價低於40美元。

圖2

　　對於更耐久的應用或工業應用，GAORFID公司提供一種UHFRFID讀寫器
，它支持兩根外部天線(圖3)。236002型工作於902MHz～928MHz頻帶，麵向高速倉儲、分銷
、製造應用。該模塊能在7m距離識別以10m/s速度運動的物體。該模塊需要12V直流電壓，並通過串行RS232或以太網接口通信。

圖3

　　嵌入式RFID技ji術shu還hai非fei常chang適shi合he於yu快kuai速su桌zhuo麵mian賭du博bo
，其qi中zhong的de作zuo弊bi和he手shou法fa是shi難nan以yi檢jian測ce的de。借jie助zhu適shi當dang的de數shu據ju記ji錄lu工gong具ju，賭du場chang經jing營ying者zhe就jiu能neng監jian視shi參can賭du者zhe的de行xing動dong
，以yi便bian檢jian測ce撲pu克ke牌pai的de計ji數shu，調tiao整zheng獎jiang勵li，並bing盡jin量liang減jian少shao發fa牌pai者zhe的de錯cuo誤wu。例li如ru，InternationalGameTechnology公司和ProgressiveGamingInternational公司聯合開發了TableiD桌麵賭博自動化係統，它結合了一個基於軟件的桌麵管理器和一係列RFID芯片掃描模塊。最新的RFID賭博芯片工作於13.56MHz，存儲容量超過10kbit。在賭博期間，每個位置的芯片閱讀器識別並記錄每個參賭者的賭注。TableiD係(xi)統(tong)計(ji)算(suan)參(can)賭(du)者(zhe)的(de)下(xia)注(zhu)模(mo)式(shi)，總(zong)結(jie)發(fa)牌(pai)者(zhe)的(de)活(huo)動(dong)，並(bing)且(qie)每(mei)小(xiao)時(shi)記(ji)錄(lu)一(yi)次(ci)參(can)賭(du)者(zhe)所(suo)做(zuo)的(de)決(jue)定(ding)。該(gai)係(xi)統(tong)無(wu)需(xu)用(yong)戶(hu)幹(gan)預(yu)就(jiu)能(neng)自(zi)動(dong)更(geng)新(xin)平(ping)均(jun)賭(du)注(zhu)和(he)輸(shu)贏(ying)記(ji)錄(lu)等(deng)信(xin)息(xi)。有(you)幾(ji)家(jia)供(gong)應(ying)商(shang)在(zai)製(zhi)造(zao)適(shi)合(he)於(yu)賭(du)桌(zhuo)自(zi)動(dong)化(hua)並(bing)基(ji)於(yu)RFID的賭幣。例如，GamingPartnersInternational公司在生產SafechipbyBourgogneetGrasset(圖4)。

　　圖4

　　RFID技術正開始在許多應用中取代傳統條碼。例如，一些圖書館已開始應用RFID標簽代替條碼，來識別書名、摘要

、數據庫信息等等信息。在過渡期間
，組合係統在讀者離館時能閱讀條碼或RFID標簽。與條碼相比，RFID係統提供了幾個優勢
，比如取消了視線要求、允許同時閱讀多個標簽、數據存儲容量更大。RFID標簽還能充當保安器件，來確保所有借出的書在離開圖書館之前均已被恰當記錄。圖書館卡片可應用RFID標簽使讀者自助辦理離館手續
，由此進一步簡化借閱。

　　無芯片RFID

　　製造商已經演示了幾種無需轉發器IC的RFID係xi統tong。例li如ru，製zhi造zao商shang可ke以yi用yong特te定ding方fang式shi把ba鋁lv纖xian維wei嵌qian入ru到dao印yin刷shua文wen檔dang或huo包bao裝zhuang材cai料liao中zhong，使shi得de這zhe些xie纖xian維wei能neng反fan射she帶dai有you識shi別bie數shu據ju的de射she頻pin信xin號hao。另ling一yi種zhong無wu芯xin片pian係xi統tong需xu要yao使shi用yong具ju有you不bu同tong磁ci性xing的de微wei小xiao化hua學xue顆ke粒li。這zhe些xie化hua學xue顆ke粒li在zai暴bao露lu於yu閱yue讀du器qi的de電dian磁ci波bo時shi變bian得de活huo躍yue

，並bing發fa射she一yi種zhong獨du特te信xin號hao，閱yue讀du器qi把ba它ta解jie釋shi為wei一yi個ge二er進jin製zhi數shu。憑ping借jie多duo達da70種(zhong)可(ke)供(gong)使(shi)用(yong)的(de)化(hua)學(xue)物(wu)質(zhi)，閱(yue)讀(du)器(qi)就(jiu)能(neng)根(gen)據(ju)物(wu)品(pin)嵌(qian)入(ru)的(de)化(hua)學(xue)混(hun)合(he)物(wu)來(lai)解(jie)釋(shi)它(ta)的(de)獨(du)特(te)二(er)進(jin)製(zhi)數(shu)。印(yin)刷(shua)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)也(ye)能(neng)把(ba)轉(zhuan)發(fa)電(dian)路(lu)和(he)天(tian)線(xian)從(cong)專(zhuan)門(men)的(de)噴(pen)墨(mo)或(huo)高(gao)速(su)打(da)印(yin)機(ji)中(zhong)直(zhi)接(jie)沉(chen)積(ji)到(dao)生(sheng)產(chan)物(wu)品(pin)或(huo)其(qi)包(bao)裝(zhuang)上(shang)，來(lai)創(chuang)建(jian)與(yu)RFID和條碼閱讀器配合的標簽。

　　當RFID應用延伸到消費層麵時，設計者必須考慮隱私問題。例如
，位於關鍵地點的閱讀器能暗中詢問多種使用RFID技術的智能卡、密鑰卡、護照
、轉zhuan發fa器qi標biao簽qian。同tong樣yang，當dang服fu裝zhuang和he飾shi品pin等deng常chang用yong物wu品pin變bian得de可ke追zhui溯su時shi，營ying銷xiao專zhuan家jia就jiu能neng輕qing鬆song地di在zai商shang店dian安an裝zhuang低di成cheng本ben閱yue讀du器qi
，來lai閱yue讀du服fu裝zhuang標biao簽qian，並bing更geng多duo地di了le解jie顧gu客ke的de購gou物wu習xi慣guan。借jie助zhu物wu品pin級ji序xu列lie化hua，軟ruan件jian分fen析xi就jiu能neng確que定ding某mou位wei顧gu客ke多duo久jiu以yi前qian在zai何he處chu購gou買mai(或者偷竊)了某件物品。零售商把RFID數據與存檔的匹配顧客信息結合起來，就能輕鬆地設計侵入式的營銷活動。

　　雖然RFID技術的使用很普遍
，但它尚未接近其所有潛力。該技術的支持者經常預言如下情景：人們走進零售店或雜貨店，把購物袋裝滿各種商品，然後不結賬就走出商店。RFID閱讀器會掃描購物袋中的物品，並自動向人們口袋裏的RFID信用卡收取這些物品的費用。現在，由於有多種新型工具和元件供嵌入式係統設計者利用
，上述類型的RFID應用也許比人們想象的更接近現實。謹請留意。