. .RFID原理及应用课程论文(设计报告)题目:射频标签信息的读写原理与实现作者:马孝辉专业班级:物联网工程141 完成日期: 2021.1.1 优选. -目录1目的12原理分析12.1 RFID的定义12.2 RFID的开展背景12.3 RFID的概念12.4 RFID组成局部12.5 RFID的工作原理12.6 ISO15693协议12.7 ISO15693 模块上下位机通信协议分析12.8 帧格式12.9 ISO 15693命令分析1Inventory寻卡命令12.9.2 ReadSingleBlock命令12.9.3 WriteSingleBlock命令13实验与设计13.1仪器、软件1物联网RFID 教学软件PracticeSystem介绍13.1.2 JX608 实验箱1高频13.56MHz ISO15693M RFID 原理模块13.2读卡13.3 写卡14应用分析15总结1- .word.zl. -1目的这次设计是为了学习和掌握 ISO/IEC 18000-3，ISO15693 标准规第三局部协议和指令容中的读取和写入标签数据操作局部容。这次通过发送不同的根本指令，观察返回的数据，了解和掌握指令的作用。射频识别RFID是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的所在。射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑局部，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。掌握了RFID标签的指令的容，我们就可以来实现更多的功能，为人们效劳，方便人们的生活，推进社会的开展。2原理分析2.1 RFID的定义射频识别RFID是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池；也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波调成无线电频率的电磁场。标签包含了电子存储的信息，数米之都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之，也可以嵌入被追踪物体之。许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的所在。射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑局部，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。某些射频标签附在衣物、个人财物上，甚至于植入人体之。由于这项技术可能会在未经本人许可的情况下读取个人信息，这项技术也会有侵犯个人隐私忧患。2.2 RFID的开展背景射频标签是产品电子代码EPC的物理载体，附着于可跟踪的物品上，可全球流通并对其进展识别和读写。RFIDRadio Frequency Identification技术作为构建物联网的关键技术近年来受到人们的关注。RFID 技术早起源于英国，应用于第二次世界大战中区分敌我飞机身份，20 世纪 60 年代开场商用。RFID 技术是一种自动识别技术，美国国防部规定 2005 年 1 月 1 日以后，所有军需物资都要使用 RFID 标签；美国食品与药品管理局FDA建议制药商从 2006 年起利用 RFID 跟踪常造假的药品。Walmart，Metro 零售业应用 RFID 技术等一系列行动更是推动了 RFID 在全世界的应用热潮。2000 年时，每个 RFID 标签的价格是 1 美元。许多研究者认为 RFID 标签非常昂贵，只有降低本钱才能大规模应用。2005 年时，每个 RFID 标签的价格是 12 美分左右，现在超高频 RFID 的价格是 10 美分左右。RFID 要大规模应用，一方面是要降低 RFID 标签价格，另一方面要看应用 RFID 之后能否带来增值效劳。欧盟统计办公室的统计数据说明，2021 年，欧盟有 3%的公司应用 RFID 技术，应用分布在件和门禁控制、供应链和库存跟踪、汽车收费、防盗、生产控制、资产管理。2.3 RFID的概念从概念上来讲，RFID类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID那么使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID标签，利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。从构造上讲RFID是一种简单的无线系统，只有两个根本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器和很多应答器组成。最初在技术领域，应答器是指能够传输信息回复信息的电子模块，近些年，由于射频技术开展迅猛，应答器有了新的说法和含义，又被叫做智能标签或标签。RFID电子标签的阅读器通过天线与RFID电子标签进展无线通信，可以实现对标签识别码和存数据的读出或写入操作。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。2.4 RFID组成局部应答器：由天线，耦合元件及芯片组成，一般来说都是用标签作为应答器，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。阅读器：由天线，耦合元件，芯片组成，读取有时还可以写入标签信息的设备，可设计为手持式rfid读写器或固定式读写器。应用软件系统：是应用层软件，主要是把收集的数据进一步处理，并为人们所使用。我这次设计的重点就是对应答器中的标签的信息进展读写。2.5 RFID的工作原理RFID技术的根本工作原理并不复杂：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展有关数据处理。一套完整的RFID系统，是由阅读器与电子标签也就是所谓的应答器及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量，用以驱动电路将部的数据送出，此时Reader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：感应耦合及后向散射耦合两种。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。阅读器根据使用的构造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展信息交换，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，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。2.6 ISO15693协议ISO15693是针对射频识别应用的一个国际标准，该标准定义了工作在13.56Mhz下智能标签和读写器的空气接口及数据通信规，符合此标准的标签最远识读距离到达2米。2.7 ISO15693 模块上下位机通信协议分析ISO15693 模块上下位机通信协议的工作方式：协议规定上位机 PC与读写器采用请求-应答又称命令-响应的工作方式进展交互，即上位机向读写器发送命令帧，读写器在执行相关操作后回送响应帧。读写器只有在接收到命令帧并执行相关操作后才会发送响应帧，否那么读写器不会主动发送响应帧，响应帧与命令帧之间一一对应，并具有一样的帧编号，正常情况下不会出现多个命令帧对应一个响应帧或者一个命令帧对应多个响应帧的情况。2.8 帧格式命令帧和响应帧具有一样的帧格式，完整的数据帧由7个局部组成。1帧起始符长度为1个字节，协议规定以字符 : 0x3A作为报文帧的起始标志。2帧编号长度为1个字节，有效值为 0255，可循环使用。命令帧的帧编号由上位机设定，下位机回送的响应帧使用相应命令帧的帧编号。3命令/状态码长度为1个字节。在命令帧中，该字节表示命令，用于指示读写器执行相应的操作。命令帧中的命令码表如图1 所示。图1在响应帧中，该字节用于指示下位机在执行相关操作时的状态。响应帧中的状态码表如图2所示。图24数据长度len长度为 2 个字节，低字节在前，高字节在后，用于指示数据帧中数据包局部的字节数，单位为字节。特别注意，在命令帧中填写的数据长度值为实际数据长度的 2 倍，在响应帧中填写的值为实际数据长度。5数据包长度为065535个字节。命令帧使用数据包来向读写器传递参数，响应帧使用数据包来返回命令执行的结果。6校验码长度为2个字节。协议规定数据帧校验方式循环冗余检验CRC-16方式。校验围是帧编号、命令/状态码、数据包长度和数据包。不包括帧起始符和帧完毕符。计算结果为2字节，参加数据帧时，低字节在前，高字节在后。7帧完毕符长度为两个字节，协议规定以字符CR-LFASCII：0x0D 0x0A作为报文帧的完毕标志。2.9 ISO 15693命令分析Inventory寻卡命令Inventory寻卡命令命令码为0x01，用于检查读写器天线场区的标签，读取并返回所有未进入静默状态的标签的UID。1命令帧数据命令帧数据局部的第一个字节为命令标识Command Flag。Inventory命令标识的8个字节定义为：在使用Inventory命令读取标签UID时，可以选择调制方式为FSK或者ASK，还需要选择是否使用防冲突算法来解决竞争，以获得多个标签的UID。组合起来，共有四种不同的情况。0x06：ASK方式，使用防冲突算法读取多个标签。0x07：FSK方式，使用防冲突算法读取多个标签。0x26：ASK方式，不使用防冲突算法，读取单个标签。0x27：FSK方式，不使用防冲突算法，读取单个标签。用户可以根据自己的需要来选择适当的Inventory方式。2响应帧数据读写器在成功地执行Inventory命令后，都会通过返回响应帧来报告命令执行的状态。如果读取标签失败，那么通过相应的状态码报告失败的原因。例如，成功执行Inventory命令后却没有检测到任何标签，返回状态码0x0F，此时的响应帧不带任何数据，数据长度为0。如果成功地读取