第6章 RFID读写器讲解

6.1 读写器的基本原理
如图是RTF的一种工作方式。应用软件作为主动方，而读写器则 作为从动方对应用软件的指令做出响应。而相对于电子标签，此时 的读写器是主动方。读写器工作区域内的电子标签接收到命令信号 之后，标签内芯片对此信号进行解调解码处理，然后对命令请求、 密码、权限等进行判断。若为读取命令，控制逻辑电路则从存储器 中读取有关信息，经加密、编码以及调制后通过标签内的天线发送 给读写器；读写器对接收到的标签信号进行解调、解码以及解密后 送至计算机处理。
6.2 读写器的基本构成
在读写器接收部分，从天线耦合的负载调制信号首先进入一个 选择控制电路，根据控制单元的微处理器发出的控制信号来选择下 一步的带通滤波器和解调器。最后，解调后的信号通过电压比较电 路后送入解码电路。
6.2 读写器的基本构成
逻辑控制模块
读写器的逻辑控制模块是整个读写器工作的控制中心，一般由微 处理器、时钟电路、应用接口以及电源组成。读写器在工作时由逻 辑控制模块发出指令，射频接口模块按照指令做出相应操作。逻辑 控制模块可以接收射频模块传输的信号，译码后获得电子标签内信 息，或将要写入标签的信息编码后传递给射频模块，完成写标签操 作；还可以通过标准接口将标签内容和其他的信息传递给外部设备。
6.2 读写器的基本构成
逻辑控制模块
逻辑控制模块实现如下功能： 1）对读写器和电子标签的身份进行验证； 2）控制读写器与电子标签之间的通信过程； 3）对读写器与电子标签之间传送的数据进行加密和解密； 4）实现与后端应用程序之间的接口规范； 5）执行防碰撞算法，实现多标签识别功能。
6.2 读写器的基本构成
读写器的基本组成包括： 射频模块（高频接口） 控制处理模块 天线
6.2 读写器的基本构成
射频模块
射频模块是读写器的射频前端，主要负责射频信号的发射及接 收。射频模块完成如下功能：
（1）由射频振荡器产生射频能量，射频能量的一部分用于读写 器，另一部分通过天线发送给电子标签，激活无源电子标签并为其 提供能量；
（1）给标签提供能量。标签在被动式或者半被动式的情况下， 需要读写器提供能量来激活电子标签。
（2）实现与电子标签的通信。读写器对标签进行数据访问，其 中包括对电子标签的读数据和写数据。
6.1 读写器的基本原理
读写器的基本功能(续)
（3）实现与计算机通信。读写器能够利用一些接口实现与计算 机的通信，并能够给计算机提供信息，用于系统终端与信息管理中 心进行数据交换，从而解决整个系统的数据管理和信息分析需求。
第六章 RFID读写器
读写器，又称为阅读器（取决于是否可以 改写电子标签数据）、编程器等，是读取和写 入电子标签信息的设备。读写器是射频识别系 统中非常重要的组成部分。
引言
读写器是射频识别系统中非常重要的组成部分： 一方面，电子标签返回的微弱电磁信号通过无线方式进入读写
器的射频模块并转换成数字信号，再经过逻辑处理单元进行处理和 存储，完成对电子标签的识别或读写操作；
6.1 读写器的基本原理
读写器的工作过程
射频标签读写设备均遵循如图的信息处理与控制模式，读写器 与射频标签（数据载体）之间通过空间信道实现读写器向射频标签 发送指令，射频标签接收读写器的指令后作出必要的响应，由此实 现了射频识别功能。
6.1 读写器的基本原理
读写器所获得的信息一般均要回送到应用系统，同时能够接收 应用系统下达的指令。如果应用系统要从非接触的数据载体（电子 标签）中读取或者写入数据，需要非接触的读写器作为接口。从应 用软件的角度分析，对数据载体的访问应该是尽可能透明的.
（4）实现多个电子标签识别。读写器能够正确地识别其工作范 围内的多个电子标签，具备防碰撞功能，可以与多个电子标签进行 数据交换。
（5）实现移动目标识别。读写器不但可以识别静止不动的物 体，也可以识别移动的物体。
（6）读写器必须具备数据记录功能。即对于需要记录的数据信 息进行实时记录，以达到信息中心进一步进行数据分析的需求。
读写器工作方式
一种是读写器先发言（Reader Talks First，RTF）; 一种是标签先发言（Tag Talks First，TTF），这是读写器的 防碰撞协议方式. 一般情况下，电子标签处于“等待”或称为“休眠”的工作状 态， 当电子标签进入读写器的作用范围时，检测到一定特征的射频信 号，便从“休眠”的工作状态转到“接收”状态，接收到读写器发 送的 指令后，进行相应的处理，然后将结果返回读写器。这类只接收到 读写器的特殊命令才发送数据的电子标签被称为RTF方式。
另一方面，上层软件与读写器需要进行交互，实现操作指令的 执 行和数据的汇总上传。 在通常情况下，射频标签读写设备应根据射频标签的读写要求 以 及应用需求来设计。随着射频识别技术的发展，射频标签读写设备 已形成了一些典型的实现模式。未来的读写器则呈现智能化、小型 化和集成化趋势，还将具备强大的前端控制功能。在物联网中，读 写器将成为同时具备通信、控制和计算功能的核心设备。
6.1 读写器的基本原理
读写器将待发送的信号经过编码后加载在特定频率的载波信号 上，再经天线向外发送，进入读写器工作区域的电子标签将接收到 此脉冲信号，并返回响应信号；读写器对接收到的返回信号进行解 调、解码和解密处理后，再送至计算机处理。
读写器的基本功能
读写器的基本任务是和电子标签建立通信关系，完成对电子标 签信息的读写。在这个过程中涉及的一系列任务，如通信的建立、 防止碰撞和身份验证等都是由读写器处理完成的。具体来说，读写 器具有以下功能：
（2）将发送给电子标签的信号调制到读写器载频信号上，形成 已调制的发射信号，经读写器天线发射出去；
（3）将电子标签返回给读写器的回波信号解调，提取出电子标 签发送的信号，并将电子标签信号进行放大处理。
6.2 读写器的基本构成
读写器的发射相关电路主要由调制电路、可变增益放大器、振 荡器等组成，如图所示，石英晶体振荡器产生系统载波频率，并馈 送到由已经编码的基带信号控制的调制级，进行ASK调制，然后根据 控制单元的微处理器发出的控制信号来选择可变增益放大器的增 益，以确保输出耦合到天线上的磁场强度能够在各标准允许的范围 内切换，最后根据实际天线使用情况，设计相应的匹配电路。